Linux na IBM Z - Linux on IBM Z

Historie operačních systémů sálových počítačů IBM
Počáteční mainframe počítačové OS
Různé OS řady S/360
DOS/360 a nástupci (1966)
OS/360 a nástupci (1966)
Řada VM
Řada TPF
UNIX a podobné Unixu
Dvojice sálových počítačů IBM. Vlevo je IBM Z z13. Vpravo je IBM LinuxONE Rockhopper.

Linux na IBM Z (nebo Linux na Z zkráceně a dříve Linux na z Systems ) je souhrnný termín pro operační systém Linux zkompilovaný pro provoz na sálových počítačích IBM , zejména na serverech IBM Z a IBM LinuxONE. Podobné výrazy, které mají stejný význam, jsou Linux na zEnterprise , Linux na zSeries , Linux/390 , Linux/390x atd. Tři distribuce Linuxu certifikované pro použití na hardwarové platformě IBM Z jsou Red Hat Enterprise Linux (vyvinutý dceřinou společností IBM ( Red Hat ), SUSE Linux Enterprise a Ubuntu .

Dějiny

Linux na IBM Z vznikl jako dvě oddělené snahy přenést Linux na servery IBM System/390 . První snaha, projekt „Bigfoot“, vyvinutý společností Linas Vepstas koncem roku 1998 až počátkem roku 1999, byla nezávislou distribucí a od té doby byla opuštěna. Společnost IBM vydala 18. prosince 1999 sbírku oprav a dodatků k jádru Linux 2.2.13 , aby zahájila dnešní hlavní Linux na Z. Formální oznámení o produktech rychle následovala v roce 2000, včetně motorů Integrated Facility for Linux (IFL). Think Blue Linux byla raná distribuce mainframe sestávající převážně z balíčků Red Hat přidaných do jádra IBM. Komerční distributoři Linuxu představili edice sálových počítačů velmi rychle po počátečním fungování jádra.

Na začátku zapojení IBM Linuxové patche pro IBM Z obsahovaly některé moduly pouze pro objektový kód (OCO), bez zdrojového kódu. Brzy poté, co IBM nahradila moduly OCO moduly open source . Linux on Z je bezplatný software pod licencí GNU General Public License .

Podle IBM v květnu 2006 používalo Linux na svých sálových počítačích více než 1700 zákazníků.

Virtualizace

Virtualizace je ve výchozím nastavení v systému IBM Z vyžadována; neexistuje žádná možnost spustit Linux na Z bez určitého stupně virtualizace. (Pouze úplně první 64bitové modely sálových počítačů, z900 a z800, obsahovaly nevirtualizovaný „základní režim“. Virtualizaci první vrstvy zajišťuje procesor a správce systému ( PR/SM ) k nasazení jedné nebo více logických Oddíly (LPAR). Každý LPAR podporuje celou řadu operačních systémů včetně Linuxu na IBM Z. Hypervisor s názvem z/VM lze také spustit jako virtualizaci druhé vrstvy v LPAR a vytvořit tolik virtuálních strojů (VM), kolik je LPARům přiděleno prostředků na podporu jim. KVM on z je další možností hypervisoru.

Když linuxové aplikace v LPAR přistupují k datům a aplikacím v jiných LPARech , jako jsou CICS , IBM Db2 , IMS , Linux a další subsystémy sálových počítačů běžící na stejném fyzickém sálovém počítači, mohou využívat HiperSockets -rychlé připojení TCP/IP pouze v paměti . Ve srovnání s TCP/IP přes standardní karty síťového rozhraní (NIC, v mainframech také známé jako Open System Adapters (OSA)), může HiperSockets zlepšit odezvu koncových uživatelů (snížit latenci sítě a režii zpracování), zabezpečení (protože neexistuje žádné síťové připojení) zachytit) a spolehlivost (protože není možné ztratit připojení k síti).

U modelů zEC12, zBC12 a novějších je koncept HiperSocket rozšířen za hranice fyzického stroje prostřednictvím adaptéru RoCE ( RDMA over Converged Ethernet ), který zajišťuje bezpečnou a vysokorychlostní komunikaci mezi systémy. Aplikace v LPAR A v systému A tak mohou používat HiperSockets ke komunikaci s aplikacemi v LPAR B v systému B k zajištění atributů zabezpečení a výkonu.

