IBM mainframe architektúra

Átírás

1 IBM mainframe architektúra Tanfolyami jegyzet ICSS Kft 2019

2 Agenda Az IBM mainframe rendszerek áttekintése jellemzők történet hardware design sysplex hcd hmc modellek operációs rendszerek z/architecture rendszerindítás/leállítás ICSS Kft

3 Mi a mainframe? Viccesen: egy elavult és tök felesleges eszköz amit sok ezernyi abszolút felesleges nagyvállalat és bank használ, miközben milliárdnyi idejétmúlt felhasználó teljesen szükségtelen sokmilliárdnyi kérését szolgálja ki folyamatosan, amivel hatalmas ám felesleges profitot termel a lényegtelen részvénytulajdonosoknak. És mindezt idén kétszer olyan gyorsan csinálja, mint tavaly. Az információs szupersztráda legtöbb esetben egy mainframe-hez vezet, mindegy hogy autógyártásról, bankkártya használatról, kereskedelemről vagy mindezek biztosításáról beszélünk-e. ICSS Kft

4 Főbb jellemzők nagyon nagy megbízhatóság nagyon nagy biztonság nagyon nagy adatfeldolgozó képesség nagyszámú felhasználó egy időben profi üzemeltető szervezet z mint zero downtime. z/os: warranty yes Kiterjed hibafelderítés és kezelés ICSS Kft

5 jellemző: megbízhatóság Hardware: No Single Point of Failure Nagy megbízhatóságú software (OS 2/3-a hibakezelés) Hibakezelő és eseménynaplózó alrendszer Katasztrófatűrő kialakíthatóság (GDPS) Parallel Sysplex esetén évente maximum 5 perc állásidő, amiben egyedülálló módon a tervezett (pl. verzióváltás, gépcsere) és tervezetlen (hardver vagy szoftver hiba) leállások is bennefoglaltatnak. ICSS Kft

6 jellemző: biztonság Rendszerintegritás (nincs rootkit ) Működő(!) és kikerülhetetlen jogosultságkezelés B1 (EAL5) minősítés (egyedi számítógépre vonatkozó legmagasabb biztonsági szint) Többféle védhető erőforrás (terminál, program, programfunkció,... ) Tervezetten végrehajtott erőforrásgazdálkodás ICSS Kft

7 jellemző: adatfeldolgozó képesség erősen párhuzamosított I/O csatorna alrendszer CPU-val párhuzamos működés maximum 320x8 Gbps-mal kapcsolódó perifériák (jelenleg), cpucomplexenként nagyszámú CPU (z14: 170/cpucomplex) 32 cpucomplex/sysplex Tervezetten vezérelhető skálázott teljesítmény. ICSS Kft

8 Történet - hardware 1959: igény egy, mindent lefedő rendszerre 1964: S/360 megjelenése 1971: S/370 (virtuális memória) 1980: XA (csatorna alrendszer) 1990: S/390 ESA (sysplex) 2000: zseries (64 bites memóriacímzés) 2005: z9 (lcss) 2007: z10 (1 MB page) 2012: z12 (2 GB page) 2015: z : z14 ICSS Kft

9 Történet - software 1964 DOS OS/MFT 197x DOS/VS OS/MVS VM/ x DOS/VSE MVS/XA VM/XA AIX/ x VSE/ESA MVS/ESA VM/ESA OS/390 Linux x zvse zos zvm zlinux ICSS Kft

10 Hardware design: S/360, S/370 erősen párhuzamos rendszer CU-k programozhatóak CPU azt teszi, ami rá tartozik, minden mást leoszt másnak. Programozott I/O: az io processzorok a csatornák. A csatornák ugyanúgy látják a központi tárat (ram), mint a CPU. ICSS Kft

11 Hardware design: S/370 Virtuális memóriakezelés 4 KB lap (S/370) 1 MB lap (z10) 2 GB lap (ec12) ICSS Kft

12 Hardware design: S/370XA-zSeries Nagyon bonyolult útvonalválasztás S/370-ben önálló alrendszer készült erre: a Channel SubSystem (CSS) A CSS vezérli a csatornákat. Egyetlen csatorna akár több száz I/O kérést is ki tud szolgálni egyszerre. Egy CSS 256 csatornát, míg egy rendszer akár több CSS-t is tartalmazhat. ICSS Kft

13 Hardware design: terminál intelligens Block I/O mezőkre osztva funkció/enter ICSS Kft

14 Hardware design:disk redundancia (RAID-5,10,6) intelligens vezérlő (CU) ,-9,-27,-54, -A(1062) Count,Key,Data ICSS Kft

15 Hardware design:disk copy metro mirror (PPRC) hyperswap % DS8000: 6067 TB 1536 DDM 128x16Gbps hostport ICSS Kft

16 Hardware design:disk copy 3 site mirror sync CU0=>CU1 async CU1=>CU2 ICSS Kft

17 Hardware design:disk copy flashcopy gyors másolat CUn belül azonnal (0.1-2 s) írás esetén azonnal tényleges másolás többi adatot ráérősen ICSS Kft

18 Hardware design:tape általában gyorsabb, mint a diszk! Jaguar6: 360 MBps 15 TB natív kapacitás TS3500 complex 16x15 frame 2700 drive Cartridge 4.5 EB (natív) ICSS Kft

19 Hardware design: ficon director 1990: ESCON, director 1998: FICON 2003: FICON cascaded director 2009: FICON : FICON 16 SAN ICSS Kft

20 Hardware design: CTCA nagy sebességű összeköttetés hálózat jellegű (TCP/IP,SNA,JES,...) kezdetben kis távolság, ma 300 km ICSS Kft

21 Hardware design: shareddasd közös lemez (közös lemezvezérlő) filesystem integrity 1964-től GRS-sel rekord szintű lock-olás is elérhető szemafor - E.W.Dijkstra, 1968 ICSS Kft

22 Kapcsolt rendszerek több rendszer összekötve a megosztott erőforrások globalizált kezelése (GRS) ctc kapcsolat multi-access spool (MAS) reserve/release lemezre GRS ring ICSS Kft

23 base sysplex cross-system coupling facility (XCF) mindenki az XCF-en keresztül kommunikál a másikkal sysplex timer a szinkronizáláshoz coupling data sets a paraméterek, adatok és status tárolásához közös konzolok terheléselosztás accelarated GRS ring ICSS Kft

24 parallel sysplex base sysplex és: coupling facility hardver (CF) egyedülállóan különleges megoldás a clusterezéshez cross system extended services (XES) single system image közös struktúrák lineáris skálázódik GRS Star nagyfokú párhuzamosítás a tagok azonnal pótolhatják egymást ICSS Kft

25 parallel sysplex nagyobb rendelkezésre állás (kompatibilis alkalmazások esetén) cpuplex-ek között mozgatható szolgáltatások IPL szolgáltatáskiesés nélkül z/os verzióváltás szolgáltatáskiesés nélkül nagyobb teljesítmény 32 cpuplex-ig lineárisan skálázott teljesítmény CF használata ICSS Kft

26 CF intelligens cache message processor asszinkron működés mint a telefon/sms közötti különbség önálló gép, vagy LPAR (ICF) saját CPU, RAM, operációs rendszer tartalmazhat: lock lista cache ICSS Kft

27 GDPS Geographycally Dispersed Parallel Sysplex Megfelelő alkalmazások esetén a távoli felhasználók nem veszik észre a gépterem megsemmisülését ICSS Kft

28 Szervizprocesszor sokáig mainframe jellemző (már nem) azonos tudású, de kisebb teljesítményű, mint a CPU hiba esetén: hibás alkatrész (CPU részlet) kiiktatása javítás megrendelése hibás alkatrész funkciójának ellátása hibajavítás felügyelete jellemzően online javítás ICSS Kft

29 SE Support Element aktuálisan használt megkettőzött notebook alapú a z12-ig, utána 1u x86 server hiba esetén: hibás alkatrész (CPU) kiiktatása javítás megrendelése hibás alkatrész helyett tartalék bekapcsolása hibajavítás felügyelete sokszor leállás kell a javításhoz ICSS Kft

30 HMC Hardware management console Fő feladat: SE funkciók elérése távolról Linux alapú gép (sokáig OS/2 volt) webes felület ICSS Kft

31 HMC LPAR profile definiálás módosítás leállítás/elindítás mikrokód frissítés (saját) felhasználó kezelés hibakeresés (ritkán) ICSS Kft

32 HMC - servers/tasks ICSS Kft

33 HMC - servers/image/tasks ICSS Kft

34 LPAR: a hardver által biztosított virtuális gép A Logikai Partíció egy virtuális gép A z hardver biztosítja A PR/SM (Processor Resorces System Manager) kezeli Csak LPAR-ban futhat bármi A benne futó rendszer számára ez a valós gép! ICSS Kft

35 IOCP Az I/O szervezése túlságosan bonyolulttá vált, ezért a funkciót kiemelték az operációs rendszerekből. 370/XA újdonsága: CSS, channel sub system saját operációs rendszer memória (HSA) CPU (SAP) rendszerleírás (IOCDS) az SE diszkjén HMC HCD ICSS Kft

36 HCD z/os alkalmazás hardware topológia definiálására csatornák vezérlők eszközök IODF-t állít elő IOCDS-t állíthat elő. ICSS Kft

37 Processzor típusok CPU: általános célú ICF: coupling facility IFL: Linux (zaap: java) - megszűnt ziip: DB2 SAP: CSS (csatorna alrendszer) ICSS Kft

38 Hardware modellek model max CPU max RAM max csatorna max LAN C. (GB) xgbps (10Gb) LINK z14 170(196) x x64 z13 141(168) x x64 EC12 101(120) x x48 z196 80(96) x x48 z x x48 z10ec x x48 z10bc x x48 ICSS Kft

39 MSU model almodel CPU MSU MIPS EC A EC A EC EC EC EC EC EC EC z z z Z z Z z B z A ICSS Kft

40 Mainframe operációs rendszerek z/os z/vm LPAR (PR/SM) z/vse z/linux TPF ICSS Kft

41 z/os 1964-től korábbi megnevezése: MVS legnagyobb, legmegbízhatóbb erősen párhuzamosított teljesítményre optimalizált nagyon sok manuális beállítási lehetőség egyedi UI ICSS Kft

42 z/vm Virtuális gép: minden ami a fizikai gépen fut, ezen is fut Tesztrendszeren több virtuális gép egy fizikai gépen Hatékony virtuális gép adminisztráció Kifinomult jogosultságkezelés ICSS Kft

43 VM - LPAR 1972(1967): VM/370 egy fizikai gépen több virtuális gép több virtuális memória, mint fizikai minidisk (sokkal több db. lemez, mint fizikai) fokozatosan egymáshoz optimalizált soft+hardware kifinomult ütemezés 1987: LPAR - Logical partition egy fizikai gépen több (kezdetben 3) logikai partíció tetszőlegesen osztott RAM, szumma kötött kezdetben dedikált csatornák töredék CPU 1999: LPAR on power (egész CPU) ICSS Kft

44 LPAR kezdetben dedikált csatornák ICSS Kft

45 LPAR (E)MIF: (Escon) Multiple Image Facility: osztott csatornák ICSS Kft

46 z/vse 1964-től, DOS néven eredetileg ideiglenes rendszernek szánta az IBM a néhány hónappal később elkészült OS pótlására sikertelen kísérlet a támogatás megszüntetésére a 70-es, 80-as, 90- es, 2000-es évek elején folyamatosan továbbfejlesztve (pl. 2 CPU támogatás 1995-től, OS-ben 1965-től) ICSS Kft

47 z/linux 1990-es évek végén jelent meg Redhat, SUSE támogatott disztribúciók Gentoo, Debian: ingyenes disztribúciók ICSS Kft

48 z/architektúra: regiszterek 16 általános célú regiszter 16 lebegőpontos regiszter 16 access regiszter PSW: program status Word ICSS Kft

49 z/architektúra: címzésmódok 24 bit: 16 MB 32 bit? 31 bit: 2 GB Address space, data space: x * 2 GB 64 bit: 16 EB ICSS Kft

50 z/architektúra:s/360 I/O címzésmód max 16 csatorna max 16 CU/csatorna max 16 dev/cu cím: 3 hexa jegy ICSS Kft

51 z/architektúra:s/390 I/O címzésmód IOCP-ben: fizikai címhez device number hozzárendelés 4 jegyű device number 256 csatorna max ICSS Kft

52 z/architektúra:z990+ I/O címzésmód Logical Channel SubSystem LCSS: 256 csatorna több LCSS ICSS Kft

53 z/architektúra:utasítások nagyon CISC utasítás decimális utasítások bináris, lebegőpontos utasítások bináris fa update-elése rendezés virtuális gép (LPAR) futtatása mikroprogramozott, valójában RISC ICSS Kft

54 Rendszerindítás IML Initial Microcode Load HMC-ről indítható Fizikai gép elindítása ICSS Kft

55 Rendszerindítás IPL HMC-ről, vagy VM-ben adott eszközről jellemzően DASD (diszk) szalag is lehet elméletben egyéb eszköz (HMC CD, lyukkártya) paraméter (LOADPARM) megadása ICSS Kft

56 Rendszerindítás IPL eszközről 24 byte beolvasása ebből 16 byte futtatása csatornaprogramként 8 byte PSW nincs BIOS, a PSW-ben az architektúra ICSS Kft

57 Rendszerindítás z/os A LOADPARM hossza 8 karakter, formája: ddddxxsn dddd az IODF állományt tartalmazó lemez címe xx a LOADxx member száma s az IMSI (nem kötelező megadni, az alapértelmezés az, hogy induláskor nem kérdez rá a paraméterekre) n nucleus azonosítója (az IEANUC0n névből az n-et mondja meg, nem kötelező megadni) SYS1.IPLPARM(LOADxx) SYS1.PARMLIB(IEASYSxx) ICSS Kft

58 Rendszerindítás z/os NIP console HMC console OSA-ICCF hardware-közeli üzenetek, kérdések (pl. duplicate volume) normál operátori console-ra vált (CONSOLxx) ICSS Kft

59 Rendszerindítás z/os automatikusan induló parancsok: IEACMDxx COMMNDxx STARTxx JES2 VTAM TSO ICSS Kft

60 Rendszerleállítás P TSO P TCPIP F OMVS,SHUTDOWN Z NET,QUICK $P JES2 Z EOD V GRS(rendszernév),PURGE előre egyeztetett időpontban szolgáltatások leállítása (különböző felelősök) operációs rendszer leállítás quiesce LPAR deactivate CPC deactivate QUIESCE ICSS Kft

61 Összefoglalás Az IBM mainframe rendszerek áttekintése jellemzők történet hardware design sysplex hcd hmc modellek operációs rendszerek z/architecture rendszerindítás/leállítás ICSS Kft