Что такое мейн фрей. Что такое мэйнфрейм - сервер или хранилище данных? Централизованные и распределенные вычисления

22.04.2019

В наше время производители компьютеров не всегда используют термин «мэйнфрейм» для обозначения больших электронно-вычислительных машин. Вместо этого большинство из них называют так компьютеры для коммерческого использования (большие или маленькие) либо серверы. Причем к мэйнфреймам относят самый большой тип сервера, использующийся сейчас. IBM, например, называет так свой сервер z9.

Что такое мэйнфрейм? Согласно одной из распространенных точек зрения, это компьютер, который может поддерживать тысячи приложений и устройств ввода/вывода, а также обслуживать одновременно тысячи пользователей.

Применение мэйнфреймов в качестве серверов и хранилищ данных

Что такое мэйнфрейм как сервер? Производство таких машин постоянно наращивается. Бизнес нуждается в больших комплектах серверов, включающих серверы транзакций, баз данных, электронной почты и веб-серверы. Большие комплекты иногда называются серверными фермами. Для реализации их функций могут применяться различные по объему средства: от кластеров смонтированных на стойке персональных компьютеров до самых мощных мэйнфреймов, производимых на данный момент.

Мэйнфрейм как хранилище данных

Что такое мэйнфрейм в системе корпорации? Это центральное хранилище данных в центре обработки данных. К нему подключаются пользователи с менее мощными устройствами, такими как рабочие станции или терминалы.

Централизованные и распределенные вычисления

Наличие мэйнфрейма в организации часто определяет централизованную форму вычислений в противовес распределенной форме. Централизация данных в одном хранилище мэйнфрейма ограждает пользователей от необходимости обновления более одной копии коммерческих данных. Это, в свою очередь, увеличивает вероятность того, что данные являются актуальными.

Разница между централизованными и распределенными вычислениями постепенно расплывается. По мере того как маленькие машины начинают увеличивать свои мощности обработки, мэйнфремы становятся более гибкими и универсальными.

Что такое мэйнфрейм в условиях современного рынка? Быстро меняющийся рынок постоянно требует от бизнеса переоценивать стратегии развития информационных технологий. В результате в большинстве случаев мэйнфреймы не используются в сочетании с сетями из небольших серверов. Способность динамически перераспределять аппаратные и программные ресурсы (процессоры, память и соединения), в то время как приложения продолжают функционировать, подчеркивает гибкий развивающийся характер современных мэйнфреймов.

Характеристики мэйнфреймов

К характеристикам относятся:

высокая надежность и безопасность;
большое количество средств ввода-вывода;
большие коэффициенты использования вычислительных и аппаратных средств, позволяющие обеспечить большую пропускную способность;
высокая стабильность, позволяющая мэйнфреймам устойчиво работать непрерывно на протяжении десятков лет;
высокая доступность, являющаяся одной из основных причин их долголетия, это объясняется тем, что они используются в приложениях, где простои нежелательны и даже катастрофичны.

Различие между мэйнфреймами и суперкомпьютерами

Суперкомпьютеры - это мощные компьютеры, предназначенные для обработки данных с максимально возможной скоростью. Например, анализ и предсказание прогнозов погоды осуществляются суперкомпьютерами. Данные компьютеры очень дорогие и потребляют очень много электроэнергии.

Назначение мэйнфрейма - проведение вычислений с применением больших объемов данных. Данные компьютеры в основном используются в больших организациях. Они предоставляют доступ к данным, хранящимся в больших базах данных.

Таким образом, основное отличие мэйнфреймов от суперкомпьютеров заключается в их назначении. Мэйнфреймы применяются, как правило, в качестве серверов, в то время как суперкомпьютеры используются для решения научных задач.

Что такое мейнфрейм

Обычно когда люди слышат слово "мейнфрейм", им представляется нечто такое древнее, ужасное, занимающее целый машинный зал, а то и не один, связанное с тысячами устройств и управляемое с помощью старого-доброго терминала . На самом деле конечно же все уже давно не так, современные мейнфреймы корпорации IBM представляют собой одно- (Business Class Model, BC12 ) или двустворчатый (Enterprise Class Model, EC12 ) шкаф, чуть выше человеческого роста, внешне похожий на этакий высокотехнологичный холодильник, набитый сверху-донизу различным оборудованием.

Многие из нас, пользуясь терминалами для банковских карт, бронируя рейс или совершая денежный перевод в сети Интернет, даже не подозревают, что пользуются мейнфреймами.

Возникает вполне закономерный вопрос: в принципе благодаря горизонтальной масштабируемости можно работать и на россыпи x86 -серверов, так зачем чем же нужны мейнфреймы. Для ответа на него следует заметить, что с помощью информационных технологий мы решаем множество абсолютно непохожих друг на друга задач. Такие корпорации как Google , Facebook , ВКонтакте , часто рассматриваемые как эталон высоких нагрузок, обрабатывают миллионы запросов в секунду, но при этом имеют полное право не выполнить некоторые из них по причине аппаратного или программного сбоя. Ничего страшного не случится, в крайнем случае пользователь просто повторит действие. Аналогичным образом данные компании могут потерять часть данных, это хуже, но данные не являются критичными и легко восстанавливаются. Например, когда вы ставите "лайк" в Facebook , то это вовсе не значит, что он тут же становится видим всем пользователям данной социальной сети.

