Linux на IBM Z - Linux on IBM Z

История операционных систем мэйнфреймов IBM
Ранние компьютерные ОС для мэйнфреймов
Разные операционные системы линейки S / 360
DOS / 360 и последователи (1966 г.)
OS / 360 и последователи (1966 г.)
Линия ВМ
Линия TPF
UNIX и Unix-подобные
Пара мэйнфреймов IBM. Слева - IBM Z z13. Справа - IBM LinuxONE Rockhopper.

Linux на IBM Z (или для краткости Linux на Z , а ранее Linux на z Systems ) - это собирательный термин для операционной системы Linux, скомпилированной для работы на мэйнфреймах IBM , особенно на серверах IBM Z и IBM LinuxONE. Аналогичные термины, которые имеют такое же значение, - это Linux на zEnterprise , Linux на zSeries , Linux / 390 , Linux / 390x и т. Д. Три дистрибутива Linux, сертифицированные для использования на аппаратной платформе IBM Z, - это Red Hat Enterprise Linux (разработанный дочерней компанией IBM. , Red Hat ), SUSE Linux Enterprise и Ubuntu .

История

Linux на IBM Z возник как две отдельные попытки портировать Linux на серверы IBM System / 390 . Первая попытка, проект «Снежный человек», разработанный Линасом Вепстасом в конце 1998 - начале 1999 годов, был независимым распространением и с тех пор был заброшен. IBM опубликовала набор исправлений и дополнений к ядру Linux 2.2.13 18 декабря 1999 года, чтобы запустить сегодняшнюю основную версию Linux на Z. В 2000 году вскоре последовали официальные объявления о продуктах, включая механизмы Integrated Facility for Linux (IFL). Think Blue Linux был ранним дистрибутивом для мэйнфреймов, состоящим в основном из пакетов Red Hat, добавленных к ядру IBM. Коммерческие дистрибьюторы Linux представили выпуски для мэйнфреймов очень быстро после первоначальной работы с ядром.

В начале участия IBM в исправлениях Linux для IBM Z были включены некоторые модули только объектного кода (OCO) без исходного кода. Вскоре после этого IBM заменила модули OCO модулями с открытым исходным кодом . Linux on Z - это бесплатное программное обеспечение под Стандартной общественной лицензией GNU .

По данным IBM, к маю 2006 года более 1700 клиентов использовали Linux на своих мэйнфреймах.

Виртуализация

Виртуализация требуется по умолчанию на IBM Z; нет возможности запустить Linux на Z без некоторой степени виртуализации. (Только самые первые 64-разрядные модели мэйнфреймов, z900 и z800, включали невиртуализированный «базовый режим».) Виртуализация первого уровня обеспечивается диспетчером ресурсов процессора и системы ( PR / SM ) для развертывания одного или нескольких логических модулей. Разделы (LPAR). Каждый LPAR поддерживает различные операционные системы, включая Linux на IBM Z. Гипервизор под названием z / VM также может быть запущен в качестве виртуализации второго уровня в LPAR, чтобы создать столько виртуальных машин (ВМ), сколько ресурсов, назначенных LPAR для поддержки. их. KVM на z - еще один вариант гипервизора.

Когда приложения Linux в LPAR получают доступ к данным и приложениям в других LPAR, таких как CICS , IBM Db2 , IMS , Linux и другие подсистемы мэйнфреймов, работающие на одном физическом мэйнфрейме, они могут использовать HiperSockets - быстрые TCP / IP- соединения только с памятью . По сравнению с TCP / IP по стандартным сетевым интерфейсным картам (сетевым адаптерам, также известным как открытые системные адаптеры (OSA) в мэйнфреймах), HiperSockets может улучшить реакцию конечных пользователей (уменьшить задержку в сети и накладные расходы на обработку), безопасность (поскольку нет сетевого подключения для перехвата) и надежности (поскольку нет сетевого соединения, которое можно было бы потерять).

В моделях zEC12, zBC12 и более поздних версиях концепция HiperSocket выходит за пределы физических границ машины с помощью адаптера RDMA через конвергентный Ethernet (RoCE) для обеспечения безопасной и высокоскоростной межсистемной связи. Таким образом, приложения в LPAR A в системе A могут использовать HiperSockets для связи с приложениями в LPAR B в системе B для обеспечения атрибутов безопасности и производительности.

Аппаратное обеспечение

Начиная с версии ядра Linux 4.1, выпущенной в начале 2015 года, Linux на Z доступен только как 64-разрядная операционная система, совместимая с мэйнфреймами z / Architecture . Ранее Linux на Z был также доступен как 31-разрядная операционная система, совместимая со старыми моделями мэйнфреймов, представленных до модели z900 2000 года. Однако более новое 64-битное ядро ​​Linux и 64-битный Linux в дистрибутивах Z по-прежнему обратно совместимы с приложениями, скомпилированными для 31-битного Linux на Z. Исторически обозначения архитектуры ядра Linux были «s390» и «s390x», чтобы различать 31-битный и 64-битный Linux на ядрах Z соответственно, но «s390» теперь также обычно относится к одной архитектуре ядра Linux на Z.

Linux работает на стандартных CP мэйнфреймов общего назначения (центральные процессоры), а также на IFL ( интегрированное средство для Linux ). IFL - это процессоры мэйнфреймов, предназначенные для работы под Linux либо изначально, либо под гипервизором (z / VM или KVM на z). Микрокод не позволяет IFL запускать «традиционные» рабочие нагрузки, такие как z / OS , но они физически идентичны другим процессорам IBM Z. IFL обычно дешевле приобретать у IBM, чем CP.

Преимущества

Linux на Z обеспечивает гибкость работы Linux с преимуществами отказоустойчивого оборудования мэйнфреймов, способного выполнять более 90 000 операций ввода-вывода в секунду, а среднее время наработки на отказ (MTBF) измеряется десятилетиями. Используя виртуализацию, можно объединить множество небольших серверов в один мэйнфрейм, получив некоторые преимущества централизации и снижения затрат, при этом позволяя использовать специализированные серверы. Вместо паравиртуализации мэйнфреймы IBM используют полную виртуализацию , которая обеспечивает гораздо большую плотность рабочей нагрузки, чем паравиртуализация. Сочетание полной виртуализации оборудования и легких контейнеров виртуальных машин, которые запускают Linux изолированно (в некоторой степени похожей по концепции на Docker ), приводит к созданию платформы, которая поддерживает больше виртуальных серверов, чем любые другие в одном месте, что также может снизить эксплуатационные расходы. Дополнительную экономию можно увидеть за счет уменьшения потребности в занимаемой площади, питании, охлаждении, сетевом оборудовании и другой инфраструктуре, необходимой для поддержки центра обработки данных . Мэйнфреймы IBM позволяют прозрачно использовать резервные этапы выполнения процессора и проверку целостности , что важно для критически важных приложений в определенных отраслях, например, в банковском деле. Мэйнфреймы обычно допускают горячую замену оборудования , такого как процессоры и память. IBM Z обеспечивает отказоустойчивость для всех ключевых компонентов, включая процессоры, память, соединение ввода-вывода, источник питания, пути каналов, сетевые карты и другие. Благодаря внутреннему мониторингу выявляются возможные проблемы, а проблемные компоненты могут переключаться без сбоев даже в одной транзакции. В редких случаях сбоя микропрограммное обеспечение автоматически активирует запасной компонент, отключит отказавший компонент и уведомит IBM о необходимости отправки представителя по обслуживанию. Это прозрачно для операционной системы, что позволяет выполнять текущий ремонт без выключения системы. Многие отрасли продолжают полагаться на мэйнфреймы, где они считаются лучшим вариантом с точки зрения надежности, безопасности или стоимости.

Ценообразование и стоимость

Linux на Z, как правило, не подходит для малых предприятий, у которых будет менее 10 распределенных серверов Linux, хотя некоторые дорогостоящие лицензионные программы для каждого процессора могут быстро уменьшить это эмпирическое правило . Большинство поставщиков программного обеспечения, включая IBM, рассматривают высоко виртуализированные IFL как невиртуализированные процессоры на других платформах в целях лицензирования. Другими словами, единое количество запущенных экземпляров Linux IFL обычно считается одним «обычным» процессором при той же цене процессора при лицензировании программного обеспечения. Тестирование, разработка, обеспечение качества, обучение и резервные производственные экземпляры серверов могут работать на одном IFL (или нескольких IFL, но только при необходимости для максимальной производительности). Таким образом, при превышении некоторого минимального порога Linux на Z может быстро стать рентабельным с учетом затрат на рабочую силу и программное обеспечение.

Уравнение затрат для Linux на Z не всегда хорошо понимается и является спорным, и многие предприятия и правительства испытывают трудности с измерением, а тем более с принятием решений на основе программного обеспечения, рабочей силы и других затрат (таких как стоимость простоев и нарушений безопасности). Затраты на приобретение часто более заметны, а небольшие немасштабируемые серверы «дешевы». Тем не менее, затраты, не связанные с приобретением, не менее реальны и обычно намного превышают цены на приобретение оборудования. Кроме того, отдельные пользователи и отделы в рамках крупных предприятий и правительств иногда испытывают трудности с совместным использованием вычислительной инфраструктуры (или любых других ресурсов, если на то пошло), ссылаясь на потерю контроля. Централизация серверов, которую предоставляет Linux на Z, может вознаградить сотрудничество лучшим обслуживанием и более низкими затратами, но это не означает, что сотрудничество всегда легко осуществляется в рамках корпоративной бюрократии.

Linux на Z также поддерживает менее дорогие дисковые устройства хранения, чем z / OS, поскольку Linux не требует подключения FICON или ESCON, хотя z / OS может использовать дисковое пространство более эффективно, в конечном итоге, из-за аппаратного сжатия базы данных, распространенного в z / OS. и меньшее количество экземпляров операционной системы, которые обычно требуются z / OS. Есть также некоторые эксплуатационные преимущества при использовании некоторых хранилищ, подключенных к FICON, с Linux на Z, например, поддержка z / VM Live Guest Relocation.

Соответствующие рабочие нагрузки

Характеристики мэйнфреймов предназначены для таких бизнес-нагрузок, как обработка транзакций (особенно в сочетании с одновременной крупномасштабной пакетной обработкой) и управление большими базами данных. В дизайне мэйнфреймов традиционно делается упор на «сбалансированную» производительность всех вычислительных элементов, включая ввод / вывод, реализованную через канал ввода / вывода . Мэйнфреймы максимально разгружают операции ввода-вывода, системный учет и другие неосновные вычислительные задачи с основных процессоров, а z / Architecture дополнительно разгружает криптографические вычисления. Например, в одной машине IBM z13 доступно до 141 процессорного ядра, которое можно настроить как IFL. Однако каждая такая машина также имеет 27 дополнительных основных ядер: 2 в качестве запасных, 1 для поддержки микропрограмм, а остальные выполняют задачи поддержки системного учета и ввода-вывода. Кроме того, каждый адаптер ввода-вывода обычно имеет два процессора PowerPC , а z13 поддерживает сотни адаптеров ввода-вывода. В качестве примеров также есть отдельные процессоры, выполняющие задачи управления памятью и кешем, мониторинг окружающей среды и внутренние соединения.

Исторически сложилось так, что мэйнфреймы в целом и Linux на Z в частности не выполняли однозадачные вычисления с «интенсивным использованием ЦП» с заметно высокой производительностью по сравнению с некоторыми другими платформами, за некоторыми заметными исключениями, такими как криптографические вычисления. Примеры включали большинство научных симуляций, прогнозов погоды и молекулярного моделирования . Суперкомпьютеры , в том числе суперкомпьютеры на базе Linux, отлично справляются с этими рабочими нагрузками. Это разделение между мэйнфреймами и другими платформами в последние годы значительно размылось, начиная с выпуска в 2008 году System z10, машины на базе четырехъядерных процессоров с частотой 4,4 ГГц с аппаратной десятичной системой с плавающей запятой . Поскольку технология процессоров для мэйнфреймов продолжала развиваться, и особенно с появлением в 2015 году моделей IBM LinuxONE и IBM z13, IBM начала продвигать свои мэйнфреймы как идеальные платформы для выполнения аналитики в реальном времени и других ресурсоемких задач, которые мэйнфреймы исторически не выполняли. беги хорошо.

Мэйнфреймы не предоставляют графические или звуковые адаптеры и как таковые плохо подходят для редактирования цифровых носителей или автоматизированного проектирования (САПР), за исключением, возможно, вспомогательных ролей (например, хранение контента, инвентаризация деталей, управление метаданными, службы безопасности и т. Д.)

Служба поддержки

Как и все другие версии Linux, Linux on Z регулируется лицензией свободных программ GPL . Полный исходный код Linux on Z доступен множеством сторон на бесплатной и равной основе, а поддержка архитектуры является частью основных усилий ядра Linux. IBM поручает сообществу нескольких своих программистов, но IBM ни в коем случае не единственный участник.

Хотя нет никаких препятствий для запуска любого Linux на распределение Z на в г системе IBM, IBM регулярно проверяет три конкретного Linux на Z распределениями: Red Hat , SUSE , и, начиная с 2015 года, Canonical «s Ubuntu Linux . Другие известные дистрибутивы Linux на Z включают Debian , Fedora , Slackware , CentOS , Alpine Linux и Gentoo .

Почти каждый бесплатный или открытый программный пакет, доступный для Linux, обычно доступен для Linux на Z, включая Apache HTTP Server , программное обеспечение Samba , JBoss , PostgreSQL , MySQL , PHP , язык программирования Python , систему параллельных версий (CVS), коллекцию компиляторов GNU. (GCC), LLVM , Perl , Rust и многие другие.

Red Hat и SUSE предлагают основную поддержку для своих дистрибутивов, работающих под управлением Linux на Z. В 2015 году Canonical объявила о планах предложить официальную поддержку своего дистрибутива, начиная с начала 2016 года. IBM Global Services также предлагает контракты на поддержку, включая круглосуточную поддержку. Некоторые стандартные программные приложения Linux доступны в предварительно скомпилированном виде, включая популярные корпоративные программные пакеты с закрытым исходным кодом, такие как WebSphere , DB2 и базы данных и приложения Oracle , SAP R / 3 , SAP ERP и IBM's Java Developer's Kit (JDK), чтобы назвать только несколько.

Ресурсы для разработчиков

IBM предлагает ресурсы для разработчиков, желающих настроить Linux для z:

  • Linux Test Drive - бесплатная программа, дающая право на использование одной виртуальной машины Linux на IBM Z на 30 дней.
  • IBM Systems Application Advantage для Linux ( Chiphopper ), программа для разработчиков, которая помогает разработчикам писать и публиковать кроссплатформенное программное обеспечение для Linux.
  • Программа Community Development System для Linux на IBM Z (CDSL), платформа, предоставляющая разработчикам с открытым исходным кодом платформу для переноса на Linux на System z.
  • Программа удаленной разработки Linux - платная расширенная программа поддержки разработчиков.

Linux на Z поддерживает Unicode и ASCII, как и любой другой дистрибутив Linux - это не операционная система на основе EBCDIC . Однако для удобства Linux может читать параметры ядра в EBCDIC. z / VM использует эту возможность.

Перенести приложения Linux на Linux на Z довольно просто. Возможные проблемы включают порядок байтов (в Linux на Z используется прямой порядок байтов) и зависимость от непереносимых библиотек, особенно если исходный код недоступен. Программы могут быть легко скомпилированы в двоичные файлы z / Architecture в системах Linux, отличных от мэйнфреймов.

Эмуляторы

Есть по крайней мере три программных IBM Z мэйнфреймов эмуляторов .

  • FLEX-ES от Fundamental Software - это коммерчески предлагаемый вариант, ограниченный 31-битной адресацией.
  • Эмулятор Hercules с открытым исходным кодом поддерживает Linux на IBM Z (и даже может работать на Linux на самой System z).
  • В 2010 году IBM представила функцию модульного тестирования Rational Developer для System z (теперь называемую Rational Development and Test Environment for z или иногда сокращенно RDTz), которая обеспечивает среду выполнения с ограниченным использованием, которая может работать на оборудовании X86. Условия лицензии IBM ограничивают использование RDTz определенными задачами разработки приложений, не включая окончательную предварительную компиляцию или предварительное тестирование (например, стресс-тестирование). RDTz включает z / OS (с общим промежуточным программным обеспечением), а также совместим с Linux на Z.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки