Наука и образование. Явные признаки жизни. Аппаратная транзакционная память
Слухи о смерти мэйнфреймов сильно преувеличены. Интерактивная система обслуживания клиентов банка Well Fargo целиком построена на них. American Express, Charles Schwab и Federal Express взаимодействуют со своими Internet-клиентами с помощью «железных гигантов», а 25 тыс. пользователей Lotus Notes в компании Chrysler обслуживаются именно мэйнфреймами.
Известный производитель грузовых транспортных средств компания Caterpillar использует мэйнфреймы для подготовки 4,5 млн. технических чертежей. Серверная платформа для системы резервирования авиабилетов SABRE (Semi-Automated Business Research Environment) построена опять-таки на мэйнфреймах и без проблем обрабатывает свыше 5 тыс. транзакций в секунду в пиковые часы, что составляет более миллиарда транзакций в неделю. Поэтому совсем не удивительно, что производители программного обеспечения для мэйнфреймов такие, как Oracle, Information Builders, Platinum, SAS и Software AG, продолжают разработку для MVS-совместимых систем. Несомненно, бизнес, связанный с мэйнфреймами, живет и процветает.
Основные отличия мэйнфреймов от ПК и серверов заключаются в следующем: мэйнфреймы обеспечивают высокий уровень надежности благодаря избыточности аппаратного обеспечения; операционные системы для мэйнфреймов оптимизированы для пакетного режима работы и обработки транзакций; программы для мэйнфреймов пишутся на хорошо известных языках третьего поколения Cobol и Fortran, а не четвертого типа SQL, C++ или Java.
Очевидно, что мэйнфреймам рано покидать арену, потому что только они в состоянии удовлетворить те высочайшие требования к надежности, безопасности и просто компьютерной мощности, которые предъявляет сегодня Internet.
Достойная старость
Актриса Бэт Дэвис однажды заметила: «Старость - занятие не для девочек». Это утверждение, смысл которого в том, что истинная элегантность присуща только зрелому возрасту, вполне применимо и к компьютерам. В основе современного электронного бизнеса лежит масштабируемая трехзвенная компьютерная архитектура. ПК, тонкие клиенты, мобильные персональные секретари и устройства доступа в Internet с HTML-браузерами образуют первый уровень этой архитектуры. Internet связывает этот уровень с серверами Unix и NT, которые поддерживают протокол НTTP и программное обеспечение сервера приложений, образующие второй уровень. Системы второго уровня соединяются с базами данных третьего уровня, где доминируют мэйнфреймы, поскольку именно на третьем уровне годами скапливались огромные массивы информации. На создание баз данных на мэйнфреймах потрачено столько сил и времени, что преобразование их в другой формат потребовало бы от компаний затрат, превышающих весь их капитал. Кроме того, эти базы данных решают задачи невиданной сложности: миллиард транзакций в неделю - обычное дело для таких систем. Так зачем же переходить от испытанной и превосходно работающей системы, к некоему решению, которое может оказаться менее надежным и эффективным?
Для быстрых, надежных и высокодоступных баз данных нужны машины соответствующего класса. Как показано в таблице 1, основным критериям сегодня удовлетворяют только мэйнфреймы: их надежность и доступность перевешивают достоинства современных технологий, в частности, Unix и Windows 2000. Значимость таких характеристик, как безопасность, надежность и целостность данных, все возрастает, и в этом отношении мэйнфреймы по-прежнему превосходят остальные платформы.
| Тип | Платформа | Простои в расчете на один сервер в год | Готовность в процентах по отношению к уровню доступности 24 часа, 365 дней в году |
| Мэйнфрейм | IBM S/390 (сисплекс, технология взаимопересекающихся межсоединений, обеспечивающая создание кластера процессоров, который ведет себя как многопроцессорная система) | 10 минут | 99,998 |
| Compaq Tandem Nonstop | 1,7 часа | 99,98 | |
| IBM AS/400 | 5,2 часа | 99,94 | |
| IBM S/390 (не сисплекс) | 8,9 часа | 99,90 | |
| Мини- | Digital VAX | 18,9 часа | 99,78 |
| компьютер | Unix-машины (все варианты Unix) | 23,6 часа | 99,73 |
| ПК | Windows NT | 224,5 часа | 97,44 |
| Источник: K.Fizpattrik, «Platform Availability Data: Can You Spare a Minute?» GartnerAdvisory: Research and Advisory Services, Research Note, Decision Framework, 29 Oct. 1999 |
|||
Возможно, трехзвенные архитектуры не идеальны, но они отвечают реалиям сегодняшнего компьютерного мира. И хотя слава первого поставщика машин для баз данных Internet принадлежит Sun Microsystems, нельзя отрицать того факта, что продажи мэйнфреймов по-прежнему огромны.
Явные признаки жизни
Беспристрастные цифры (рис. 1 - 3) свидетельствуют о том, что мэйнфреймы обречены на долголетие. Поставщики мэйнфреймов предпочитают оценивать уровень продаж миллионами команд в секунду, а не количеством проданных машин: учитывая масштабируемость этих систем, за единицу измерения разумнее взять MIPS. Между 1995 и 1997 годами выраженный в MIPS объем ежегодных поставок систем IBM S/390 вырос с 320 до 900 тысяч. На рис. 1
показана динамика цен на мэйнфреймы - эта кривая демонстрирует скорость совершенствования этих машин. Цены на мэйнфреймы падают на 32% в год, что вполне сравнимо со скоростью снижения цен на ПК. Судя по графику, в следующем году за то же количество MIPS можно будет заплатить на 32% меньше, чем в этом году, или купить на 32% MIPS больше за те же деньги. Заметим также, что по части масштабируемости мэйнфреймы опережают все остальные разновидности компьютеров, благодаря гигантской пропускной способности |
| Рис. 2. Прогнозируемый уровень поставок мэйнфреймов (в MIPS) |
Подчеркну еще раз: мэйнфреймы - это мощный фундамент, на котором покоятся все Internet-технологии, включая Web. Компания Schwab.com добавила еще по два мэйнфрейма к тем шести, которые уже установлены в каждом из двух ее центров данных. Восемь резервных мэйнфреймов дублируют основные системы. По оценкам аналитиков Schwab, необходимость спокойно справляться с непредсказуемыми всплесками потребности в данных заставляет время от времени утраивать пиковую пропускную способность. Как говорят, время - деньги, а простои обходятся компаниям слишком дорого. Согласно исследованиям Standish Group, стоимость простоев колеблется от 1 тыс. долл. в минуту для обычной электронной почты, до 13 тыс. долл. в минуту для корпоративных приложений.
Возрождение
Разработчики программного обеспечения немедленно отреагировали на подъем в бизнесе, связанном с мэйнфреймами. Программа S/390 Partners корпорации IBM в 1995 году охватывала 100 поставщиков, а к 1997 году число ее участников перевалило за тысячу. В операционную систему OS/390 включены все стандартные API-интерфейсы Unix, а API для Windows разработчики из Microsoft могут приобрести у компании Bristol Technology (http://www.bristol.com/). Интерфейс Win/U от Bristol позволяет перекомпилировать NT-приложения для ОС MVS Open Edition, и, таким образом, получить версию для мэйнфрейма. Большого интереса к портированию другими способами не наблюдается - зачем опускаться до уровня Windows, если можно воспользоваться техническими и экономическими преимуществами системы MVS.
Представитель шестого поколения мэйнфреймов IBM, компьютер System 390, который был выпущен в июне 1999 года, являет собой хороший пример компьютерной мощности, доступной на современных мэйнфреймах. В системе шестого поколения может работать до 12 процессоров, что в совокупности обеспечивает 1600 MIPS на одной машине. Производительность System 390 на 50% выше, чем у модели пятого поколения, появившейся всего лишь на девять месяцев раньше. Как отмечает Джордж Уолш, директор по производству линии S/390, машина с производительностью 1600 MIPS потребляет меньше электроэнергии, чем обычный бытовой фен.
Как следует из рисунков, динамика цен на мэйнфреймы сравнима с аналогичным показателем для ПК и рабочих станций. Но возрождение популярности мэйнфреймов имеет более глубокую причину: это присущая им высочайшая пропускная способность. Может показаться, что 350 тыс. долл. за однопроцессорный мэйнфрейм шестого поколения - это слишком дорого, но надо иметь в виду, что в этой системе 32 Гбайта памяти, и ее можно увеличить до сотен терабайт. По сравнению с Unix- или NT-машинами мэйнфрейм имеет огромную пропускную способность, например, System 390 поддерживает 24 оптоволоконных канала, параллельный сисплекс, HiPerLinks (разработанная IBM технология межсоединения процессоров) и Gigabit Ethernet. Все вместе это составляет 256 каналов. Нужна периферия? Такая система ввода/вывода позволяет подсоединить до 16 тыс. внешних устройств. Как показано во врезке «Замечание о ПК-ферме», ПК могут оставить всякую надежду конкурировать с этим уникальными машинами по производительности и масштабируемости.
Мэйнфреймы не уступают в ценовой войне. Возьмем, к примеру, стойку Web-серверов Microsoft, которая состоит из тысячи 4-процессорных серверов с Pentium, что в MIPS эквивалентно примерно 20 мэйнфреймам. Предположим, каждая такая система стоит
10 тыс. долл., тогда Microsoft заплатит за свою конфигурацию 10 млн. долл. За эту сумму я могу купить от 10 до
20 мэйнфреймов, так что общие вложения сопоставимы.
Однако реальная проблема - сопровождение и надежность. Microsoft на самом деле придется платить больше, так как необходимо поддерживать сеть серверов в рабочем состоянии. Вот почему крупные корпорации, такие как Charles Schwab, возвращаются к мэйнфреймам - «железные монстры» обеспечивают огромные преимущества по стоимости владения и уровню доступности.
В 70-е, когда масштабы монополии IBM превышали мощь сегодняшней Microsoft, S/360 правили миром информационных технологий. Тогда данные хранились на мэйнфреймах, которые делали все. Сегодня мэйнфреймы по-прежнему хранят все данные и выполняют значительную часть работы. На смену туповатым зеленоэкранным терминалам пришли персоналки, но Internet опять вернул мэйнфреймам былую популярность. Чем больше изменений, тем больше постоянства.
Amdahl, Bull, Unisys и другие производители «железных гигантов» рассчитывают извлечь большую прибыль из наметившегося возврата к стилю 70-х. 25 лет назад мы говорили о коммерции, теперь рассуждаем об электронной коммерции, но требования к безопасности и надежности систем корпоративного уровня не изменились. Адекватны этим требованиям только аппаратное обеспечение и операционные системы мэйнфреймов. Правда, конкуренты IBM намереваются перенести на свои мэйнфреймы куда менее надежную Windows NT. Хватит ли у них ума не делать этого?
Об авторe
Тед Льюис (Ted Lewis) - профессор Аспирантской школы Военно-Морского Флота США, глава компании Technology Assessment Group. Тед - автор выпущенной издательством Computer Society Press книги «Microsoft Rising ... and Other Tales of Silicon Valley».
T. Lewis. Mainframes Are Dead, Long Live Mainframes, - IEEE Computer, August, 1999, pp. 102-104, Reprinted with Permission, Copyright IEEE CS, 1999. All rights reserved.Замечание о ПК-ферме
Использовать несколько мэйнфреймов вместо нескольких тысяч ПК разумней во всех отношениях. Это будет дешевле, проще с точки зрения сопровождения и безопасней. Все недостатки решения на базе ПК демонстрируют стойки Web-серверов компании Microsoft.
Вся эта махина получает 190 миллионов запросов в день и ежедневно загружает 18 Гбайт данных в виде 324 тыс. файлов и 307 тыс. графических изображений. Около тысячи четырехпроцессорных систем на базе Pentium, каждая из которых имеет 512 Мбайт оперативной памяти, связаны друг с другом шестью локальными сетями с пропускной способностью 600 Мбит/с. Две линии ОС-12 на 1,2 Гбит/с обеспечивают связь с внешним миром. Можно представить себе размеры этого предприятия и сотни системных администраторов, которые мечутся, стараясь поддерживать в рабочем состоянии отдельные серверы. Нетрудно догадаться, как часто одна из машин выходит из строя.
При этом серверные стойки еженедельно обрабатывают меньше обращений к Web-страницам, чем небольшая группа мэйнфреймов, которая поддерживает систему резервирования SABRE. Вся совокупная оперативная память монстра от Microsoft уместится на одном мэйнфрейме, а пропускная способность шести локальных сетей Microsoft эквивалентна пропускной способности всего лишь трех мэйнфреймов. Если бы специалисты Microsoft вспомнили о мэйнфреймах, компания сэкономила бы большую сумму денег и получила более надежный, управляемый и масштабируемый Web-узел. Правда, с точки зрения маркетинга, использование мэйнфреймов может произвести плохое впечатление на потенциальных заказчиков Windows NT.
Высочайшая надежность обусловлена двойной-тройной избыточностью узлов и блоков, заложенной при проектировании, а также уникальными построениями архитектуры и структуры в сочетании с решениями внутреннего математического обеспечения и внешней операционной среды.Одним из главных преимуществ является организация системы ввода/вывода, при которой возможно одновременное параллельное выполнение операций по многим десяткам каналов ввода/вывода без остановки процессов вычисления.Наличие от 10 до 20 процессоров и параллельное выполнение ввода/вывода обеспечивают высокую производительность и вычислительную мощность и позволяют одновременно решать множество задач.
Одним из важнейших преимуществ платформы мэйнфрейм является то обстоятельство, что архитектура мэйнфреймов в сочетании с возможностями операционных систем IBM позволяет динамически перераспределять вычислительные ресурсы между задачами в соответствии с текущими потребностями и приоритетами. Это означает, что наиболее приоритетным задачам в отдельные критические моменты можно передать всю или наибольшую часть вычислительной мощности мэйнфрейма. Таким образом, достигается достаточно равномерная загрузка вычислительных ресурсов по времени.
Современные модели мэйнфреймов IBМ, являющиеся развитием линии S/390 , под общим названием еServer zSeries , основаны на архитектуре z/Architecture , которая представляет собой расширение архитектуры ESA . Данная архитектура позволяет обеспечить полноценную поддержку 64-разрядной реальной и виртуальной памяти, поддерживает кластеризацию (до 640 процессоров) и виртуальные машины, позволяющие выполнять сотни и тысячи экземпляров других операционных систем, в частности, Linux, позволяет устранять проблемы, связанные с недостатком адресуемой памяти, и с помощью интеллектуального диспетчера ресурсов (Intelligent Resource Director, IRD) может автоматически направлять имеющиеся ресурсы на решение наиболее приоритетных задач.
Надежность и отказоустойчивость мейнфреймов IBM z Series обеспечивается за счет целого ряда функций: динамическое резервирование памяти , расширенное динамическое переконфигурирование системы, возможность перезагрузки части памяти – это лишь малая часть обширного списка уникальных возможностей, заложенных как в архитектуре, так и в системном программном обеспечении.
В связи с расширением применения Linux на мейнфрейме серверы z / Series и S /390 (модели 9672 генерации G 6) обретают новую жизнь. На одной платформе, имеющей высокую надежность, производительность и масштабируемость, возможно установить большое количество различных приложений, использующих разные операционные среды.
При использовании Linux-технологий под управлением операционной среды z/VM на одной платформе мэйнфрейм можно иметь сотни и тысячи Linux-серверов. Для каждого приложения, каждой базы данных используется отдельный Linux-сервер. Linux-серверы эффективно используются для создания файл-серверов, почтовых серверов, web-серверов и т.д. Таким образом, имеет место консолидация Linux-серверов на одной платформе.
При использовании z/VM можно в режиме Online создавать по мере необходимости новые Linux-серверы. При создании Linux-серверов под управлением z/VM не требуется жесткого закрепления определенного объема оперативной памяти за каждым сервером. В этом случае память для серверов является виртуальной. Для связи Linux-серверов с локальными сетями пользователей через Интернет используется имеющийся в архитектуре мейнфрейм специальный узел - Open System Adapter (OSA), который позволяет обмениваться данными со скоростями 1 или 2 Gbit в сек. для платформы S/390 (модели 9672 генерации G6) и 1, 2 или 4, а в новейших разработках и 10 Gbit в сек. для платформы z/Series. При этом один адаптер OSA может использоваться многими или всеми имеющимися в мейнфрейме Linux-серверами, динамически переключаясь между ними в зависимости от текущих потребностей и приоритетов.
Мэйнфреймы семейства zSeries обладают мощнейшими функциями обеспечения безопасности данных, реализованными как на программном, так и на аппаратном уровне. Для обеспечения безопасности данных мейнфреймы семейства zSeries содержат встроенный аппаратный программируемый криптографический адаптер, позволяющий выполнять SSL-операции и операции шифрования с открытым ключом. Опыт многих клиентов и самой компании IBM доказывает: «большое железо» открывает большие возможности, в том числе и в области сокращения расходов на инфраструктуру.
Публикации
Мэйнфрейм (Mainframe ) - это вымышленный персонаж, который появляется во вселенной Marvel Comics. Он появился в комиксе под названием A-Next #1 (октябрь 1998 год), а его создателями являются Том ДеФалько и Рон Френц. Мэйнфрейм представляет собой разумную компьютерную программу, которая основана на мозговых волнах Тони Старка, помимо этого, он являющаяся одним из основателей команды А-Некст.
Биография
В альтернативной Вселенной известной как Земля-982, после последней провальной миссии Мстителей, уставший решил уйти из героев и окончательно отставить броню Железного человека. Тем не менее, он осознавал и боялся, что со временем может возникнуть новая угроза для Земли, поэтому, Тони решил подстраховаться на случай возникновения не предвиденных обстоятельств и создать то, чтобы может её предотвратить. Для этих целей, он сконструировал по образу брони Железного человека, андроида, которого назвал Мэйнфрейм. Старк также заложил в андроида отпечаток своих мозговых волн. Однако, когда он закончил работу над Мэйнфреймом, не было активной команды Мстителей, по этой причине, могущественный андроид оставался неактивным.
Спустя целых десять лет после создания андроида, произошла чрезвычайная ситуация, когда взрослый Кевин Мастерсон (сын покойного Эрика Мастерсона, также известный как Громобой, который был одним из Мстителей) прибыл в особняк Мстителей расположенный в Нью-Йорке. Который прибыл туда, чтобы забрать мистическое оружие, которое ему завещал его отец. Извлечение мистического оружия из хранилища привлекает внимание Локи, который желает его заполучить для себя. С этой целью, он направляет Троллей. В это время, в Особняке Мстителей присутствует Эдвин Джарвис, который является его смотрителем. Джарвис становится свидетелем нападения и посылает сигнал Мстителям. Данный сигнал также приводит к активации Мэйнфрейма, впервые за все время после его создания.
На данный сигнал отзываются (в настоящее время лидер команды Икс-Люди), Кассандры Лэнг (дочь Скотта Лэнга, бывшего ) известная под псевдонимом Жало и Хелен Такахама под псевдонимом Джолт. Поскольку Кевин пытаясь скрыться от Тролей бежит по улицам, он также привлекает внимание Спидбола и Джей2. В то время, когда Кевин загнан в угол, его в последнюю секунду спасает Мэйнфрейм. Но несмотря на то, что героям удаётся разобраться со всеми Троллями, все они были быстро пойманы Локи, который забирает всех героев в Асгард. Там он намеревался зарядить оружие "Громобой", после чего использовать его против своего брата , который теперь является правителем Асгарда. Когда Локи производит зарядку Громобоя, Кевин удаётся выбраться и завладеть оружием, а также освободить других героев. Между героями и вновь разгорается сражение, в котором он опять начинает одерживаться верх, однако, данная заварушка привлекает внимание Тора, в результате чего, злодей был вынужден бежать. Тор возвращает героев обратно на Землю, по прибытию Мэйнфрейм предполагает организовать новое воплощение Мстителей. В конечном счёте, Мэйнфрейм, Жало, Джей2 и Кевин (который становится новым Громобоем) объединяются и сформировывают команду получившая название, А-Некст.
После создания команды, Мэйнфрейм сразу же попытался стать её лидером. Он часто сталкивается с противодействием в лице Жало (которая не знала, что Мейнфрейм является андроидом). Но когда Мэйнфрейм был серьёзно поврежден, его тайна раскрывается, однако, Жало была одной из первых, кто хочет ему помочь починить его (с помощью своего отца). Со временем выясняется, что всякий раз, когда Мейнфрейм был серьёзно повреждён, он загружает свою личность и воспоминания в другое тело, собранное на орбитальном спутнике.
Вскоре Мэйнфрейм превратился в нечто большее, чем просто обычный высокотехнологичный героя для своих товарищей по команде, он стал их настоящим другом. Он также научился делиться своими обязанностями в качестве лидера со своей напарницей известной под псевдонимом Американская Мечта. Несмотря на это, его направленность на лидерство по-прежнему приводит его к разногласиям с Мстителями, в частности с Девушкой-Пауком.
Другии версии
Земля-691
Супергерой известный как Вижен (Земля-691) преобразовался в Мэйнфрейма. Он стал главной операционной системой целой планеты, под его контролем находилось буквально всё, начиная с климата заканчивая планетарной стабильности. Мэйнфрейм был хранителем щита Капитана Америки. Кроме этого, он хранил своё оригинальное тело на планете Нептун.
Способности
Мейнфрейм является высокотехнологичным андроидом, который способен мыслить и действовать самостоятельно. Оболочка его тела изготовлена из очень прочного сплава металлов, способный выдерживать удары огромной силы, как энергии так и других видов. Он обладает суперсилой и способен летать на сверхзвуковых скоростях. Мейнфрейм может испускать репульсорные лучи; лазерные, электрические и магнитные вспышки. Помимо этого, на его запястьях находятся выдвижные пулеметы, которые могут стрелять гранатами и ракетами. Он способен поглощать энергию радиоизлучения. Мейнфрейм обладает высоким интеллектом и обширными знаниями в различных областях науки и технологий.
Пожалуй самой главной особенностью Мейнфрейм является его способность переносить своё сознание (программу) из одного роботизированного тела в другое. Как правило, он пользуется данной особенностью, когда его тело было уничтожено или повреждено.
В СМИ
Мультсериалы
Мэйнфрейм появляется в мультсериале "Халк и агенты СМЭШ", персонажа озвучил Джеффри Комбс. Он появляется в качестве главного злодея в эпизоде под названием "Колеса ярости". Эта версия персонажа является продвинутым андроидом, который был создан Тони Старком, в качестве достойного для него противника, против которого он сможет играть в игры. После того как Мэйнфрейму надоедает проигрывать, он начинает подчинять себе различное оружие и оборудование в Старк Индастриз. Когда появляются Халки, Мэйнфрейм предлагает провести гонки на роликах, если они проиграют то он уничтожит город. После того как герои его обыгрывают, он решает отправиться изучить человечество поближе.
Фильмы
Мэйнфрейм (версия Вижена) появляется в фильме "Стражи Галактики. Часть 2", персонажа озвучила Майли Сайрус.
Предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ.
История
Историю мейнфреймов принято называть с появления в 1964 году универсальной компьютерной системы IBM System/360 , на разработку которой корпорация IBM затратила 5 млрд долларов . Сам термин «мейнфрейм» происходит от названия типовых процессорных стоек этой системы. В 1960-х - начале 1980-х годов System/360 была безоговорочным лидером на рынке. Её клоны выпускались во многих странах, в том числе - в СССР (серия ЕС ЭВМ).
Мейнфреймы и суперкомпьютеры
В контексте общей вычислительной мощности мейнфреймы проигрывают суперкомпьютерам.
См. также
Ссылки
Примечания
| Классы компьютеров | |
|---|---|
| По выполняемым задачам | |
| По представлению данных | |
| По системе исчисления | |
| По рабочей среде | |
| По назначению | |
| Суперкомпьютеры | |
| Малые и мобильные | |
| Другие | |
Wikimedia Foundation . 2010 .
История и перспективы современных больших вычислительных машин (Mainframes )
(Часть 1)
В этой статье мы ответим на вопросы:
· Что такое мэйнфрейм сейчас?
· Где мэйнфреймы будут применяться?
· Какие специалисты их будут обслуживать?
· Где будут готовить этих специалистов?
Что такое мейнфрейм сейчас?
Для того чтобы понять, что из себя представляют большие вычислительные машины (Mainframes ), стоит вспомнить историю развития вычислительной техники. Благо, она, эта история, пока коротка – меньше века.
Большие вычислительные машины (Mainframes ) – это, собственно, те электронные вычислительные машины (ЭВМ), с которых начинается история вычислительной техники. Архитектура ЭВМ и принципы управления, разработанные в середине прошлого века отцами кибернетики Винером и Фон-Нейманом , предполагали использование ЭВМ для решения больших по значению и по объему вычислений задач, причем, задач, которые должны обрабатываться одной машиной одновременно. Была разработана специальная теория массового обслуживания, в которой математически точно описывается состояние очередей и управление ими.
Появление в 1980-х годах персональных вычислительных машин, персональных компьютеров (ПК) заставило разработчиков «забыть» на время некоторые важные принципы управления ЭВМ, в частности, потеряла актуальность и теория массового обслуживания. А в 90-х нередко встречались статьи, обосновывающие ненужность больших машин. Многим казалось, что мощная персональная машина, да к тому же двухпроцессорная, в состоянии решить любую задачу. Встречались даже так сформулированные мысли: любую задачу, которую может поставить человек, в состоянии решить мощный персональный компьютер. Немногочисленные оппоненты пытались говорить о многопользовательских задачах – им предлагалось использовать сетевые решения – соединенные между собой различными способами персональные компьютеры. Централизованное управление сетью обеспечивается сервером – более мощной машиной со специализированным программным обеспечением, решающей задачи обслуживания многих пользователей одновременно.
Появление в начале 20-го века сетевых технологий, сетей самых разных конфигураций, вплоть до кластерных соединений (соединений серверов), имеющих централизованный и децентрализованный принципы управления, казалось бы, решили все вычислительные проблемы. Был даже временной промежуток в истории известной всем фирмы IBM (не даром же персональные компьютеры большей частью IBM -совместимые), когда она не продала ни одной большой ЭВМ за целый год. Мэйнфреймы в это время называли «динозаврами» и многие пророчили им «вымирание».
Недаром философы твердят нам о спирале-подобной форме развития чего бы то ни было . История развития вычислительных машин, совершив виток этой спирали, находится сейчас в начале нового витка, когда опять на первый план выходят большие вычислительные машины. Дальнейшее развитие архитектуры и технологии серверов приблизилось вплотную к основополагающим принципам построения больших ЭВМ.
Фирма IBM никогда не сдавала своих позиций, уверенно отстаивая мысль о том, что большие машины имели, имеют, и будут иметь свою нишу, свою область применения. Причем, эта ниша в дальнейшем будет становиться все больше и больше. Уже сейчас 60% информации, используемой в Интернете, хранится в базах данных больших вычислительных машин. Более 500 крупнейших мировых корпораций имеют вычислительные комплексы, оснащенные мэйнфреймами . Везде, где высоки требования к быстродействию, надежности, безопасности, используются именно они. Такие предприятия, как банки, страховые компании, транспортные корпорации, активно используют сейчас технологии электронной коммерции (электронный обмен информацией, электронные транзакции и др.), обслуживание пользователей с использованием современных информационных технологий.
Секрет выживания «динозавра» в том, что фирма IBM последовательно и методично работала над своим продуктом, учитывала все современные достижения науки, регулярно модернизировала продукт. Примерно один раз в 10 лет происходили существенные изменения в мэйнфрейме , при этом его вычислительная мощь и другие отличительные характеристики не ухудшались, а лишь улучшались.
Рисунок 1. История развития больших ЭВМ (слайд взят с сайта IBM )
Если очень схематично описать историю модернизации мэйнфреймов , то она будет выглядеть так, как это показано на рис.1. Временная ось с отметками десятилетий, над временной осью строка с названиями архитектуры большой машины, то есть, аппаратное обеспечение или hardware (HW ). Нижние две строки соответственно характеризуют два слоя программного обеспечения или software (SW ): нижний слой - операционные системы, управляющие аппаратной частью машины, и промежуточный слой (middleware ), на рисунке он расположен в самом низу, программное обеспечение для обслуживания бизнес-приложений.
Итак, приведем краткую характеристику каждого десятилетия в соответствии с рисунком 1:
· 1964 год. Архитектура машины – S /360, управляется операционными системами MVT , PCP , MFT , промежуточный слой (middleware ) представлен подсистемой управления обработкой заданий CICS (Costumer Interface Control System ), с помощью которой пользователь может сам управлять выполнением своих транзакций в безопасной/защищенной среде.
· 70-е годы. Архитектура машины – S /370, управляется операционной системой MVS . Разработана операционная система с виртуальной памятью MVS , управление памятью осуществляется с помощью специальных таблиц??? VTAM (Virtual Tables Addressing Memory ). Промежуточный слой (middleware ) представлен подсистемой VM (Virtual Machine ) «Виртуальная машина»
· В 80-е годы осуществлен аккуратный переход на 31-битную адресацию памяти при сохранении старой системы адресации (24-х битной) в рамках новой. Именно недостающий до 32-х бит служит для индикации того, какая адресация используется: 24-х или 31-битная (архитектура машины – S /370 XA ).
· Середина 80-х отмечена появлением новой операционной системы ESA /390 и специального программного обеспечения промежуточного слоя – реляционной базы данных DB 2.
· Середина 90-х – Архитектура машины – ESA /390 - абсолютно революционный прорыв в области новых технологий – перевод производства аппаратной части на технологию использования полупроводниковых биполярных транзисторов (CMOS ), повлекший за собой резкое уменьшение размеров микросхем и машины в целом, ощутимое снижение потребляемой энергии при одновременном резком увеличении размеров памяти и скорости вычислений. В этот же период появилась технология Parallel Sysplex , как особый вид организации связей между различными машинами с целью создания более мощных вычислительных комплексов, была оптимизирована организация операций ввода-вывода информации и, которую можно охарактеризовать.
· 2000 – 2005 – Появление новой z -Архитектуры, с 64-х разрядной адресаций памяти. Промежуточный слой представлен мощнейшей системой Web Sphere , которая позволяет предприятиям создавать представительство в мире Интернет, может работать, как внутренняя сеть предприятия, имеет неограниченные возможности наращивания в ту или иную сторону за счет присоединения вновь разрабатываемых приложений. Новая операционная система большой вычислительной машины предоставила возможность параллельного использования и других операционных систем, например, Linux . В настоящее время более тысячи Linux машин используют специальную операционную систему z / VM .
Специально разработан Z -процессор (произносится как Zed –процессор), который позволяет нам использовать Java . При этом, Z -процессор предоставляет вам использовать Java наиболее экономично .
Что следует особо отметить, Z -платформа много дешевле, чем предыдущие архитектуры мэйнфрейм .
мэйнфреймы мы встречаем не часто, гораздо чаще нам встречаются персональные компьютеры, серверы, UNIX – станции. Мэйнфреймы находятся в тени, но именно на них выполняются самые важные приложения.
Что такое мэйнфрейм ?
Сейчас мэйнфрейм
· это вычислительная система, доступная пока (из-за ее высокой стоимости) только крупной компании, предназначенная для хранения в ней коммерческих баз данных, серверов транзакций, приложений, требующих более высоких уровней безопасности и надежности, а также постоянства доступа;
· это вычислительная система, которая предоставляет большие возможности с точки зрения скорости вычислений и их объемов;
· это вычислительная система, которая используется для решения большого количества разнообразных задач, выполняет огромное количество различных типов транзакций и нагрузок.
Где мэйнфреймы будут применяться?
Остановимся на перечислении достоинств этой машины. Основные характеристики современной большой вычислительной машины, это надежность, доступность и обслуживаемость (RAS – reliability , availability , serviceability ). Например, в появившейся летом 2005 года новой архитектуре Z 9 отсутствует единая точка отказов. Каждый компонент машины с этой архитектурой может быть заменен новым без остановки рабочих нагрузок.
Централизованное управление – еще одна важная характеристика мэйнфрейм , это много дешевле, чем децентрализованное управление. Уникальная возможность мэйнфрейм - управление нагрузками.
Несомненным достоинством этих машин является и непрекращающаяся совместимость, что означает, что до сих пор в мэйнфреймах используются приложения, написанные в 70-е годы.
Какие виды работ выполняются на мэйнфреймах ?
Мэйнфреймы могут выполнять два вида работ, которые соответственно представляют собой обслуживание двух абсолютно различных типов рабочих нагрузок (см. рисунок 2):
· Пакетная обработка заданий (Batch job ), когда компьютер выполняет работу без участия человека. Можно провести аналогию с Batch -файлами на персональном компьютере (РС), но очень грубая аналогия. Используется в случае значительных объемов данных на входе.
· Обработка заданий в реальном времени (On - line ), например, транзакционные системы, такие как система приобретения железнодорожных билетов, система оплаты по кредитной карте и т.п.
Рисунок 2. Два типа рабочих нагрузок в мэйнфрейм (рисунок взят из материалов IBM )
Главное отличие этих видов работ - в объеме вводимых и выводимых данных. Если требуется соблюсти заведомо оговоренное самое высокое быстродействие, при этом обслужить значительное количество пользователей, стоит использовать мэйнфрейм , операционная система которой сможет координировать всю эту работу.
Рисунок 3. Пример использования мэйнфрейм для пакетных видов рабочих нагрузок
Пример осуществления работ по пакетной обработке заданий (Batch job ) приведен на рисунке 3. В центре рисунка показана большая вычислительная машина (мэйнфрейм ), которая в наши дни не выглядит такой уж большой. Ее физические размеры (100см х100см х50см) соизмеримы с размером старинного комода или «горки» для посуды. На выходе мэйнфрейм мы видим отчеты, которые отправляются в головной офис (Main office ) и в филиалы предприятия (Branch offices ), показано также, что балансовые счета и другие отчеты могут поступать непосредственно по месту жительства пользователя (Residence ). Как видно на рисунке, отдельное внимание уделено резервированию (Backup ), которое осуществляется в одном месте (например, в банковской структуре) в определенное время, например, в конце каждого рабочего дня, либо по завершению месяца, квартала, года и т.д. Главный признак пакетного вида нагрузок – большой объем вводимых данных.
Пример обработки заданий в реальном времени – общение с банком через банкомат - показан на рисунке 4.
Рисунок 4. Пример использования мэйнфрейм для выполнения рабочих нагрузок в реальном времени
Самое важное в таком виде нагрузок – централизация и координация. Мэйнфрейм должен в автоматическом режиме управлять доступом пользователей к банковской информации, отслеживать порядок очередей на обработку заданий, выполнять своевременное обновление и резервное копирование хранимой информации, при этом четко разделяя роли (конечных пользователей, аналитиков, отвечающих за соответствие данных, системных администраторов, программистов) в этом вычислительном мире: предоставляя соответствующие ролям права и услуги. Отметим при этом, что несколько ролей может играть одно лицо и наоборот, может быть несколько человек, которые выполняют одну роль.
Несколько слов о современных операционных системах, работающих с мэйнфрейм . Таких на сегодня четыре:
· z / VM – предоставляет возможность работать в мульти-операционной среде, то есть, есть возможность работы с несколькими операционными системами;
· Linux for r / Series - работает с тысячами машин;
· VSE – операционная система (ОС) для небольших инсталляций для ограниченного числа пользователей, в этой ОС нет возможности использовать Parallel Sysplex ;
· z / TPZ – очень большая ОС, специализированная, обслуживающая большое количество транзакций, например, системы оформления билетов.
Итак, резюмируя эту часть статьи, скажем: новые мэйнфреймы играют центральную роль в современном мире, несмотря на то, что они находятся на заднем плане, в тени, они первые по надежности, постоянной доступности и быстродействию. Они обслуживают тысячи пользователей одновременно, работают в режиме интенсивного ввода/вывода, обрабатывают очень большие рабочие нагрузки, выполняют защищенный запуск важных бизнес-приложений.
