Мэйнфрейм что это такое
Мэйнфрейм
Что такое мэйнфрейм — общее понятие в информатике простыми словами
Мэйнфрейм — это многопользовательская вычислительная система, которая имеет центральный блок со сверхбольшой вычислительной мощностью и значительными информационными ресурсами.
К нему присоединяется несколько рабочих мест с минимальной оснащенностью (видеотерминал, клавиатура, мышь).
Основным разработчиком таких систем считается IBM.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
История появления, каково их будущее
Точкой отсчета в истории создания мэйнфреймов можно считать 1964 год, когда появилась первая уникальная компьютерная система IBM System/360. Это был самый масштабный в то время проект, на который потрачено корпорацией порядка 5 тысяч долларов.
В 1980-х годах System/360 занимала лидирующие позиции на рынке.
В 1993 г. происходит кризис рынка мэйнфреймов. Они начинают терять актуальность, т.к. на рынке появляются более современные и усовершенствованные серверы, такие как: Unix и PC. Преимущество которых состояло в том, что они применяли технологии создания микросхем. Следовательно, сократились расходы на электричество.
Мэйнфреймы занимали огромные площади, в то время, когда Unix- и PC-серверы имели размеры настольных станций. Также к минусам таких вычислительных систем можно отнести дороговизну и не совместимость с другими платформами.
Оценка ситуации компанией IBM позволила усовершенствовать систему мэйнфреймов, которая впоследствии стала производительней и менее энергозатратнее. Технология биполярностей заменена на технологию КМОП, т.е. на набор полупроводниковых технологий построения интегральных микросхем и соответствующую ей схемотехнику микросхем. Подавляющее большинство современных цифровых микросхем построено именно на технологии КМОП.
Мэйнфреймы на базе КМОП быстро набирали производительность и уменьшались в габаритах. Далее такие системы перешли на 64-разрядную архитектуру z/Architecture, которая могла поддерживать на одной платформе более сотни серверов с различными операционными системами.
Сегодня самой современной моделью мэйнфреймов IBM считается eSeries zSeries. Новейший сервер из этого семейства — IBM zSeries 990 (z990) — обладает расширенным набором функций для построения центров обработки данных, обработки транзакций и интеграции приложений. Они обладают высокой надежностью, встроенными механизмами предотвращения неисправностей и обеспечены функциями самонастройки и самовосстановления.
Особенности и характеристики современных мэйнфреймов
Современные мэйнфреймы обладают такими особенностями, как:
Применение мэйнфреймов в качестве серверов и хранилищ данных
Итак, мэйнфрейм — это компьютер, который может поддерживать большое количество приложений и одновременно обслуживать тысячи пользователей.
Такая вычислительная система может служить как сервер и как хранилище данных.
Мэйнфрейм как сервер — это некий программный компонент, который выполняет сервисные, обслуживающие функции по запросу клиента. Он может выступать как файл-сервер, на котором хранятся все файловые ресурсы локальной компьютерной сети.
Также серверы могут функционировать без личного участия человека, но при этом должна быть обеспечена надежность устройства, т.к. она должна обслуживать клиентов круглосуточно. Для этого на серверах есть элементная база, где происходит дублирование системы, и есть более надежная оперативная память с большим временем наработки на отказ.
Самым главным достоинством серверов является их производительность, которая зависит от:
Мэйнфрейм как сервер должен быть обеспечен такими функциями, как мониторинг и диагностика, которые позволяют управлять им на расстоянии.
Мэйнфрейм как хранилище данных — это центральное хранилище, где происходит обработка данных. К нему подключаются устройства с менее мощной производительностью, такие как рабочие станции и терминалы. Такое хранилище позволяет пользователям сделать лишь одну копию коммерческих данных, которая увеличивает вероятность его актуальности.
Как мейнфреймы не вымерли
Думаю, что у большинства читателей слово «мейнфрейм» вызывает ностальгию или чувство знакомого слова, значение которого не знают. Ещё в далёкие 90-ые предрекали конец мейнфреймов и уже тогда их называли динозаврами. Но что, если я скажу Вам, что мейнфреймы живы, развиваются и никуда не собираются уходить?
Предлагаю развеять (или подтвердить) некоторые стереотипы про мейнфреймы и ещё хочу поделиться некоторыми интересными деталями. Берите расчёску для своей бороды и поехали.
