IBM mainframe architektúra Tanfolyami jegyzet ICSS Kft 2019
Agenda Az IBM mainframe rendszerek áttekintése jellemzők történet hardware design sysplex hcd hmc modellek operációs rendszerek z/architecture rendszerindítás/leállítás ICSS Kft 2019 2
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 2019 3
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 2019 4
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 2019 5
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 2019 6
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 2019 7
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: z13 2017: z14 ICSS Kft 2019 8
Történet - software 1964 DOS OS/MFT 197x DOS/VS OS/MVS VM/370 198x DOS/VSE MVS/XA VM/XA AIX/370 199x VSE/ESA MVS/ESA VM/ESA OS/390 Linux390 200x zvse zos zvm zlinux ICSS Kft 2019 9
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 2019 10
Hardware design: S/370 Virtuális memóriakezelés 4 KB lap (S/370) 1 MB lap (z10) 2 GB lap (ec12) ICSS Kft 2019 11
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 2019 12
Hardware design: terminál intelligens Block I/O mezőkre osztva funkció/enter ICSS Kft 2019 13
Hardware design:disk redundancia (RAID-5,10,6) intelligens vezérlő (CU) 3390-3,-9,-27,-54, -A(1062) Count,Key,Data ICSS Kft 2019 14
Hardware design:disk copy metro mirror (PPRC) hyperswap 99.9999% DS8000: 6067 TB 1536 DDM 128x16Gbps hostport ICSS Kft 2019 15
Hardware design:disk copy 3 site mirror sync CU0=>CU1 async CU1=>CU2 ICSS Kft 2019 16
Hardware design:disk copy flashcopy gyors másolat CUn belül azonnal (0.1-2 s) írás esetén azonnal tényleges másolás többi adatot ráérősen ICSS Kft 2019 17
Hardware design:tape általában gyorsabb, mint a diszk! Jaguar6: 360 MBps 15 TB natív kapacitás TS3500 complex 16x15 frame 2700 drive 300 000 Cartridge 4.5 EB (natív) ICSS Kft 2019 18
Hardware design: ficon director 1990: ESCON, director 1998: FICON 2003: FICON cascaded director 2009: FICON 8 2015: FICON 16 SAN ICSS Kft 2019 19
Hardware design: CTCA nagy sebességű összeköttetés hálózat jellegű (TCP/IP,SNA,JES,...) kezdetben kis távolság, ma 300 km ICSS Kft 2019 20
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 2019 21
Kapcsolt rendszerek több rendszer összekötve a megosztott erőforrások globalizált kezelése (GRS) ctc kapcsolat multi-access spool (MAS) reserve/release lemezre GRS ring ICSS Kft 2019 22
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 2019 23
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 2019 24
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 2019 25
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 2019 26
GDPS Geographycally Dispersed Parallel Sysplex Megfelelő alkalmazások esetén a távoli felhasználók nem veszik észre a gépterem megsemmisülését ICSS Kft 2019 27
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 2019 28
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 2019 29
HMC Hardware management console Fő feladat: SE funkciók elérése távolról Linux alapú gép (sokáig OS/2 volt) webes felület ICSS Kft 2019 30
HMC LPAR profile definiálás módosítás leállítás/elindítás mikrokód frissítés (saját) felhasználó kezelés hibakeresés (ritkán) ICSS Kft 2019 31
HMC - servers/tasks ICSS Kft 2019 32
HMC - servers/image/tasks ICSS Kft 2019 33
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 2019 34
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 2019 35
HCD z/os alkalmazás hardware topológia definiálására csatornák vezérlők eszközök IODF-t állít elő IOCDS-t állíthat elő. ICSS Kft 2019 36
Processzor típusok CPU: általános célú ICF: coupling facility IFL: Linux (zaap: java) - megszűnt ziip: DB2 SAP: CSS (csatorna alrendszer) ICSS Kft 2019 37
Hardware modellek model max CPU max RAM max csatorna max LAN C. (GB) xgbps (10Gb) LINK z14 170(196) 32768 320x16 96 80x64 z13 141(168) 10240 320x16 96 40x64 EC12 101(120) 3040 320x8 96 32x48 z196 80(96) 3056 320x8 96 32x48 z114 5-10 248 128x8 96 16x48 z10ec 64 1520 336x8 48 32x48 z10bc 5-10 248 128x8 48 12x48 ICSS Kft 2019 38
MSU model almodel CPU MSU MIPS EC12 2827-7A1 101 9194 EC12 2827-7A0 100 9130 EC12 2827-780 80 7725 EC12 2827-703 3 511 EC12 2827-702 2 352 EC12 2827-701 1 188 EC12 2827-601 1 119 EC12 2827-501 1 80 EC12 2827-401 1 30 z196 2817-780 80 6140 52286 z196 2817-701 1 150 1202 z114 2818-Z05 5 388 3139 z114 2818-Z01 1 98 782 z114 2818-B01 1 4 29 z114 2818-A01 1 3 26 ICSS Kft 2019 39
Mainframe operációs rendszerek z/os z/vm LPAR (PR/SM) z/vse z/linux TPF ICSS Kft 2019 40
z/os 1964-től korábbi megnevezése: MVS legnagyobb, legmegbízhatóbb erősen párhuzamosított teljesítményre optimalizált nagyon sok manuális beállítási lehetőség egyedi UI ICSS Kft 2019 41
z/vm Virtuális gép: minden ami a fizikai gépen fut, ezen is fut Tesztrendszeren több 100 000 virtuális gép egy fizikai gépen Hatékony virtuális gép adminisztráció Kifinomult jogosultságkezelés ICSS Kft 2019 42
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 2019 43
LPAR kezdetben dedikált csatornák ICSS Kft 2019 44
LPAR (E)MIF: (Escon) Multiple Image Facility: osztott csatornák ICSS Kft 2019 45
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 2019 46
z/linux 1990-es évek végén jelent meg Redhat, SUSE támogatott disztribúciók Gentoo, Debian: ingyenes disztribúciók ICSS Kft 2019 47
z/architektúra: regiszterek 16 általános célú regiszter 16 lebegőpontos regiszter 16 access regiszter PSW: program status Word ICSS Kft 2019 48
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 2019 49
z/architektúra:s/360 I/O címzésmód max 16 csatorna max 16 CU/csatorna max 16 dev/cu cím: 3 hexa jegy ICSS Kft 2019 50
z/architektúra:s/390 I/O címzésmód IOCP-ben: fizikai címhez device number hozzárendelés 4 jegyű device number 256 csatorna max ICSS Kft 2019 51
z/architektúra:z990+ I/O címzésmód Logical Channel SubSystem LCSS: 256 csatorna több LCSS ICSS Kft 2019 52
z/architektúra:utasítások nagyon CISC 1000+ utasítás decimális utasítások bináris, lebegőpontos utasítások bináris fa update-elése rendezés virtuális gép (LPAR) futtatása mikroprogramozott, valójában RISC ICSS Kft 2019 53
Rendszerindítás IML Initial Microcode Load HMC-ről indítható Fizikai gép elindítása ICSS Kft 2019 54
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 2019 55
Rendszerindítás IPL eszközről 24 byte beolvasása ebből 16 byte futtatása csatornaprogramként 8 byte PSW nincs BIOS, a PSW-ben az architektúra ICSS Kft 2019 56
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 2019 57
Rendszerindítás z/os NIP console HMC console OSA-ICCF hardware-közeli üzenetek, kérdések (pl. duplicate volume) normál operátori console-ra vált (CONSOLxx) ICSS Kft 2019 58
Rendszerindítás z/os automatikusan induló parancsok: IEACMDxx COMMNDxx STARTxx JES2 VTAM TSO ICSS Kft 2019 59
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 2019 60
Összefoglalás Az IBM mainframe rendszerek áttekintése jellemzők történet hardware design sysplex hcd hmc modellek operációs rendszerek z/architecture rendszerindítás/leállítás ICSS Kft 2019 61