Операционные системы мейнфреймов кратко

Обновлено: 04.07.2024

На мэйнфреймах IBM развивается несколько линий операционных систем. Линия ОС в настоящее время представлена такими системами, как OS/390 и z/OS. Эти операционные системы отличает высочайшая надежность, использование всех возможностей аппаратной среды. Основное бизнес-предназначение этих систем - сервера больших и сверхбольших СУБД и связанные с ними системы онлайновых транзакций (OLTP).

Набирающая все большую популярность линия операционных систем Linux также нашла свое место на мэйнфреймах IBM - существует уже ряд дистрибутивов Linux для этой платформы. Эта система предназначена для выполнения серверных задач среднего уровня - серверов приложений, электронной почты, Web. Благодаря использованию архитектуры мэйнфреймов, на одном физическом процессорном устройстве могут одновременно работать до десятка тысяч образов Linux, что является мощнейшим средством консолидации серверов. Один мэйнфрейм может заменить огромное количество отдельно стоящих компьютеров, например Sun или HP, резко уменьшая накладные расходы на их поддержку и упрощая администрирование.

Поскольку линия VM в настоящее время рассматривается как вспомогательная, а Linux не обеспечивает многих необходимых функций безопасности, то OS/390 - является самой популярной операционной системой для мэйнфреймов. Однако стоит ещё раз упомянуть о 64-разрядной архитектуре z/Architecture, которая является новым витком развития мейнфреймов и призвана заменить S/390.

В настоящее время стоимость мейнфреймов относительно высока: один компьютер с пакетом прикладных программ оценивается минимум в миллион долларов. Однако там, где необходима исключительная надежность, высокое быстродействие, очень большая пропускная способность устройств ввода и вывода информации за разумные деньги, в ближайшее время вряд ли что-то сможет заменить мейнфрейм.

Контрольные вопросы

1. Что такое мейнфрейм?

2. Какие особенности изначально были реализованы в мейнфреймах?

3. Что позволяет обеспечить такое свойство мейнфреймов как преемственность?

4. Основные особенности мейнфреймов с точки зрения информационной безопасности?

6. Назовите несколько основных преимуществ z/Architecture от IBM?

7. Что обеспечивает Parallel Sysplex с точки зрения отказоустойчивости?

8. Чем представлена линия операционных систем мейнфреймов?

Контрольные вопросы

1. Что такое мейнфрейм?

2. Какие особенности изначально были реализованы в мейнфреймах?

3. Что позволяет обеспечить такое свойство мейнфреймов как преемственность?

4. Основные особенности мейнфреймов с точки зрения информационной безопасности?

Основы операционной системы.

Так же, как клавиатура и мышь — это интерфейс между компьютером и пользователем, операционная система — это интерфейс между компьютером и программным обеспечением, в котором он работает. ОС на универсальном компьютере, мощное устройство, используемое в основном правительствами и компаниями для обработки большого количества информации и поддержки большого количества пользователей.

Происхождение и развитие.

В 1950-х годах, перед настольными компьютерами и задолго до ноутбуков, все вычисления выполнялись на компьютерах мейнфреймов. Эти компьютеры могли занимать целую комнату, и большинство из них не были мощными, по крайней мере, по современным стандартам. Обычно они делали меньше работы, чем один из современных ноутбуков. На самом деле, самые ранние компьютеры были предназначены только для выполнения одной работы или выполнения единой программы.

Поскольку компьютерные программы стали более сложными, а компьютерное оборудование стало дешевле, стало более эффективно создавать компьютеры, которые могли запускать более одного типа программ одновременно. Чтобы это сделать, компьютерным инженерам пришлось разработать способ адаптации компьютера к новым программам. Соответственно, была разработана ОС основного мэйнфрейма.

Ранние примеры.

Одной из самых ранних функций системы было чтение перфокарт, которые были в основном очень ранними версиями гибких дисков и считываемых компакт-дисков. На этих первых компьютерах не только не было мыши, не было и клавиатуры. Все входные данные в компьютер поступали из карточек с отверстиями, пробитыми в них в определенных шаблонах. Положение отверстий определяло данные, которые передавались. ОС считывает каждую карту и переводит ее в двоичные данные, которые компьютер понимает и может использовать для выполнения определенных функций.

Этот старый метод ввода на компьютере является хорошим примером того, что делает ОС. Например, если компьютерная программа ищет серию чисел, на самом деле не имеет значения, откуда эти цифры. Двоичные данные могут быть получены из перфокарт, клавиатуры, интернет-скрипта или ПО для распознавания голоса. ОС берет номер с устройства ввода и передает его в программу, которая затем использует его по мере необходимости.

Современная утилита.

Именно в первые дни функционирования ОС впервые были рассмотрены аспекты современных вычислений. Такие концепции, как пакетная обработка, многозадачность, буферизация — все ключевые элементы работы компьютеров сегодня — впервые были представлены в ОС мейнфреймов 1950-х годов, хотя, очевидно, в гораздо более простых формах.

Мейнфреймы IBM® Z® используют z/OS®, Linux®, z/VM®, z/VSE® и z/TPF, причем на одном мейнфрейме зачастую работают сразу несколько ОС. Уникальные характеристики каждой ОС привносят в гибридное облако безопасность, отказоустойчивость и гибкость платформы мейнфрейма.

Преимущества

Создана для облака

Дайте возможность разработчикам быстро запускать новые сервисы для гибридного мультиоблака.

Защита данных

Храните данные в защищенном и зашифрованном виде в корпоративной и гибридной мультиоблачных средах.

Отказоустойчивость

Обеспечьте доступность и гибкость, необходимые даже самым требовательным приложениям.

Операционные системы мейнфреймов

z/OS для защиты и гибкости

Воспользуйтесь операционной системой, способной запускать программы для мейнфрейма и контейнеры Linux с высокими уровнями доступности, эффективности, гибкости и безопасности.

Linux для ПО с открытым исходным кодом

Linux для предприятий обеспечивает безопасность, эффективность и производительность приложений Linux и контейнеров в среде заказчика и в гибридных облаках.

z/VSE для удобства управления

Защита и надежность транзакций и пакетных рабочих нагрузок. Коннекторы позволяют интегрировать z/VSE в гибридную IT-среду и работать в среде Linux on Z.

z/TPF для обработки транзакций

Операционная система мейнфрейма, предназначенная для обслуживания быстрых транзакций, позволит вам обрабатывать большие объемы транзакций — например, операции с кредитными картами и бронирование авиабилетов — в режиме, приближенном к реальному времени.

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Операционные системы Мейнфреймов. Презентация на заданную тему содержит 7 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

История мейнфреймов Мейнфре́йм (также мэйнфрейм) — данный термин имеет три основных значения. Большая универсальная ЭВМ — высокопроизводительный компьютер со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ. Компьютер c архитектурой IBM System/360, 370, 390, zSeries. Наиболее мощный компьютер (например, удовлетворяющий признакам значения (1)), используемый в качестве главного или центрального компьютера (например, в качестве главного сервера).

Особенности и характеристики современных мейнфреймах Среднее время наработки на отказ. Время наработки на отказ современных мейнфреймов оценивается в 12-15 лет. Надёжность мейнфреймов — это результат их почти 60-летнего совершенствования. Группа разработки операционной системы VM/ESA затратила 20 лет на удаление ошибок, и в результате была создана система, которую можно использовать в самых ответственных случаях. Повышенная устойчивость систем. Мейнфреймы могут изолировать и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок за счёт использования следующих принципов: Дублирование: два резервных процессора, резервные модули памяти, альтернативные пути доступа к периферийным устройствам. Горячая замена всех элементов вплоть до каналов, плат памяти и центральных процессоров. Целостность данных. В мейнфреймах используется память с коррекцией ошибок. Ошибки не приводят к разрушению данных в памяти, или данных, ожидающих вывода на внешние устройства. Дисковые подсистемы построенные на основе RAID-массивов с горячей заменой и встроенных средств резервного копирования защищают от потерь данных. Рабочая нагрузка. Рабочая нагрузка мейнфреймов может составлять 80-95 % от их пиковой производительности. Операционная система мейнфрейма будет обрабатывать всё сразу, причём все приложения будут тесно сотрудничать и использовать общие компоненты ПО. Пропускная способность. Подсистемы ввода-вывода мейнфреймов разработаны так, чтобы работать в среде с высочайшей рабочей нагрузкой на ввод-вывод данных.

Масштабирование. Масштабирование мейнфреймов может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Вертикальное масштабирование обеспечивается линейкой процессоров с производительностью от 5 до 200 MIPS и наращиванием до 12 центральных процессоров в одном компьютере. Горизонтальное масштабирование реализуется объединением ЭВМ в Sysplex (System Complex) — многомашинный кластер, выглядящий с точки зрения пользователя единым компьютером. Всего в Sysplex можно объединить до 32 машин. Географически распределённый Sysplex называют GDPS. В случае использования операционной системы VM для совместной работы можно объединить любое количество компьютеров. Программное масштабирование — на одном мейнфрейме может быть сконфигурировано фактически бесконечное число различных серверов. Причем все серверы могут быть изолированы друг от друга так, как будто они выполняются на отдельных выделенных компьютерах и в то же время совместно использовать аппаратные и программные ресурсы и данные. Масштабирование. Масштабирование мейнфреймов может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Вертикальное масштабирование обеспечивается линейкой процессоров с производительностью от 5 до 200 MIPS и наращиванием до 12 центральных процессоров в одном компьютере. Горизонтальное масштабирование реализуется объединением ЭВМ в Sysplex (System Complex) — многомашинный кластер, выглядящий с точки зрения пользователя единым компьютером. Всего в Sysplex можно объединить до 32 машин. Географически распределённый Sysplex называют GDPS. В случае использования операционной системы VM для совместной работы можно объединить любое количество компьютеров. Программное масштабирование — на одном мейнфрейме может быть сконфигурировано фактически бесконечное число различных серверов. Причем все серверы могут быть изолированы друг от друга так, как будто они выполняются на отдельных выделенных компьютерах и в то же время совместно использовать аппаратные и программные ресурсы и данные. Доступ к данным. Поскольку данные хранятся на одном сервере, прикладные программы не нуждаются в сборе исходной информации из множества источников, не требуется дополнительное дисковое пространство для их временного хранения, не возникают сомнения в их актуальности. Требуется небольшое количество физических серверов и значительно более простое программное обеспечение. Всё это, в совокупности, ведёт к повышению скорости и эффективности обработки. Защита. Встроенные в аппаратуру возможности защиты, такие как криптографические устройства, и Logical Partition, и средства защиты операционных систем, дополненные программными продуктами RACF или VM:SECURE, обеспечивают надёжную защиту. Пользовательский интерфейс. Пользовательский интерфейс у мейнфреймов всегда оставался наиболее слабым местом. Сейчас же стало возможно для прикладных программ мейнфреймов в кратчайшие сроки и при минимальных затратах обеспечить современный веб-интерфейс. Сохранение инвестиций — использование данных и существующих прикладных программ не влечёт дополнительных расходов по приобретению нового программного обеспечения для другой платформы, переучиванию персонала, переноса данных и т. д.

На мейнфрейме может выполняться несколько ОС. Все являются полнофункциональными продуктами.

Содержит два основных компонента:

управляющая программа;
однопользовательская ОС.

Работая в режиме управляющей программы, z/VM выступает в качестве гипервизора - запускает другие ОС на создаваемых виртуальных машинах. Любая из ОС для мейнфреймов может быть запущена как гостевая система.

Виртуальные машины создаются искусственно на основе реальных аппаратных ресурсов. К общим устройства машин относятся принтеры, диски и процессоры. Но оборудование также может быть выделено только одной гостевой системе машины.

Управляющая программа обеспечивает безопасность данных и приложений между гостевыми системами.

Для небольших мейнфреймов. Структура управления идеально подходит для выполнения стандартных задач, включающих множество пакетных заданий, которые выполняются параллельно.

На практике, большинство пользователей z/VSE применяют также z/VM в качестве терминала для разработки приложений и управления системой.

z/Linux

Можно использовать ряд специальных дистрибутивов Linux.

Свойства ОС Linux для мейнфреймов:

используются традиционные дисковые устройства (в том числе и SCSI);
не поддерживается telnet;
используется эмулятор X-Windows (есть стандартный графический интерфейс).

Установленную ОС Linux можно клонировать образами и эмулировать локальную сеть.

Является ОС особого назначения и используется в компаниях с очень большим объёмом транзакций.

Может использовать несколько мейнфреймов для постоянной обработки десятков тысяч транзакций в секунду, обеспечивая при этом многолетнюю непрерывную доступность.

Аппаратное обеспечение мейнфреймов

Центральный процессорный комплекс - это физический набор аппаратного обеспечения, включающий:

основную память;
один или несколько центральных процессоров. Все процессоры в системе являются процессорными модулями;
цепи управления;
интерфейсы для каналов, которые передают информацию и управляющие данные между устройствами ввода/вывода и памятью. Каналов может быть несколько параллельно.

Каждый канал, устройство управления и периферийное устройство имеют свой шеснадцатеричный адрес.

Каналы

Со временем, параллельные каналы заменили на логически подобные им каналы ESON и FICON - эти каналы подключаются только к одному устройству управления и представляют собой оптико-волоконные кабели. Система может иметь несколько сотен таких каналов.

Особенности ESON и FICON каналов:

подключаются только к одному устройству или порту коммутатора;
в цепи коммутаторы находятся между каналами и устройствами (кто бы мог подумать);
коммутаторы могут подключаться к нескольким системам и совмество использовать устройства управления;
каналы могут иметь CHPID или PCHPID идентификаторы, это зависит от типов устройств управления.

Между разделами ОС на основной машине существует уровень подсистемы ввода/вывода. Коммутатор должен регистрировать, какой канальный путь или раздел инициировал операцию ввода/вывода, чтобы знать, кому что отправлять после выполнения. Таким образом, одно устройство может обрабатывать запросы от множества разделов и систем.

Есть специальный файл управления - IOCDS - преобразует физические адреса ввода/вывода в адресные эквиваленты, с помощью которых ПО может обращаться к устройствам.

Существует два уровня преобразования адресов ввода/вывода. Второй уровень был добавлен для упрощения миграции на новые системы. Какой первый, какой второй - неизвестно.

Современные устройства управления используют несколько подключений к каналам и устройствам. Они помогают одновременно обрабатывать множество передач данных через несколько каналов.

Читайте также: