Непрерывная доступность мэйнфреймов

Parallel Sysplex является высокоэффективной технологией, позволяющей высоконадежным, избыточным и устойчивым мэйнфрейм-технологиям достичь почти непрерывной доступности. Правильно настроенный кластер Parallel Sysplex может оставаться доступным для пользователей и приложений с минимальными простоями.

—Аппаратные и программные компоненты предусматривают распараллеливание для обеспечения оперативного обслуживания, например для повышения производительности по запросу (Capacity Upgrade on Demand), при которой осуществляется постепенное добавление процессоров или устройств сопряжения без нарушения выполнения текущих задач.

—Подсистемы DASD используют зеркальное отображение дисков или RAID-тех- нологии для защиты от потери данных, а также технологии, позволяющие осуществлять мгновенное резервное копирование без завершения работы приложений.

—Сетевые технологии включают такие функции, как универсальные ресурсы VTAM (VTAM Generic Resources), многоузловые устойчивые сеансы (Multi- Node Persistent Sessions), виртуальная IP-адресация (Virtual IP Addressing) и устройство распределения (Sysplex Distributor) для обеспечения отказоустойчивых сетевых подключений.

—Подсистемы ввода-вывода, поддерживающие несколько путей ввода-вывода и динамическую коммутацию для недопущения потери доступа к данным и повышения пропускной способности.

—Программные компоненты z/OS позволяют новым версиям программного обеспечения сосуществовать с более ранними версиями этих программных компонентов для упрощения развертывания.

—Бизнес-приложения поддерживают совместное использование данных и клонируются на различных серверах, что позволяет осуществлять балансировку рабочей нагрузки во избежание потери доступности приложения при сбоях.

—Процессы эксплуатации и восстановления полностью автоматизированы и прозрачны для пользователей, что сокращает или полностью устраняет необходимость вмешательства человека.

Parallel Sysplex представляет собой способ управления такой многосистемной средой, имеющий следующие преимущества:

—отсутствие единых точек отказа;

—мощность и масштабирование;

—динамическая балансировка нагрузки;

—простота в использовании;

—единый образ системы;

—совместимость изменений и рост без нарушения работы;

—совместимость приложений;

—аварийное восстановление.

7.1. Введение в z/OS. Физическая память, используема в z/OS

z/OS предназначена для обеспечения стабильной, безопасной и постоянно доступной среды для приложений, выполняемых на мэйнфрейме.

В большинстве ранних операционных систем запросы на обработку вводились в систему поочередно. Операционная система обрабатывала каждый запрос или задание как единое целое и не запускала следующее задание до тех пор, пока не завершится обработка текущего. Такая схема хорошо работала, когда задание могло непрерывно выполняться от начала до конца. Но часто заданию нужно было ожидать завершения ввода или вывода информации при работе с такими устройствами, как привод для магнитных лент или принтер. Ввод и вывод занимает много времени в сравнении со скоростью процессора. Когда задание ожидало завершения операций ввода-вывода, процессор бездействовал.

Нахождение способа продолжить работу процессора в то время, пока задание находилось в режиме ожидания, позволило бы увеличить общий объем нагрузки, которую процессор мог обработать без использования дополнительного оборудования; z/OS выполняет работу путем ее разделения на фрагменты и передачи фрагментов задания различным компонентам системы и подсистемам, работающим независимо.

В любой момент времени тот или иной компонент принимает управление процессором, выполняет свою часть работы и передает управление пользовательской программе или другому компоненту.

Физическая память, используемая в z/OS

С абстрактной точки зрения мэйнфреймы и все остальные компьютеры имеют два типа физической памяти:

· Физическая память, расположенная непосредственно в процессоре мэйнфрейма. Она называется процессорной памятью, реальной памятью (real storage) или основной памятью (central storage); ее можно считать памятью мэйнфрейма.

· Физическая память, внешняя по отношению к мэйнфрейму; включает хранилища на устройствах с прямым доступом, таких, как дисковые приводы и приводы для магнитных лент. Такую память часто называют страничной памятью (paging storage) или вспомогательной памятью (auxiliary storage). Основное различие между двумя типами памяти связано со способом доступа, в частности:

· К основной памяти процессор осуществляет синхронный доступ. Другими словами, процессор должен ждать, пока данные будут извлечены из основной памяти.

· К вспомогательной памяти осуществляется асинхронный доступ. Для доступа к вспомогательной памяти процессор использует запросы ввода-вывода, выполнение которых происходит между другими рабочими запросами в системе. Во время запроса ввода-вывода процессор свободен для выполнения другой работы.

Как и в случае с памятью персонального компьютера, основная память мэйнфрейма является сильно связанной с самим процессором, тогда как вспомогательная память мэйнфрейма размещается на (относительно) более медленных внешних дисковых приводах или приводах для магнитных лент. Так как основная память имеет более тесную интеграцию с процессором, процессору требуется гораздо меньше времени для доступа к данным в основной памяти, чем к вспомогательной памяти. Однако вспомогательная память является менее дорогостоящей, чем основная память.

7.2. Аппаратные ресурсы, используемые в z/OS.

Операционная система z/OS выполняется процессором и во время выполнения находится в памяти процессора; z/OS часто называется системным программным обеспечением.

Оборудование мэйнфрейма состоит из процессоров и множества периферийных устройств, таких, как дисковые приводы (называемые устройствами хранения с прямым доступом – direct access storage devices, DASD), приводами для магнитных лент и различными типами пользовательских консолей. Приводы для магнитных лент и DASD используются для системных функций и пользовательскими программами, выполняемыми в z/OS.

При выполнении нового заказа на систему z/OS IBM поставляет код системы клиенту через Интернет или на картриджах с магнитной лентой. В организации клиента системный программист z/OS получает заказ и копирует новую систему на DASD-тома. После того как система настроена и готова к работе, для запуска и эксплуатации системы z/OS необходимы системные консоли.

Операционная система z/OS предназначена для обеспечения полного использования самого современного оборудования IBM и множества сложных периферийных устройств. На рис. 3.1 приведено упрощенное представление концепции мэйнфрейм:

· Программное обеспечение – операционная система z/OS состоит из загрузочных модулей или исполняемого кода. В процессе установки системный программист копирует эти загрузочные модули в загрузочные библиотеки, расположенные на DASD-томах.

· Аппаратное обеспечение – оборудование системы включает все устройства, контроллеры и процессоры, составляющие среду мэйнфрейма.

· Периферийные устройства – включают приводы для магнитных лент, DASD и консоли.

· Память процессора (processor storage) – часто называется основной, реальной (real) или центральной (central) памятью; в ней происходит выполнение операционной системы z/OS. Кроме того, все пользовательские программы используют память процессора совместно с операционной системой.

7.3. Мультипрограммирование и мультипроцессирование.

В отличие от ранних систем компьютерные системы, управляемые операционной системой z/OS, поддерживают мультипрограммирование, т. е. одновременное выполнение множества программ.

При мультипрограммировании, когда задание не может использовать процессор, система может приостановить или прервать задание, освобождая процессор для обработки другого задания.

Для того чтобы сделать мультипрограммирование возможным, z/OS собирает и сохраняет всю необходимую информацию о прерываемой программе, прежде чем перейти к выполнению другой программы. Когда прерванная программа опять готова к выполнению, она может возобновить выполнение с того места, в котором она была остановлена.

Мультипрограммирование позволяет z/OS одновременно выполнять тысячи программ для пользователей, работающих над различными проектами в разных точках мира. z/OS может также осуществлять мультипроцессирование, под которым понимается одновременная работа двух и больше процессоров, совместно использующих различные аппаратные ресурсы, в частности память и внешние дисковые устройства. Технологии мультипрограммирования и мультипроцессирования делают z/OS идеальной операционной системой для обработки задач, требующих множества операций ввода-вывода.

К типичным задачам для мэйнфреймов относятся приложения длительного выполнения, записывающие изменения в миллионы записей базы данных, и оперативные приложения, обрабатывающие тысячи интерактивных пользователей одновременно. Сравним это с операционной системой, используемой в однопользовательской компьютерной системе. Такая операционная система может выполнять программы только от лица одного пользователя. При использовании персонального компьютера, например, все ресурсы компьютера часто находятся в распоряжении одного пользователя.

Когда множество пользователей выполняет много разных программ, помимо большого количества сложного оборудования, z/OS требуется большой объем памяти для обеспечения надлежащей системной производительности. Большие компании используют сложные бизнес-приложения, осуществляющие доступ к большим базам данных, и отраслевые программные продукты промежуточного уровня. Такие приложения требуют, чтобы операционная система осуществляла защиту конфиденциальности пользовательских данных, а также поддерживала совместное использование баз данных и программных служб.