Мейнфреймы старые и отжили прошлый век
Мейнфреймы действительно появились давно, но операционная система (последняя z/OS 2.5 2021 года) и железо z15 2019 года (уже анонсирован z16) всё ещё развиваются, используются и покупаются. Несмотря на то, что и операционная система, и железо новое они должны поддерживать всё, что работало и на предыдущих версиях. в предыдущие годы. в предыдущем веке. Так, например, адресация памяти у нас не 32 и 64 битная как у большинства устройств, что вы сейчас используете, а 24, 31 и 64 битная, потому что так шло развитие. Устройства хранения данных DASD всё ещё измеряются в треках и цилиндрах, хотя физически этого уже нет – сейчас это логическое разделение. Ленты уже практически не используются, хотя есть VTS (Virtual Tape Subsystem) которые эмулирует работу с лентами и доступ к ним.
В общем, обратная совместимость была реализована настолько хорошо, что каждый вспоминает истории о там как какая-нибудь Галина из какого-нибудь банка всё ещё пишет код на Cobol, Fortran, PL/I и что без неё всё рухнет.
С одной стороны, это круто, потому что код, написанный лет 30-40 назад, с большой вероятностью всё ещё работает (и как правило всё ещё используется и поддерживается), с другой стороны, это создаёт барьеры на разработку, так как и новое нужно поддерживать, и старое с постоянными проверки на версию компонентов, API и т.п. Таким образом, развитие отрасли в целом было замедленно.
Как можно работать в зелёном терминале?
Когда речь заходит о мейнфреймах все представляют зеленоватый экран с полосой “Command ==>” и кучей текста и на самом деле, вы правы и не правы одновременно.
Этот зеленоватый экран называется эмулятор 3270, который предоставляет доступ к MVS через оболочку, например, ISPF … короче через эмулятор запускается некое подобие графической оболочки в терминале для доступа к сервисам и данных мейнфрейма (примерно так же как люди могут работать с Linux: через консоль или через GUI). Хоть GUI и выглядит консольно, он поддерживает нажатие мыши, кнопок на экране, выпадающие списки и другие вещи которыми вы пользуетесь каждый день во всех приложениях.
Но суть в том, что зеленоватый экран это всего лишь один из интерфейсов. Есть ещё USS (Unix Shell Subsystem) который выглядит как обычная урезанная Unix консоль, где у вас есть файлы и директории (на самом деле их нет, существуют только датасеты, а файлы и директории – просто данные в них … просто абстракция чтобы у бритых разработчиков не начали седеть волосы)
Есть доступ через Web интерфейс, например, open-source проект под названием Zowe. Основная идея была создать виртуальный рабочий стол (собственно проект изначально так и назывался: MVD – Mainframe Virtual Desktop) для работы с мейнфреймом, который не требовал бы установки никакого специфичного софта и не пугал бы молодых разработчиков.
В принципе, вместо операционной системы z/OS на LPAR(партицию) можно поставить z/Linux и скорее всего, если вы привыкли к Linux, вы не в первый день заметите что что-то не так.
Зачем нужны мейнфреймы если есть куча всего другого?
Так или иначе, с каждым годом некоторые компании отказываются от мейнфреймов, а некоторые наоборот их покупают(ЗАЧЕМ?), поэтому в целом за последние лет 20 число компаний, использующих мейнфреймы, почти не изменилось. Зато большинство компаний выросли и, как следствие, увеличилось число данных, которые необходимо обрабатывать, хранить и продавать.
Как уже было упомянуто, некоторые компании приобретают мейнфреймы не имея их ранее и, субъективно, на это есть всего одна причина: они надёжны. Да-да, мейнфреймы надёжны и летящие в меня камни, помидоры и негативные комментарии не изменят этого факта. Вот в чём заключается надёжность:
Софтовая. Т.к. большая часть софта была написана давно, она уже изрядно проверена временем. С большой долей вероятности код работающий 10,20,30 лет проработает ещё.
Физическая. Мейнфремы изначально разрабатываются чтобы переживать различные природные катастрофы, или хотя бы минимизировать потери, связанные с ними. Большинству читателей, думаю, это трудно понять, т.к. такие вещи мы видели только по телевизору, когда его ещё смотрели, да и то в других странах где-то далёко.
Кибербезопасность. Скорее всего самый аргументный аргумент. Невзирая на тот факт, что большинство новшеств из «обычного» мира в мейнфреймы приходят с запозданием, и даже если будет существовать какая-нибудь уязвимость, ею просто будет трудно воспользоваться. Скорее всего, если я дам свой логин и пароль любому из читателей 99,(9)% из вас даже не смогут залогиниться в систему в первые пару минут.
Свой собственный мир
Если честно, есть безумное множество вещей в мире мейнфреймов, о которых я хотел бы рассказать, но превращать статью в пересказ книги «Principles of Operation» я не вижу смысла, поэтому ещё упомяну наиболее необычные вещи.
Пользователи мейнфреймов платят за процессорное время.
Возможно, именно поэтому высокоуровневые языки трудно приживаются в этом мире.
Более того, т.к. никто не хочет платить за процессорное время, появились разновидности «конфигурации» процессора (а точнее их аналога ядер), типо zAAP (для Java) или zIIP (для баз данных) – за которые пользователи уже не платят (или платят по более дешёвым тарифам). Причём вы ваше обычное «ядро» CP, например, можете поменять в zAAP если у вас много Java приложений, тем самым можно сэкономить пару тысяч долларов.
Датасеты наше всё
В мире мейнфреймов нет файлов и директорий, есть только датасеты.
Датасеты – есть всё. Т.е. единственный способ сохранить информацию на мейнфреймах это создать датасет и записать в него данные. Датасеты бывают разные и для разных целей.
Например, вы хотите сохранить текст «Hello world». Вы аллоцируете датасет, например, с фиксированой длиной в строке 80 и просто редактируя датасет, пишете в него всё что вам нужно. Но ведь фиксированая длинна в строке – не удобно, иногда может что-то не помещаться – тогда можно использовать датасет с переменной длиной строки. Вам нужны логически похожие вещи – вы можете аллоцировать датасет и создать в нём мемберы (будет выглядеть как директория с файлами, но нет – это просто один датасет). Хотите одновременно читать и писать данные? – всё можно, нужно использовать VSAM датасет и обращаться к нему через RLS (Record Level Sharing) – тогда вы сможете писать данные в одни блоки, а читать из других. И таких вещей тут не мало.
Что такое мейнфрейм?
ZZZzzz
В мире мейнфреймов почти всё или начинается, или имеет в себе букву Z: z/OS, z/Linux, z/Storage, Zowe, shopZ, IZSME, z16, modernize. На это есть 2 версии: правильная и моя.
Моя: на самом деле буква Z звучит очень сексуально и добавляет +10 к надёжности и брутальности. Сравните: Кот vs zКот, Игорь vs Zигорь, Школа vs ШколаZ.
Заключение
Мэйнфрейм
Мейнфре́йм (от англ. mainframe ) — данный термин имеет два основных значения.
Содержание
История
Историю мейнфреймов принято отсчитывать с появления в 1964 году универсальной компьютерной системы 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 IBM используются в более чем 25 000 организациях по всему миру (без учёта клонов), в России их по разным оценкам от 1500 до 7000 (с учётом клонов). Около 70 % всех важных бизнес-данных хранятся на мейнфреймах.
В начале 1990-х начался кризис рынка мейнфреймов, пик которого пришёлся на 1993 год. Многие аналитики заговорили о полном вымирании мейнфреймов, о переходе от централизованной обработки информации к распределённой (с помощью персональных компьютеров, объединённых двухуровневой архитектурой «клиент-сервер»). Многие стали воспринимать мейнфреймы как вчерашний день вычислительной техники, считая Unix- и PC-серверы более современными и перспективными.
Важной причиной резкого уменьшения интереса к мейнфреймам в 80-х годах было бурное развитие PC и Unix-ориентированных машин, в которых благодаря применению новой технологии создания КМОП-микросхем удалось значительно уменьшить энергопотребление, а их размеры достигли размеров настольных станций. В то же время для установки мейнфреймов требовались огромные площади, а использование устаревших полупроводниковых технологий влекло за собой необходимость водяного охлаждения. Так что, несмотря на их вычислительную мощь, из-за дороговизны и сложности обслуживания мейнфреймы всё меньше пользовались спросом на рынке вычислительных средств.
Ещё один аргумент против мейнфреймов состоял в том, что в них не соблюдается основной принцип открытых систем, а именно — совместимость с другими платформами.
Отнесясь к критике конструктивно, руководство компании z/Architecture. Современные мейнфреймы перестали быть закрытой платформой: они способны поддерживать на одной машине сотни серверов с различными ОС.
Согласно одному из прогнозов Gartner Group, последний мейнфрейм предполагалось выключить в 1993 году. Срок этого прогноза давно истек, а рынок мейнфреймов остается стабильным, и их продажи ежегодно растут.
C 1994 года вновь начался рост интереса к мейнфреймам. Дело в том, что, как показала практика, централизованная обработка на основе мейнфреймов решает многие задачи построения информационных систем масштаба предприятия проще и дешевле, чем распределённая.
Особенности и характеристики современных мейнфреймов
Положение на рынке
Мэйнфреймы прошлое и настоящее
Термин «мэйнфрейм» в последние годы обычно ассоциируется с занимавшими огромные помещения вычислительными машинами 80-х годов, безвозвратно ушедшими в прошлое на многих российских предприятиях, внедривших для решения своих задач сети персональных компьютеров. Согласно одному из прогнозов Gartner Group, последний мэйнфрейм предполагалось выключить в 1993 году. Срок этот давно истек, но рынок мэйнфреймов остается стабильным и их продажи ежегодно растут.
езусловно, решение многих задач автоматизации предприятий с помощью персональных компьютеров, RISC-серверов, архитектуры «клиент-сервер» и современных средств разработки приложений оказывается намного дешевле, чем использование мэйнфреймов. Однако, как показала практика, внедрение персональных компьютеров рентабельно далеко не во всех случаях, особенно если речь идет о крупных организациях, где на первый план выходят вопросы хранения больших объемов данных, их целостности, надежности обслуживающих их приложений. И в этих случаях применение мэйнфреймов может оказаться удачной альтернативой набору из персональных компьютеров и RISC-серверов.
Несмотря на нынешнюю популярность ПК и RISC-серверов, мэйнфреймы активно используются на многих предприятиях. Мало того, корпорация IBM, родоначальница данной категории средств вычислительной техники, не только продолжает их выпускать, но и разрабатывает новые модели. Причина приверженности IT-отделов крупных компаний к «большим» ЭВМ заключается в развитых возможностях защиты данных, в высоком быстродействии, в наличии средств резервного копирования и восстановления после сбоев, в поддержке виртуальных машин то есть во всем том, к чему производители перcональных компьютеров и серверов приблизились только сегодня.
Немного истории
ервые мэйнфреймы были выпущены корпорацией IBM в апреле 1964 года: именно тогда была разработана архитектурная концепция семейства System/360 (S/360). Это был самый дорогостоящий проект в истории вычислительной техники на его выполнение было затрачено более 5 млрд. долл. Данный проект был направлен на разработку всесторонне продуманного комплекса решений в области аппаратуры, программного обеспечения, технологии производства, организации распространения и технического обслуживания семейства компьютеров, различных по производительности и цене. System/360 стало первым большим семейством компьютеров, позволявшим использовать взаимозаменяемое программное обеспечение и периферийное оборудование. Вместо того чтобы приобретать новую систему по мере роста потребностей и увеличения бюджета, владельцы мэйнфреймов данной серии теперь могли просто наращивать вычислительные возможности по частям, добавляя или заменяя лишь необходимые аппаратные средства. В рамках System/360 предлагался выбор из 5 процессоров, 44 периферийных устройств и 19 комбинаций питания, быстродействия и памяти. Пользователь мог эксплуатировать те же самые магнитные ленты и дисковые накопители с процессорами, различающимися по производительности в 100 раз. Сейчас взаимозаменяемость компонентов и возможность наращивания мощности за счет добавления ресурсов кажется обычным делом, но до появления S/360 ничего подобного не было каждый компьютер был уникальным устройством и все они были несовместимы между собой. Именно поэтому серия System/360 считается одним из величайших технологических достижений ХХ века. Отметим, что выпуск этой серии оказал заметное влияние и на развитие отечественной вычислительной техники: IBM-совместимые мэйнфреймы успешно выпускались в нашей стране в 70-х и 80-х годах.
Для ЭВМ серии System/360 и последующей за ней System/370 сразу же появлялись наиболее передовые решения, приводящие к повышению производительности, такие как средства динамического преобразования адресов, способность устройства управления обнаруживать все операции, допускающие одновременное исполнение, многопроцессорность на основе общей оперативной памяти, межпроцессорная сигнализация, опережающий просмотр команд для динамического предсказания логических переходов, поддержка многозадачности, страничная организация памяти. Первый компилятор языка высокого уровня и первый экранный редактор также были созданы для ЭВМ именно этих серий.
Часть оборудования ЭВМ IBM System/360 (1964 г.)
Модельный ряд мэйнфреймов IBM постоянно совершенствовался: в 70-х годах появились модели, использовавшие большие интегральные схемы и полупроводниковую память, затем появились модели с векторной обработкой данных.
Компьютеры System/360/370 известны как универсальные. Они одновременно могли использоваться для научно-инженерных расчетов и обработки изображений, поддерживать базы данных терабайтных объемов, обслуживать локальные и глобальные сети. По сравнению с появившимися в 70-х годах микрокомпьютерами, эти машины были сравнительно объемными, но прогресс в технологии, приведший к появлению персональных ЭВМ, в еще большей степени повлиял на развитие «больших» машин. В конце 80-х начале 90-х годов IBM продолжила эволюционное развитие линии мэйнфреймов на основе новой архитектуры ESA (Enterprise System Architecture) данная серия мэйнфреймов получила название System/390. В 90-х годах число различных моделей стремительно росло, появились модели, использующие КМОП-технологию (КМОП комплементарный металл-оксидный полупроводник). В середине 90-х годов были выпущены модели, поддерживающие объединение мэйнфреймов в кластеры и резервирование процессоров. В 1998 году была анонсирована модель S/390 Integrated Server, отличающаяся относительно небольшими габаритами (112Ѕ89Ѕ52 см) и весом (100 кг).
Современные модели мэйнфреймов
овременные модели мэйнфреймов IBМ, являющиеся развитием линии S/390, носят название еServer zSeries. Эти серверы 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 до сотни экземпляров других операционных систем (например, 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.
Новейший сервер из этого семейства IBM zSeries 990 (z990) обладает расширенным набором функций для построения центров обработки данных, обработки транзакций и интеграции приложений.
Серверы семейства zSeries ориентированы на обеспечение высочайшего уровня доступности приложений. Они отличаются высокой надежностью и наделены средствами самонастройки и самовосстановления, обладают встроенными механизмами предотвращения неисправностей, высокой отказоустойчивостью. Технология наращивания вычислительных ресурсов по требованию (Capacity Upgrade on Demand), реализованная в серверах этой серии, позволяет без нарушения работы системы устанавливать дополнительные центральные процессоры, устройства внутреннего сопряжения, иное аппаратное обеспечение. Отметим, что средний срок наработки на отказ мэйнфреймов этой серии оценивается в 15 лет.
Современный мэйнфрейм IBM eServer zSeries 990 (2004 г.)
Поскольку безопасность данных становится важнейшим фактором современной IT-индустрии, мэйнфреймы семейства zSeries содержат встроенный аппаратный программируемый криптографический адаптер, позволяющий выполнять SSL-операции и операции шифрования с открытым ключом.
Программное обеспечение для мэйнфреймов
Операционные системы
Из операционных систем для данной платформы отметим z/OS, созданную для новой 64-разрядной архитектуры z/Architecture и являющуюся дальнейшим развитием ОС OS/390. В этой операционной системе наиболее полно использованы новые возможности указанной архитектуры.
Помимо этого IBM выпускает для данной платформы операционную систему z/VM, позволяющую решить задачу построения мультисистемных решений для операционных систем типа z/OS, OS/390, TPF, VSE/ESA, CMS, Linux для S/390 или Linux для zSeries с помощью создания виртуальных машин. Для монитора виртуальных машин и гостевых операционных систем поддерживается 64-разрядная адресация.
Одним из важных элементов стратегии IBM в области электронного бизнеса, охватывающей все выпускаемые корпорацией серверные платформы, является поддержка Linux. В декабре 1999 года в IBM завершились работы по переносу Linux в S/390. Диалект Linux for S/390 является самостоятельной операционной системой и не требует для своей работы наличия другой ОС.
Для этой аппаратной платформы имеется также ряд операционных систем других производителей.
Иное программное обеспечение
Средства управления системой, поддержки безопасности и инструменты резервного копирования серверов zSeries производятся как самой IBM, так и другими компаниями, например Computer Associates. СУБД для данной платформы производят IBM (DB2 Universal Database, IMS), Software AG (ADABAS), Oracle. Для данной платформы существует и J2EE-совместимый сервер приложений WebSphere Application Server for z/OS.
Для серверов zSeries разработаны офисные и издательские пакеты, средства графики, трехмерного моделирования, САПР, трансляторы с различных языков высокого уровня, включая FORTRAN, PL/1, COBOL, PASCAL, BASIC/VM, SmallTalk, средства разработки, пакеты математической статистики, ПО для научных исследований, средства автоматизации управления производством, средства автоматизации банковской деятельности. В целом список имеющегося программного обеспечения для данной платформы весьма внушителен.
Итак, вопреки неутешительным прогнозам Gartner Group, мэйнфреймы активно производятся, совершенствуются и используются, хотя вследствие дороговизны этих устройств их применение будет экономически эффективно для решения отнюдь не любой задачи.
В каких случаях действительно необходимы именно мэйнфреймы? Как правило, их использование рентабельно при высоких требованиях к производительности (от 100 млн. операций в секунду) и к защищенности от несанкционированного доступа и сбоев, при необходимости централизованного хранения и обработки больших объемов данных. И конечно, при наличии средств, достаточных для реализации указанных требований.