Мейнфре?йм (от англ. mainframe) — данный термин имеет два основных значения.
Большая универсальная ЭВМ — высокопроизводительный компьютер со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ.
Компьютер c архитектурой IBM System/360, 370, 390, zSeries.
[править]
История
Историю мейнфреймов принято отсчитывать с появления в 1964 году универсальной компьютерной системы IBM System/360, на разработку которой корпорация IBM затратила 5 млрд. долларов. Сам термин «мейнфрейм» происходит от названия типовых процессорных стоек этой системы. В 1960-х — начале 1980-х годов System/360 была безоговорочным лидером на рынке. Её клоны выпускались во многих странах, в том числе — в СССР (серия ЕС ЭВМ).
Мейнфреймы IBM используются в более чем 25 000 организациях по всему миру (без учёта клонов), в России их по разным оценкам от 1500 до 7000 (с учётом клонов). Около 70 % всех важных бизнес-данных хранятся на мейнфреймах.
В начале 1990-х начался кризис рынка мейнфреймов, пик которого пришёлся на 1993 год. Многие аналитики заговорили о полном вымирании мейнфреймов, о переходе от централизованной обработки информации к распределённой (с помощью персональных компьютеров, объединённых 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. Так что, несмотря на их вычислительную мощь, из-за дороговизны и сложности обслуживания мейнфреймы всё меньше пользовались спросом на рынке вычислительных средств.
Ещё один аргумент против мейнфреймов состоял в том, что в них не соблюдается основной принцип открытых систем, а именно — совместимость с другими платформами.
Отнесясь 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). Мейнфреймы на базе КМОП-микросхем быстро прибавляли в производительности и теряли в габаритах. Наиболее же кардинальным 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 мейнфрейм предполагалось выключить в 1993 году. Срок этого прогноза давно истек, а рынок мейнфреймов остается стабильным, и их продажи ежегодно растут.
C 1994 года вновь начался рост интереса к мейнфреймам. Дело в том, что, как показала практика, централизованная обработка на основе мейнфреймов решает многие задачи построения информационных систем масштаба предприятия проще и дешевле, чем распределённая.
[править]
Так что же представляет собой современный мейнфрейм?
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. Дублирование. Два резервных процессора. 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 затратила двадцать лет на удаление ошибок из операционной системы, и в результате была создана система, которую можно использовать в самых ответственных случаях.
Целостность данных. В мейнфреймах используется память, исправляющая ошибки. Ошибки не приводят к разрушению данных в памяти, или данных, ожидающих устройства ввода-вывода. Дисковые подсистемы построенные на основе RAID-массивов с горячей заменой и встроенных средств резервного копирования защищают от потерь данных.
Рабочая нагрузка мейнфреймов может составлять 80—95 % от их пиковой производительности. Для UNIX-серверов, обычно, рабочая нагрузка не может превышать 20—30 % от пиковой загрузки. Серверы типа Unix или тем более Windows чтобы быть устойчивыми должны выполнять единственное приложение, т. е. под каждое приложение типа базы данных, промежуточного ПО или интернет-сервера должна быть выделена отдельная машина, в то время как S/390 будет тянуть всё сразу, причем все приложения будут тесно сотрудничать и использовать общие куски ПО.
Пропускная способность подсистемы ввода-вывода мейнфреймов разработана так, чтобы работать в среде с высочайшей рабочей нагрузкой на ввод-вывод. Ряд тестов показал что мейнфрейм может обрабатывать на 400—500 % более интенсивный ввод-вывод 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, выглядящий 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 мейнфрейме может быть сконфигурировано фактически бесконечное число различных серверов. Причем все серверы могут быть изолированы друг от друга так, как будто они выполняются на отдельных выделенных компьютерах и в тоже же время совместно использовать аппаратные и программные ресурсы и данные.
Доступ к данным. Поскольку данные хранятся на одном сервере, прикладные программы не нуждаются в сборе исходной информации из множества источников, не требуется дополнительное дисковое пространство для их временного хранения, не возникают сомнения в их актуальности. Требуется небольшое количество физических серверов и значительно более простое программное обеспечение. Все это, в совокупности, ведет к повышению скорости и эффективности обработки.
Как используется дисковое пространство. Объём базы данных и его отношение к требуемому для размещения объёму физического диска, пути доступа к дисковой подсистеме, пропускная способность ввода-вывода, достаточная 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 КПД для дисковых систем находится в диапазоне 65—75 %. Если мы примем размер базы данных равным 700 ГБ, что является типичным для большинства пользователей, мы увидим что для неё 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 организованный и оптимизированный для OLTP и эффективной пакетной обработки, и второй — оптимизированный для систем добычи данных и бизнес-приложений. В этом случае требование к ёмкости 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, дополненные программными продуктами RACF или VM:SECURE, обеспечивают совершенную защиту.
Сохранение инвестиций — использование данных и существующих прикладных программ, не влечет дополнительных расходов по приобретению нового программного обеспечения для другой платформы, переучиванию персонала, переноса данных. Пользовательский интерфейс всегда оставался наиболее слабым местом мейнфреймов. Сейчас же стало возможно для прикладных программ мейнфреймов, в кратчайшие сроки и при минимальных затратах, обеспечить современный интернет-интерфейс.
На данный момент майнфреймы IBM занимают главное место на мировом рынке. Так же на рынке со своей продукцией присутствуют фирмы Hitachi, Amdahl и Fujitsu.
LI 5.09.15
BRC_Alen за подарком.