Абсолютно другое дело - приложения, обрабатывающие пользовательские транзакции. При переводе денег из банка в банк невозможно допустить ситуацию, когда они спишутся с одного счета, но не попадут на другой. Аналогично невозможно допустить потери даже части пользовательских данных о финансовых транзакциях. Требования к согласованности данных и надежности информационных систем для того же Google и, например, Федерального резерва абсолютно несопоставимы друг с другом. Данная статья призвана рассказать о том, каким же образом мейнфреймы IBM обеспечивают высочайшую надежность и производительность, и как воспользоваться данными уникальными механизмами из ваших программ на языке Java .

Заглянем под капот

Процессоры

Для обеспечения максимально возможной производительности мейнфрейм zEnterprise EC12 снабжается специальными 6-ти ядерными процессорами , выпускаемыми по технологии 32 нм. и работающими на тактовой частоте 5.5 Ghz . На момент выпуска машины, а возможно и сейчас, это была самая быстрая модель процессора в мире. Топовая модель мейнфрейма может иметь на борту 20 процессоров, что составляет 120 ядер . Часть ядер используется для резервирования, работы канальной подсистемы ввода-вывода и специального использования, а 101 ядро доступно для использования в приложениях. Каждое из этих ядер можно настроить следующим образом:

как процессор общего назначения (CP );
исключительно для Java- и XML- приложений (zAAP );
исключительно для работы информационных систем, например СУБД DB2 (zIIP );
исключительно для запуска специальной версии Linux (IFL );
для работы аппаратной подсистемы кластеризации (ICF );
опционально, как дополнительный процессор для работы канальной подсистемы ввода-вывода (SAP ).

О процессорах для Java -приложений я немного расскажу подробнее ниже.

Распределение числа зарезервированных и доступных к использованию ядер в зависимости от модели мейнфрейма представлено в таблице:

Скорость роста тактовой частоты процессоров от поколения к поколению можно увидеть на графике:

Процессоры zEnterprise EC12 имеют три уровня кэш-памяти и один, четвертый, уровень реализован на отдельных микросхемах. Объемы каждого уровня следующие:

L1 : 64 Кб инструкций, 96 Кб данных на ядро;
L2 : 1 Мб инструкций, 1 Мб данных на ядро;
L3 : 48 Мб на процессор;
L4 : 384 Мб на группу из шести процессоров.

В названиях System z и zEnterprise буква "z" обозначает "zero-downtime" , т.е. полное отсутствие простоев. Одна из основных решаемых мейнфреймами задач - обеспечение высокой доступности и надежности работы приложений. Поэтому все системы мейнфрейма резервируются, включая даже сервисные элементы - специальные ноутбуки. Процессоры тоже резервируются, каждая модель мейнфрейма имеет по два резервных процессора, при этом важным является тот факт, что переключение процессора в случае выявления системой неисправности происходит на лету, без прерывания исполняемой программы . Данная возможность реализуется исключительно мейнфреймами и ее наличие вполне понятно: в мире существует множество областей, в которых ошибка вычисления может дорого стоить в прямом смысле этого слова.

Понятно, что 120 ядер, работающих с тактовой частотой 5.5 Ghz должны довольно ощутимо греться, поэтому каждый мейнфрейм снабжается системой воздушного охлаждения . Опционально можно подключить так же систему водяного охлаждения .

Оперативная память

Каждый мейнфрейм zEnterprise EC12 имеет на борту больше установленной памяти нежели заказано. Часть установленной памяти используется для реализации Redundant Array of Independent Memory (RAIM) . Для приложений, работающих на мейнфрейме, доступно до 3 Tб оперативной памяти, при этом одному логическому серверу в составе машины (LPAR ) доступно до 1 Тб ОЗУ.

Планки оперативной памяти вместе с группами процессоров и портами ввода-вывода помещаются в специальный модуль, называемый "книгой" (book ).

Каждая книга имеет точки подключения системы охлаждения в том числе при необходимости и водяной. Распределение объема доступной ОЗУ по книгам в зависимости от модели мейнфрейма приведено в таблице:

Внутренняя инфраструктура ввода-вывода

Внутренняя инфраструктура ввода-вывода в машине представлена двумя вариантами: InfiniBand I/O , впервые представленной в машинах серии z10 и поддерживающей 6 Гб/с InfiniBand I/O interconnect и PCI Express Generation 2 (PCIe Gen2) , используемой ранее в машинах серии z196 и z114 , поддерживающей 8 Гб/с PCIe I/O interconnect . Только последняя инфраструктура доступна на новых машинах.

Мы рассмотрели основные внутренние системы мейнфрейма. С некоторыми другими аппаратными возможностями познакомимся уже применительно к вопросу обеспечения работы Java -приложений на данной платформе.

Место для Java

Корпорация IBM считает виртуальную машину JVM и язык программирования Java одним из своих стратегических приоритетов. Инвестиции в данную инфраструктуру огромны. Чего стоит один только сервер приложений IBM WebSphere AS - один из лучших Java EE -совместимых серверов приложений в мире. Так же код на языке Java поддерживается такими продуктами как WebSphere MQ и Integration Bus , адаптеры для Java имеют координаторы транзакций IBM с долгой историей: CICS и IMS TM . Так же на языке Java можно писать хранимые процедуры для реляционной СУБД DB2 .

Корпорация заинтересована в стабильной надежной и быстрой работе Java -приложений на мейнфрейме и прилагает к этому множество усилий. Давайте рассмотрим какие возможности мейнфрейма уникальны для исполнения Java -кода.

Настраиваемые наборы процессоров

В последние годы на рынке программного обеспечения наметилась тенденция лицензирования по ядрам. Чем больше процессорных ядер в вашей машине, тем больше лицензий на программное обеспечение вам нужно купить, тем оно дороже. По данной схеме лицензируются СУБД, сервера приложений, различное ПО промежуточного уровня (брокеры сообщений, ESB , BPM и т.д.), а так же корпоративное ПО (CRM , ERP , АБС и т.д.) При этом объективно Java является довольно тяжелой нагрузкой, что связано и со сборкой мусора, и с необходимостью в JIT -компиляции, и с поздним связыванием. Поэтому можно зарезервировать часть имеющихся на борту мейнфрейма ядер под работу исключительно с данным типом нагрузки. Такие зарезервированные ядра или, в терминах мейнфреймщиков, "процессоры" называются zEnteprise Application Assist Processor (zAAP) . По аппаратной составляющей это - обычный процессор zEnterprise , часть команд которого отключается в настройках. Сам по себе такой процессор стоит гораздо дешевле обычного, т.н. Generic центрального процессора zEnterprise . Но основная выгода даже не в этом. Данный процессор не участвует в расчете лицензий на программное обеспечение . Таким образом использование zAAP позволяет существенно сэкономить.

При этом zAAP не может исполнять некоторые действия, такие как управление операциями ввода-вывода или работа JNI . Поэтому операционная система z/OS при выполнении диспетчеризации TCB (в мире распределенных систем используется термин "поток") может лениво переводить их с общего центрального процессора (GP ) на zAAP и обратно. Если диспетчер видит, что выполняется Java -код, запущенный на GP , то он при выделении следующего кванта времени данному TCB перенесет его на ядро, сконфигурированное как zAAP . Аналогично, если диспетчер понимает, что выполняется JNI , то он при выделении следующего кванта времени запустит соответствующий TCB на GP , а не на zAAP . Естественно, такие переносы занимают время на перестройку кэша и TLB , но в целом оно не настолько критично по сравнению с выигрышем на стоимости лицензий.

Важный момент: использовать процессоры zAAP можно только под операционной системой z/OS , допускается не более двух zAAP на один GP .

Помимо выполнения Java -кода, процессоры zAAP могут использоваться и при работе с XML .

Аппаратная транзакционная память

Мейнфрейм zEnterprise EC12 - первый сервер общего назначения от IBM , содержащий реализацию технологии транзакционной памяти, впервые использованной для того, чтобы сделать суперкомпьютер IBM Blue Gene/Q-based Sequoia , расположенный в Lawrence Livermore National Lab , самым быстрым в мире (по состоянию на октябрь 2014-го года данный суперкомпьютер занимает третью строчку в списке ТОП-500). В мейнфрейме zEnterprise EC12 IBM улучшила данную технологию, адаптировав ее для ускорения выполнения конкурентных операций над общим набором данных, например для параллельного проведения различных финансовых операций по одному и тому же набору счетов.

Транзакция - блок кода, который выполняется атомарно с точки зрения другого процессора, таким образом другой процессор в системе может увидеть либо результат исполнения всего блока кода целиком, либо не увидеть никаких результатов.

Транзакция начинается специальной командой процессора TBEGIN , а заканчивается командой TEND . Если за время выполнения транзакции какой-то из задействованных ею участков памяти был изменен другим процессором, то транзакция откатывается и восстанавливается состояние регистров общего назначения и оперативной памяти, которое было до ее начала. Затем управление передается блоку transaction failure handler , который решает повторить ли выполнение транзакции или наложить традиционную блокировку (coarse-locking ), чтобы гарантировать выполнение нужного кода.

Цель описанного выше zEnterprise EC12 Transactional Execution (TX) facility - избежать необходимости в coarse-grained-locking с целью обеспечить безопасное, свободное от блокировок (lock-free ), конкурентное исполнение критических секций. Рассмотрим пример использования TX при работе нескольких читателей и писателя. В классической реализации, использующей блокировки, все читатели ждут освобождения критической секции, соответственно они могут читать область памяти исключительно по одному, друг за другом. В реализации с использованием TX , т.н. lock-elision , читатели работают параллельно до тех пор, пока писатель не изменит общую область памяти.

zEnteprise EC12 Transaction Execution facility включает в себя множество функций обеспечивающих широкое поле оптимизаций, таких как lock-elision , примитивы compare-and-swap (CAS) над несколькими словами (multi-word ) и спекулятивные оптимизации.

В IBM Java7 SR3 с включенной опцией -Xaggressive становится доступной реализация многопоточной очереди ConcurentLinkedQueue (CLQ) , использующая TX . CLQ - это потокобезопасная реализация очереди, работающей по принципу "первый пришел - первый ушел (FIFO )". Стандартные реализации методов CLQ.offer() и CLQ.poll() основаны на свободных от блокировок алгоритмах и используют циклы и атомарные CAS -операции, т.е. стандартные примитивы, применяемые для построения множества конкурентных алгоритмов. IBM JVM компилирует данные алгоритмы в сотни машинных инструкций. При использовании TX , реализации методов CLQ.offer() и CLQ.poll() заменяются на описанные выше последовательности инструкций, обеспечивающие работу транзакций. Это существенно повышает эффективность алгоритмов из-за того, что сокращается исполняемый набор машинных инструкций и уменьшается необходимость в доступе к данным. Повышение эффективности в два раза подтверждается микробенчмарком.

В последней версии IBM JVM для z/OS - IBM Java7R1 аналогичным образом доработано поведение класса HashTable , эффективность повысилась более чем в 5 раз.

Аппаратная поддержка сжатия данных

Знаете ли вы, что каждый день в мире создается более 2000 петабайт данных? Цифровая вселенная увеличится более чем в 300 раз за время между 2005-м и 2020-м годами, со 130 до 40 000 экзабайт.

В последней версии IBM JVM для z/OS - IBM Java7R1 для работы класса, обеспечивающего поточное сжатие данных, - java.util.zip.GZIPOutputStream - используется специальная карточка - zEDC Express I/O Adapter . Задействование данной карточки позволяет снизить использование процессора на 91% по сравнению с программно реализованным сжатием. Среднее время сжатия снижается на 74% , а уровень сжатия повышается примерно в 5 раз .

zEDC I/O Adapter может использоваться через стандартные API : Java и zlib .

Специальные команды процессора

Начиная с поколения z196 , в процессоры машин было добавлено более 70 новых машинных инструкций , часть которых используется для ускорения работы Java . JIT -компилятор использует их при генерации кода. Подробная информация о работе процессора является конфиденциальной, но ознакомиться с системой команд, поддерживаемыми типами данных и некоторыми особенностями можно, изучив документ z/Architecture. Principles of Operation .

Работа с упакованными десятичными числами

В мире финансовых вычислений для обеспечения точности округления и ускорения операций используется формат данных под названием "упакованные десятичные числа" или по-английски Packet Decimal . Данный формат реализован в zEnteprise EC12 аппаратно. Версия IBM Java7R1 предлагает библиотеку для работы c packed decimal . Данная библиотека решает следующие задачи:

маршалинг и демаршалинг: трансформация примитивных типов в байтовые массивы, поддерживается как big- , так и little-endian ;
операции над packed decimal (PD) : арифметические, сравнения, проверки ошибок (проверяет, является ли PD -операнд верно сформированным) и специальные: сдвиги и перемещения;
конвертация типов: преобразование из Packed Decimal (PD) , External Decimal (ED) и Unicode Decimal (UD) в примитивные типы (int , long ) и обратно, преобразование между разными десятичными типами (PD , ED , UD ) и преобразование десятичных типов в Java -объекты: BigDecimal и BigInteger .

Библиотека является платформенно- и JVM -независимой. Работает непосредственно с массивами байт и не требует создания деревьев Java -объектов, а так же позволяет JIT сгенерировать максимально эффективный для платформы код.

Multi-tenant JVM

В версии IBM Java7R1 в качестве технологического превью доступна такая опция, как multi-tenancy . Включается данная опция с помощью аргумента командной строки, передаваемого при запуске JVM : -Xmt .

Суть данной опции в следующем: в системе стартует единая JVM в виде демона javad . У данной JVM настраивается размер кучи, количество потоков, использование ввода-вывода, CPU . Каждый последующий запуск java создает не отдельную JVM , а лишь небольшую прокси к демону javad .

Такое поведение имеет все преимущества запуска нескольких образов операционных систем на одном сервере. Существенно уменьшается простой процессора, а так же снижается потребление памяти: теперь служебные объекты создаются не для каждой JVM , а только один раз. Самое главное то, что переход на Multitenant JVM не требует изменения приложений .

Выводы

В данной статье мы рассмотрели основные преимущества, которые дает программно-аппаратная синергия для работы Java -приложений. Корпорация IBM производит весь стек технологий, начиная от аппаратной реализации, включающей в себя процессор, оперативную память, подсистему ввода-вывода и в целом архитектуру машины, и заканчивая JRE и сервером приложений. Именно благодаря этому обеспечивается максимальная эффективность: низкоуровневые операции, такие как конвертация форматов данных, сжатие, шифрование, передаются на уровень специализированной аппаратуры, освобождая центральные процессоры машины от рутинных действий. Аппаратура берет на себя и резервирование, обеспечение бесперебойной работы, облегчает построение кластеров и масштабирование ваших приложений.

Сама по себе огромная вычислительная мощь мейнфрейма (101 ядро!) позволяет делать вещи, недоступные на других системах. Например, возможно разместить СУБД, критические для бизнеса приложения и веб-портал, работающий под управлением IBM WebSphere AS , на одной машине, что совместно с применением технологии общей памяти и гиперсокетов позволяет гарантировать минимальное время отклика всего комплекса и его соответствие самому жесткому SLA . Из взаимодействия приложений убирается самая медленная и нестабильная часть - компьютерная сеть.

Использование аппаратной транзакционной памяти (Hardware transactional memory ) открывает новую веху в разработке многопоточных приложений. Ученые и энтузиасты долгое время уже занимаются изучением программной транзакционной памяти, накоплены определенные знания, алгоритмы, есть реализации библиотек, в частности под Clojure . Теперь все данные возможности доступны на уровне самой машины, что существенно увеличивает производительность многопоточных приложений. Данное утверждение подтверждено результатами тестов, приведенными в статье.

В целом можно отметить, что слухи о смерти "танцующего динозавра" слишком преувеличены. Уникальная серия, которая недавно отметила свои 50 лет лидерства в серверном мире, продолжает шествие по планете. Мейнфрейм от IBM предлагает высокопроизводительную, надежную, максимально зарезервированную среду исполнения приложений и для нашего любимого языка программирования. Не COBOL "ом единым!

Из графика видно, что за последние 10 лет производительность Java на мейнфреймах выросла в 12 раз .

На последок уместно привести высказывание одного из основателей корпорации IBM , сделанное задолго до появления не только персональных компьютеров, но и средних ЭВМ:

"Развитие вычислительной техники полностью повторит развитие транспорта. Когда-нибудь появятся персональные ЭВМ, как появились персональные автомобили, и для них будет существовать целая сеть мастерских, "дорог" и "заправок". Это будет лучшее средство решения индивидуальных проблем. Наверняка будут средние ЭВМ, роль которых будет аналогична автобусам - решать проблемы небольшой группы потребителей. Решение особых задач потребует быстрых и сверхдорогих компьютеров - их место подобно авиации. Но для решения масштабных задач всегда будут использоваться железные дороги - поезд гарантированно перевезет сотни и тысячи людей на огромные расстояния за очень умеренные деньги. Да, железным дорогам требуется прокладка рельсов, строительство вокзалов, подготовка машинистов и прочее, но в целом ряде случае альтернативы им нет и никогда не будет. Это место наших машин - мейнфреймов.”

Если у вас появились вопросы о работе мейнфрейма, о работе Java на нем, может быть вы - представитель партнера IBM и хотите протестировать или обеспечить работу вашего приложения на zEnterprise , то могу предложить несколько каналов связи. Во-первых, вы можете писать в комментарии, во-вторых, обратиться ко мне по электронной почте [email protected] , в-третьих, позвонить по телефону +7-495-775-88-00 ext. 4353 . Всегда буду рад вам помочь.

Материалы

Данная статья во многом основана на презентации Marcel Mitran, Chief Architect IBM JVM on System z под названием A Survey of Java Performance on zEnteprise EC12 . Так же использовались следующие ресурсы:

Корпорация IBM представила новое семейство серверов класса мейнфрейм, семейства - IBM z Systems, первым представителем которого стал сервер IBM z13.

Z13 является одним из наиболее мощных серверов подобного типа, при этом z13 отличается не только высокой производительностью, но и возможностью шифрования и анализа проводимых транзакций в режиме реального времени. На создание этого мейнфрейма ушло пять лет и около миллиарда долларов США. В процессе работы над созданием z13 использованы инновационные технологии более 500 новых патентов.

Результаты получились достаточно впечатляющими. К примеру, система может обработать около 2,5 миллиардов транзакций в день, а технологии, используемые в z13 позволяют выявлять случаи мошенничества в режиме реального времени для 100% бизнес-операций, моментально предоставляя пользователю аналитические данные для оценки операции.

Сейчас все большее количество операций производится с мобильных устройств. И любая подобная операция использует данные о прошлых покупках, инициирует процедуру шифрования и дешифрования информации, проверку формуляра пользователя и другие процессы. По оценке специалистов, элементарная операция пользователя задействует, в среднем, около 100 различных системных взаимодействий. И каждое такое взаимодействие может быть использовано мошенниками. Технология IBM MobileFirst, работающая в z13, помогает решить эту проблему.

Преимуществом мейнфрейма z13 является не только возможность выявления мошеннических транзакций, но и производительный процессор. Разработчики утверждают, что это самый быстрый микропроцессор, который обходит все существующие решения, превосходя их примерно вдвое. При этом для проведения мобильных транзакций используется векторный тип вычислений. Что касается преимущества по объему памяти, оценка идет в 300%, пропускная способность - на 100% выше, чем у прочих решений. У процессора - 8 ядер, технология изготовления - 22 нм. Тактовая частота работы - 5 ГГц. Максимальная конфигурация z13 включает 141 процессор и 10 ТБ ОЗУ.

При использовании мейнфрейма можно запустить вплоть до 8000 виртуальных серверов, это около 50 серверов из расчета на один процессор. Предварительная оценка производительности одного процессора на «традиционных» мэйнфреймовских приложениях - 1695 MIPS (миллионов операций в секунду). Максимальная производительность для 141 процессора - более 111000 MIPS. Не так давно корпорация IBM проводила среди директоров и менеджеров ИТ-отделов предприятий опрос. Тема опроса - приоритетность различных факторов для сферы мобильных технологий. 71% респондентов отметил, что безопасность - наиболее важный фактор в этой сфере. И сейчас новые технологии IBM обеспечивают возможность встроенной функции шифрования и аналитике в режиме реального времени.

По словам Майка Гилфикса ((Mike Gilfix), директора направления корпоративных мобильных решений в IBM, мейнфрейм z13 позволяет компаниям обрабатывать огромное количество запросов клиентов, и обеспечивать быструю обработку заказов. Возможности z13 позволяют компаниям повысить уровень персонализации своих услуг - в режиме реального времени система оценивает поведенческие факторы и предоставляет информацию о моделях поведения (привычках) клиентов.

«На сегодняшний день у бизнеса нет возможности анализировать 100% транзакций потребителя. Благодаря системе z13, предприятия смогут использовать технологии IBM по интеллектуально-аналитическому моделированию, программы по статистической обработке данных, и оперативно персонализировать операции в момент их проведения», - рассказали в пресс-службе IBM.

Стоит отметить, что мейнфрейм - открытая платформа, с поддержкой Linux и OpenStack. Корпорация выпустила и новый релиз ОС - z/OS, в которой используется новый тип аналитики, есть поддержка Hadoop и поддержка систем хранения данных. В настоящее время корпорация IBM является крупнейшим производителем мейнфреймов в мире.

Справка:

Сервер IBM z13 представлен пятью моделями: 2964-N30, N63, N96, NC9, NE1
Конструктив - двухфреймовый
Охлаждение - гибридное (внутренний контур - жидкостной, внешний - воздушный или водяной)
Питание - 3х фазное
Процессор: 8 ядерный, 5.0 ГГц, 22нм-технология.
Клиентам доступно от 1 до 141 ядра, как CP, IFL, ICF, zIIP, SAP.
zAAP - не используется, функционал zAAP полностью поддерживается zIIP
Для zIIP и IFL поддерживается до 2х потоков (SMT)
Допустимое соотношение числа zIIP-ов к CP - 2:1
Производительность одного ядра - 1,695 MIPS (max - 11,556 MIPS)
Максимальная оперативная память - 10 ТБ (RAIM)
Максимальное количество логических разделов (LPAR) - 85
Максимальный объём памяти на LPAR - 10 ТБ
Максимальное количество логических подсистем ввода-вывода (LCSS) - 6
Максимальное количество адаптеров ввода-вывода - 160
Максимальное количество FICON/FC каналов - 320 (FICON Express16S)
Максимальное количество LAN портов - 96 (OSA-Express5S)

Мэйнфрейм (Mainframe) — это вымышленный персонаж, который появляется во вселенной Marvel Comics. Он появился в комиксе под названием A-Next #1 (октябрь 1998 год), а его создателями являются Том ДеФалько и Рон Френц. Мэйнфрейм представляет собой разумную компьютерную программу, которая основана на мозговых волнах Тони Старка, помимо этого, он являющаяся одним из основателей команды А-Некст.

Биография

В альтернативной Вселенной известной как Земля-982, после последней провальной миссии Мстителей, уставший Тони Старк решил уйти из героев и окончательно отставить броню Железного человека. Тем не менее, он осознавал и боялся, что со временем может возникнуть новая угроза для Земли, поэтому, Тони решил подстраховаться на случай возникновения не предвиденных обстоятельств и создать то, чтобы может её предотвратить. Для этих целей, он сконструировал по образу брони Железного человека, андроида, которого назвал Мэйнфрейм. Старк также заложил в андроида отпечаток своих мозговых волн. Однако, когда он закончил работу над Мэйнфреймом, не было активной команды Мстителей, по этой причине, могущественный андроид оставался неактивным.

Спустя целых десять лет после создания андроида, произошла чрезвычайная ситуация, когда взрослый Кевин Мастерсон (сын покойного Эрика Мастерсона, также известный как Громобой, который был одним из Мстителей) прибыл в особняк Мстителей расположенный в Нью-Йорке. Который прибыл туда, чтобы забрать мистическое оружие, которое ему завещал его отец. Извлечение мистического оружия из хранилища привлекает внимание Локи, который желает его заполучить для себя. С этой целью, он направляет Троллей. В это время, в Особняке Мстителей присутствует Эдвин Джарвис, который является его смотрителем. Джарвис становится свидетелем нападения и посылает сигнал Мстителям. Данный сигнал также приводит к активации Мэйнфрейма, впервые за все время после его создания.

На данный сигнал отзываются Джубилейшен Ли (в настоящее время лидер команды Икс-Люди), Кассандры Лэнг (дочь Скотта Лэнга, бывшего Человека-муравья) известная под псевдонимом Жало и Хелен Такахама под псевдонимом Джолт. Поскольку Кевин пытаясь скрыться от Тролей бежит по улицам, он также привлекает внимание Спидбола и Джей2. В то время, когда Кевин загнан в угол, его в последнюю секунду спасает Мэйнфрейм. Но несмотря на то, что героям удаётся разобраться со всеми Троллями, все они были быстро пойманы Локи, который забирает всех героев в Асгард. Там он намеревался зарядить оружие «Громобой», после чего использовать его против своего брата Тора, который теперь является правителем Асгарда. Когда Локи производит зарядку Громобоя, Кевин удаётся выбраться и завладеть оружием, а также освободить других героев. Между героями и Локи вновь разгорается сражение, в котором он опять начинает одерживаться верх, однако, данная заварушка привлекает внимание Тора, в результате чего, злодей был вынужден бежать. Тор возвращает героев обратно на Землю, по прибытию Мэйнфрейм предполагает организовать новое воплощение Мстителей. В конечном счёте, Мэйнфрейм, Жало, Джей2 и Кевин (который становится новым Громобоем) объединяются и сформировывают команду получившая название, А-Некст.

После создания команды, Мэйнфрейм сразу же попытался стать её лидером. Он часто сталкивается с противодействием в лице Жало (которая не знала, что Мейнфрейм является андроидом). Но когда Мэйнфрейм был серьёзно поврежден, его тайна раскрывается, однако, Жало была одной из первых, кто хочет ему помочь починить его (с помощью своего отца). Со временем выясняется, что всякий раз, когда Мейнфрейм был серьёзно повреждён, он загружает свою личность и воспоминания в другое тело, собранное на орбитальном спутнике.

Вскоре Мэйнфрейм превратился в нечто большее, чем просто обычный высокотехнологичный героя для своих товарищей по команде, он стал их настоящим другом. Он также научился делиться своими обязанностями в качестве лидера со своей напарницей известной под псевдонимом Американская Мечта. Несмотря на это, его направленность на лидерство по-прежнему приводит его к разногласиям с Мстителями, в частности с Девушкой-Пауком.

Другии версии

Супергерой известный как Вижен (Земля-691) преобразовался в Мэйнфрейма. Он стал главной операционной системой целой планеты, под его контролем находилось буквально всё, начиная с климата заканчивая планетарной стабильности. Мэйнфрейм был хранителем щита Капитана Америки . Кроме этого, он хранил своё оригинальное тело на планете Нептун.

Способности

Мейнфрейм является высокотехнологичным андроидом, который способен мыслить и действовать самостоятельно. Оболочка его тела изготовлена из очень прочного сплава металлов, способный выдерживать удары огромной силы, как энергии так и других видов. Он обладает суперсилой и способен летать на сверхзвуковых скоростях. Мейнфрейм может испускать репульсорные лучи; лазерные, электрические и магнитные вспышки. Помимо этого, на его запястьях находятся выдвижные пулеметы, которые могут стрелять гранатами и ракетами. Он способен поглощать энергию радиоизлучения. Мейнфрейм обладает высоким интеллектом и обширными знаниями в различных областях науки и технологий.

Пожалуй самой главной особенностью Мейнфрейм является его способность переносить своё сознание (программу) из одного роботизированного тела в другое. Как правило, он пользуется данной особенностью, когда его тело было уничтожено или повреждено.

В СМИ

Мультсериалы

Мэйнфрейм появляется в мультсериале «Халк и агенты СМЭШ», персонажа озвучил Джеффри Комбс. Он появляется в качестве главного злодея в эпизоде под названием «Колеса ярости». Эта версия персонажа является продвинутым андроидом, который был создан Тони Старком, в качестве достойного для него противника, против которого он сможет играть в игры. После того как Мэйнфрейму надоедает проигрывать, он начинает подчинять себе различное оружие и оборудование в Старк Индастриз. Когда появляются Халки, Мэйнфрейм предлагает провести гонки на роликах, если они проиграют то он уничтожит город. После того как герои его обыгрывают, он решает отправиться изучить человечество поближе.

Мэйнфрейм (версия Вижена) появляется в фильме «Стражи Галактики . Часть 2″, персонажа озвучила Майли Сайрус.

Мэйнфрейм (англ. Mainframe ) - данный термин имеет два основных значения:

Большая универсальная ЭВМ - высокопроизводительный компьютер со значительным объемом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой емкости и выполнения интенсивных вычислительных работ.
Компьютер с архитектурой IBM System/360, 370, 390, zSeries.

История Мэйнфрейма (Mainframe )

Историю мейнфреймов принято отсчитывать с появления в 1964 году универсальной компьютерной системы IBM System/360, на разработку которой корпорация IBM затрачувала $ 5 млрд. Сам термин «мэйнфрейм» происходит от названия типовых процессорных стоек этой системы. В 1960-х - начале 1980-х годов System/360 была безоговорочным лидером на рынке. Ее клоны выпускались во многих странах, в том числе - в СССР (серия ЕС ЭВМ).

Мэйнфреймы IBM используются в более чем 25 000 организациях по всему миру (без учета клонов). Около 70% всех важных бизнес-данных хранятся на мэйнфреймах.

В начале 1990-х начался кризис рынка мейнфреймов, пик которого пришелся на 1993 год. Многие аналитики заговорили о полном вымирании мейнфреймов, о переходе от централизованной обработки информации к распределенной (с помощью персональных компьютеров, соединенных двухуровневой архитектурой «клиент-сервер»). Многие стали воспринимать мейнфреймы как вчерашний день вычислительной техники, считая Unix - и PC -серверы более современными и перспективными.

Важной причиной резкого уменьшения интереса к мейнфреймам в 80-х годах было бурное развитие PC и Unix-ориентированных машин, в которых благодаря применению новой технологии создания КМОП -микросхем удалось значительно уменьшить энергопотребление, а их размеры достигли размеров настольных станций. В то же время для установки мейнфреймов требовались огромные площади, а использование устаревших полупроводниковых технологий влекло за собой необходимость водяного охлаждения.Итак, несмотря на их вычислительную мощность, за дороговизны и сложности обслуживания мейнфреймы все меньше пользовались спросом на рынке вычислительных средств.

Еще один аргумент против мейнфреймов состоял в том, что в них не соблюдается основной принцип открытых систем, а именно - совместимость с другими платформами.Виднисшись к критике конструктивно, руководство компании IBM, основного производителя аппаратного и программного обеспечения мейнфреймов, выработало кардинально новую стратегию в отношении этой платформы с целью резко повысить производительность снизить стоимость владения, а также добиться высокой надежности и доступности систем. Достижению этих планов способствовали важные перемены в технологической сфере: на смену биполярной технологии изготовления процессоров для мейнфреймов пришла технология КМОП. Переход на новую элементную базу позволил значительно снизить уровень энергопотребления мейнфреймов и упростить требования к системе электропитания и охлаждения (водяное охлаждение было заменено воздушным). Мэйнфреймы на базе КМОП-микросхем быстро прибавляли в производительности и теряли в габаритах. Самым кардинальным же событием стал переход на 64-разрядную архитектуру zArchitecture. Современные мейнфреймы перестали быть закрытой платформой: они способны поддерживать на одной машине сотни серверов с различными ОС, включая Linux.

Согласно одному из прогнозов Gartner Group, последний мэйнфрейм предполагалось устранить в 1993 году. Срок этого прогноза давно закончился, а рынок мейнфреймов остается стабильным, и их продажи ежегодно растут.

С 1994 года вновь начался рост интереса к мэйнфреймов. Дело в том, что, как показала практика, централизованная обработка на основе мейнфреймов решает многие задачи построения информационных систем масштаба предприятия проще и дешевле чем распределенная.

Характеристики Mainframe

Среднее время наработки на отказ оценивается в 12-15 лет. Надежность мейнфреймов - это результат почти 60-летнего их совершенствования. Мейнфреймы могут изолировать и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок.
Дублирования . Резервные процессоры. Запасные микросхемы памяти. Альтернативные пути доступа к периферийным устройствам. Горячая замена всех элементов вплоть до каналов, плат памяти и центральных процессоров. Группа разработки VM / ESA затрачувала уже двадцать лет на удаление ошибок из операционной системы, и была в результате создана система, которую можно использовать в самых ответственных случаях.
Целостность данных . В мэйнфреймах используется память, исправляющая ошибки. Ошибки не приводят к разрушению данных в памяти, или данных, ожидающихустройства ввода-вывода. Дисковые подсистемы построены на основе RAID -массивов с горячей заменой и встроенных средств резервного копирования гарантируют от потери данных.
Пропускная способность подсистемы ввода-вывода мэйнфреймов разработана так, чтобы работать в среде с высоким рабочим нагрузкам на ввод-вывод. Ряд тестов показал что мэйнфрейм может обрабатывать на 400-500% более интенсивное ввода-вывода чем SUN E10000 или серверы HEWLETT-PACKARD класса T.
Масштабирование может быть как вертикальным так и горизонтальным. Вертикальное масштабирование обеспечивается линейкой процессоров с производительностью от 5 до 200 MIPS и наращиванием до 12 центральных процессоров в одном компьютере. Горизонтальное масштабирование реализуется объединением ЭВМ в ParallelSysplex - многомашинный кластер, выглядит с точки зрения пользователя единым компьютером. Всего в ParallelSysplex можно объединить до 32 машин. Географически распределенный ParallelSysplex называют GeoPlex. В случае использования ОС VM для совместной работы можно объединить любое количество компьютеров.Программное масштабирование - на одном мейнфреймов может быть сконфигурирован фактически безграничное количество различных серверов. Причем все серверы могут быть изолированы друг от друга так будто они выполняются на отдельных выделенных компьютерах и в тоже время совместно использовать аппаратные и программные ресурсы и данные.
Доступ к данным . Поскольку данные хранятся на одном сервере, прикладные программы не нуждаются сборе исходной информации из множества источников, не требуется дополнительное дисковое пространство для их временного хранения не возникают сомнения в их актуальности. Требуется небольшое количество необходимых физических серверов и значительно более простое программное обеспечение. Все это, в совокупности, ведет к повышению скорости и эффективности обработки.
Использование дискового пространства . Объем базы данных и его отношение к требующейся для размещения объема физического диска, пути доступа к дисковой подсистеме, пропускная способность ввода-вывода, достаточное для загрузки процессора.

Результаты тестирования специально настроенных под эталонные тесты систем, представленные на сайте TPC показывают, что в UNIX дисковое пространство используется на 20% -30%. Для S/390 к. п. д. для дисковых систем находится в диапазоне 65% -75%. Если мы примем размер базы данных 700 GB, типичный для большинства пользователей, мы увидим что для нее потребуется дисковая подсистема в 2.8 ТБ в случае UNIX и 1 ТБ для S/390. На самом деле требуется рассматривать два типа рабочей нагрузки: один организован и оптимизирован для OLTP и эффективной пакетной обработки, и второй - оптимизирован для систем добычи данных и бизнес- приложений. В этом случае требование к емкости дисковой подсистемы составит 5,6 ТБ для UNIX, против 2 ТБ для S/390.

Защита . Встроенные в аппаратуру возможности защиты, такие как криптографические устройства и Logical Partition, и средства защиты операционных систем дополнены программными продуктами RACF или VM: SECURE, обеспечивают совершенный защиту.
Сохранение инвестиций - использование данных и существующих приложений, не влечет дополнительных расходов по приобретению нового программного обеспечения для другой платформы, переобучению персонала, перенос данных. Пользовательский интерфейс всегда оставался наиболее слабо месту мэйнфреймов. Сейчас же стало возможно для приложений мэйнфреймов, в кратчайшие сроки и при минимальных затратах, обеспечить современный интернет-интерфейс.

Сейчас майнфреймы IBM занимают главное место на мировом рынке. Так же на рынке со своей продукцией присутствуют фирмы Hitachi, Amdahl и Fujitsu.