Мейнфрейм

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Мейнфре́йм (англ. Mainframe) — даний термін має два основні значення:

• Велика універсальна ЕОМ — високопродуктивний комп'ютер із значним об'ємом оперативної і зовнішньої пам'яті, призначений для організації централізованих сховищ даних великої місткості і виконання інтенсивних обчислювальних робіт.
• Комп'ютер з архітектурою IBM System/360, 370, 390, zSeries.

[ред.] Історія

Історію мейнфреймів прийнято відлічувати з появи в 1964 році універсальної комп'ютерної системи IBM System/360, на розробку якої корпорація IBM затрачувала $5 млрд. Сам термін «мейнфрейм» походить від назви типових процесорних стійок цієї системи. В 1960-х — початку 1980-х років System/360 була беззастережним лідером на ринку. Її клони випускалися в багатьох країнах, у тому числі — в СРСР (серія ЄС ЕОМ).

Мейнфрейми IBM використовуються в більш ніж 25 000 організаціях по всьому світу (без урахування клонів), в Росії їх за різними оцінками від 1 500 до 7 000 (з урахуванням клонів). Близько 70% всіх важливих бізнес-даних зберігаються на мейнфреймах.

На початку 1990-х почалася криза ринку мейнфреймів, пік якого припав на 1993 рік. Багато аналітиків заговорили про повне вимирання мейнфреймів, про перехід від централізованої обробки інформації до розподіленої (за допомогою персональних комп'ютерів, з'єднаних дворівневою архітектурою «клієнт-сервер»). Багато хто став сприймати мейнфрейми як вчорашній день обчислювальної техніки, рахуючи Unix- і PC-сервери більш сучасними і перспективними.

Важливою причиною різкого зменшення інтересу до мейнфреймам в 80-х роках був бурхливий розвиток PC і Unix-орієнтованих машин, в яких завдяки застосуванню нової технології створення КМОН-мікросхем вдалося значно зменшити енергоспоживання, а їх розміри досягли розмірів настільних станцій. В той же час для установки мейнфреймів були потрібні величезні площі, а використовування застарілих напівпровідникових технологій спричиняло за собою необхідність водяного охолоджування. Отже, не зважаючи на їх обчислювальну потужність, через дорожнечу і складність обслуговування мейнфрейми все менше користувалися попитом на ринку обчислювальних засобів.

Ще один аргумент проти мейнфреймів полягав в тому, що в них не дотримується основний принцип відкритих систем, а саме — сумісність з іншими платформами. Віднісшись до критики конструктивно, керівництво компанії IBM, основного виробника апаратного і програмного забезпечення мейнфреймів, виробило кардинально нову стратегію відносно цієї платформи з метою різко підвищити продуктивність понизити вартість володіння, а також добитися високої надійності і доступності систем. Досягненню цих планів сприяли важливі зміни в технологічній сфері: на зміну біполярної технології виготовлення процесорів для мейнфреймів прийшла технологія КМОН. Перехід на нову елементну базу дозволив значно понизити рівень енергоспоживання мейнфреймів і спростити вимоги до системи електроживлення і охолоджування (водяне охолоджування було замінено повітряним). Мейнфрейми на базі КМОН-мікросхем швидко додавали в продуктивності і втрачали в габаритах. Найкардинальнішою ж подією став перехід на 64-розрядну архітектуру zArchitecture. Сучасні мейнфрейми перестали бути закритою платформою: вони здатні підтримувати на одній машині сотні серверів з різними ОС, включаючи Linux.

Згідно з одним із прогнозів Gartner Group, останній мейнфрейм передбачалося усунути в 1993 році. Термін цього прогнозу давно закінчився, а ринок мейнфреймов залишається стабільним, і їх продажі щорічно ростуть.

З 1994 року знов почалося зростання інтересу до мейнфреймів. Справа у тому, що, як показала практика, централізована обробка на основі мейнфреймів вирішує багато задач побудови інформаційних систем масштабу підприємства простіше і дешевше чим розподілена.

[ред.] Характеристики

• Середній час напрацювання на відмову оцінюється в 12—15 років. Надійність мейнфреймов — це результат майже 60-річного їх вдосконалення. Мейнфрейми можуть ізолювати і виправляти більшість апаратних і програмних помилок.
• Дублювання. Резервні процесори. Запасні мікросхеми пам'яті. Альтернативні шляхи доступу до периферійних пристроїв. Гаряча заміна всіх елементів аж до каналів, плат пам'яті і центральних процесорів. Група розробки VM/ESA затрачувала вже двадцять років на видалення помилок з операційної системи, і була в результаті створена система, яку можна використовувати в найвідповідальніших випадках.
• Цілісність даних. В мейнфреймах використовується пам'ять, що виправляє помилки. Помилки не приводять до руйнування даних в пам'яті, або даних, що очікують пристрою уведення-виведення. Дискові підсистеми побудовані на основі RAID-масивів з гарячою заміною і вбудованих засобів резервного копіювання гарантують від втрат даних.
• Робоче навантаження мейнфреймов може складати 80%—95% від їх пікової продуктивності. Для UNIX-серверів, звичайно, робоче навантаження не може перевищувати 20%—30% від пікового завантаження. Сервери типу Unix або тим більше Windows щоб бути стійкими повинні виконувати один додаток, тобто під кожний додаток типу бази даних, проміжного ПЗ. або інтернет-серверу повинна бути виділена окрема машина, тоді як S/390 тягнутиме все відразу, причому всі додатки тісно співробітничатимуть і використовуватимуть загальні шматки ПЗ.
• Пропускна здатність підсистеми уведення-виведення мейнфреймів розроблена так, щоб працювати в середовищі з найвищим робочим навантаженням на уведення-виведення. Ряд тестів показав що мейнфрейм може обробляти на 400—500% більш інтенсивне уведення-виведення ніж SUN E10000 або сервери HEWLETT-PACKARD класу T.
• Масштабування може бути як вертикальним так і горизонтальним. Вертикальне масштабування забезпечується лінійкою процесорів з продуктивністю від 5 до 200 MIPS і нарощуванням до 12 центральних процесорів в одному комп'ютері. Горизонтальне масштабування реалізується об'єднанням ЕОМ в ParallelSysplex — багатомашинний кластер, що виглядає з погляду користувача єдиним комп'ютером. Всього в ParallelSysplex можна об'єднати до 32 машин. Географічно розподілений ParallelSysplex називають GeoPlex. У разі використовування Ос VM для спільної роботи можна об'єднати будь-яку кількість комп'ютерів. Програмне масштабування — на одному мейнфреймі може бути конфігурований фактично безмежну кількість різних серверів. Причому всі сервери можуть бути ізольовані один від одного так неначе вони виконуються на окремих виділених комп'ютерах і в теж час спільно використовувати апаратні і програмні ресурси і дані.
• Доступ до даних. Оскільки дані зберігаються на одному сервері, прикладні програми не потребують зборі початкової інформації з безлічі джерел, не потрібен додатковий дисковий простір для їх тимчасового зберігання не виникають сумніви в їх актуальності. Потрібна невелика кількість необхідних фізичних серверів і значно більш просте програмне забезпечення. Все це, в сукупності, веде до підвищення швидкості і ефективності обробки.
• Використання дискового простору. Об'єм бази даних і його відношення до що вимагається для розміщення об'єму фізичного диска, шляхи доступу до дискової підсистеми, пропускна здатність уведення-виведення, достатня для завантаження процесора.

Результати тестування спеціально набудованих під еталонні тести систем, представлені на сайті TPC показують, що в UNIX дисковий простір використовується на 20%—30%. Для S/390 к. к. д. для дискових систем знаходиться в діапазоні 65%—75%. Якщо ми приймемо розмір бази даних 700 GB, типовий для більшості користувачів, ми побачимо що для неї буде потрібно дискова підсистема в 2.8 ТБ у разі UNIX і 1 ТБ для S/390. Насправді вимагається розглядати два типи робочого навантаження: один організований і оптимізований для OLTP і ефективної пакетної обробки, і другий — оптимізований для систем здобичі даних і бізнес-додатків. В цьому випадку вимога до місткості дискової підсистеми складе 5,6 ТБ для UNIX, проти 2 ТБ для S/390.

• Захист. Вбудовані в апаратуру можливості захисту, такі як криптографічні пристрої і Logical Partition, і засоби захисту операційних систем доповнені програмними продуктами RACF або VM:SECURE, забезпечують досконалий захист.
• Збереження інвестицій — використовування даних і існуючих прикладних програм, не вабить додаткових витрат з придбання нового програмного забезпечення для іншої платформи, перенавчанню персоналу, перенесення даних. Призначений для користувача інтерфейс завжди залишався найслабішим місцем мейнфреймів. Зараз же стало можливе для прикладних програм мейнфреймів, в найкоротші терміни і при мінімальних витратах, забезпечити сучасний Інтернет-інтерфейс.

На даний момент майнфреймы IBM займають головне місце на світовому ринку. Так само на ринку з своєю продукцією присутні фірми Hitachi, Amdahl і Fujitsu.

[ред.] Посилання

• Комп'ютери з архітектурою IBM System/390 в Росії
• Mainframe servers: zSeries
• System/390 Compatible — Fujitsu Computer Systems
• HITACHI : Computer & Network Systems Servers