Hardware

Počínaje Linuxovým jádrem verze 4.1 vydaným na začátku roku 2015 je Linux na Z k dispozici pouze jako 64bitový operační systém kompatibilní s mainframy z/Architecture . Dříve byl Linux na Z k dispozici také jako 31bitový operační systém kompatibilní se staršími modely mainframů představenými před modelem z900 z roku 2000. Novější 64bitové jádro Linuxu a 64bitové distribuce Linuxu na Z jsou však stále zpětně kompatibilní s aplikacemi kompilovanými pro 31bitový Linux na Z. Historicky byla označení architektury jádra Linuxu „s390“ a „s390x“ k rozlišení mezi 31bitový a 64bitový Linux na jádrech Z, ale „s390“ nyní obecně také odkazuje na architekturu jádra Linux na Z.

Linux běží na standardních sálových počítačích CP (centrální procesory) i IFL ( integrované zařízení pro Linux ). IFL jsou mainframe procesory určené pro běh Linuxu, ať už nativně nebo pod hypervisorem (z/VM nebo KVM na z). Mikrokód omezuje IFL od spuštění „tradiční“ zátěží, například z / OS , ale jsou fyzicky zcela shodný s ostatními procesory IBM Z. IFL je obvykle levnější získat od IBM než CP.

Výhody

Linux on Z poskytuje flexibilitu provozu Linuxu s výhodami hardwaru odolného vůči mainframe odolnému proti chybám, který je schopen více než 90 000 I/O operací za sekundu a se střední dobou mezi poruchami (MTBF) měřenou v desítkách let. Pomocí virtualizace lze spojit mnoho menších serverů do jednoho sálového počítače, což přináší určité výhody centralizace a snížení nákladů, a přitom umožňuje specializované servery. Namísto paravirtualizace používají mainframy IBM plnou virtualizaci , která umožňuje hustotu zátěže mnohem větší než paravirtualizace. Kombinace plné virtualizace hardwaru a lehkých kontejnerů virtuálních počítačů, které provozují Linux izolovaně (koncept je do jisté míry podobný Dockeru ), vede k platformě, která v jedné stopě podporuje více virtuálních serverů než kterékoli jiné, což může také snížit provozní náklady. Další úspory lze spatřovat ve snížení potřeby podlahové plochy, napájení, chlazení, síťového hardwaru a další infrastruktury potřebné k podpoře datového centra . Sálové počítače IBM umožňují transparentní použití nadbytečných kroků provádění procesoru a kontrolu integrity , což je důležité pro kritické aplikace v určitých odvětvích, jako je bankovnictví. Sálové počítače obvykle umožňují výměnu hardwaru , jako jsou procesory a paměť, za provozu. IBM Z poskytuje odolnost vůči chybám pro všechny klíčové komponenty, včetně procesorů, paměti, I/O Interconnect, napájení, kanálů, síťových karet a dalších. Prostřednictvím interního monitorování jsou detekovány možné problémy a problémové komponenty jsou navrženy tak, aby byly přepnuty, aniž by došlo k selhání jediné transakce. Ve výjimečných případech selhání firmware automaticky povolí náhradní součást, deaktivuje vadnou součást a upozorní IBM na odeslání servisního zástupce. To je pro operační systém transparentní, což umožňuje provádět běžné opravy bez vypnutí systému. Mnoho průmyslových odvětví se i nadále spoléhá na sálové počítače, kde jsou považovány za nejlepší z hlediska spolehlivosti, zabezpečení nebo nákladů.

Ceny a náklady

Linux na Z není obecně vhodný lokálně pro malé firmy, které by měly méně než asi 10 distribuovaných serverů Linux, i když nějaký drahý software s licencí na procesor může toto pravidlo rychle omezit . Většina dodavatelů softwaru, včetně IBM, zachází s vysoce virtualizovanými IFL stejně jako s nev virtualizovanými procesory na jiných platformách pro licenční účely. Jinými slovy, jeden IFL běžící skóre instancí Linuxu se stále typicky počítá jako jeden „obyčejný“ procesor za stejnou cenu CPU pro licencování softwaru. Testování, vývoj, zajišťování kvality, školení a redundantní instance produkčních serverů mohou všechny běžet na jednom IFL (nebo více IFL, ale pouze v případě potřeby pro výkonnostní kapacitu špičkové poptávky). Za určitou minimální hranici se tedy Linux na Z může rychle stát nákladově výhodným, když vezmeme v úvahu náklady na práci a software.

Rovnice nákladů pro Linux na Z není vždy dobře srozumitelná a je kontroverzní a mnoho podniků a vlád má potíže s měřením, natož aby se rozhodovalo na základě nákladů na software, práci a další náklady (například náklady na výpadky a narušení bezpečnosti). Pořizovací náklady jsou často viditelnější a malé, neškálovatelné servery jsou „levné“. Náklady na pořízení však nejsou o nic méně skutečné a jsou obvykle mnohem vyšší než pořizovací ceny hardwaru. Také jednotliví uživatelé a oddělení ve větších podnicích a vládách mají někdy potíže se sdílením výpočetní infrastruktury (nebo jakýchkoli jiných zdrojů), přičemž uvádějí ztrátu kontroly. Centralizace serveru, jak Linux na Z poskytuje, by mohla spolupráci odměnit lepšími službami a nižšími náklady, ale to neznamená, že spolupráce je vždy snadno dosažitelná v rámci korporátní byrokracie.

Linux na Z také podporuje levnější zařízení pro ukládání disků než z/OS, protože Linux nevyžaduje připojení FICON nebo ESCON, ačkoli z/OS může využívat místo na disku efektivněji, v rovnováze, kvůli hardwarově podporované kompresi databáze běžné na z/OS a menší počet instancí operačního systému z/OS obvykle vyžaduje. Existuje také několik provozních výhod při používání některého úložiště připojeného FICON s Linuxem na Z, například podpora pro z/VM Live Guest Relocation.

Odpovídající pracovní vytížení

Charakteristiky sálových počítačů jsou navrženy pro takové pracovní vytížení, jako je zpracování transakcí (zejména ve spojení se souběžným hromadným dávkovým zpracováním) a správa velké databáze. Mainframe design tradičně klade důraz na „vyvážený“ výkon všech výpočetních prvků včetně vstupu/výstupu, implementovaných prostřednictvím kanálu I/O . Sálové počítače co nejvíce odlehčují I/O, systémové účetnictví a další ne-základní výpočetní úlohy z hlavních CPU a z/Architecture navíc uvolňuje kryptografické výpočty. Například v jednom počítači IBM z13 je k dispozici až 141 procesorových jader pro konfiguraci jako IFL. Každý takový stroj však má také 27 dalších hlavních jader: 2 jako náhradní, 1 pro podporu firmwaru a zbytek běžící systémové účtování a úkoly podpory I/O. Každý I/O adaptér má navíc obvykle dva procesory PowerPC a z13 podporuje stovky I/O adaptérů. Existují také samostatné procesory, které zpracovávají úlohy řízení paměti a mezipaměti, monitorování prostředí a interní propojení.

Historicky mainframy obecně, a Linux konkrétně na Z, neprováděly „CPU-náročné“ výpočty jednotlivých úkolů s pozoruhodně vysokým výkonem ve srovnání s některými jinými platformami s několika výraznými výjimkami, jako jsou kryptografické výpočty. Příklady zahrnovaly většinu vědeckých simulací, předpovědi počasí a molekulární modelování . V těchto úlohách vynikají superpočítače , včetně superpočítačů založených na Linuxu. Toto rozdvojení mezi sálovými počítači a jinými platformami se v posledních letech výrazně rozmazalo, počínaje zavedením systému System z10 z roku 2008, stroje založeného na čtyřjádrových procesorech 4,4 GHz s hardwarovou desetinnou čárkou . Vzhledem k tomu, že se technologie sálových procesorů stále vyvíjí, a zejména se zavedením modelů IBM LinuxONE a IBM z13 v roce 2015, začala společnost IBM propagovat své mainframy jako ideální platformy pro spouštění analytiky v reálném čase a dalších výpočetně náročných úkolů, které mainframy historicky neměly. běž dobře.

Sálové počítače neposkytují grafické nebo zvukové adaptéry a jako takové se nehodí pro úpravy digitálních médií nebo počítačem podporovaný design (CAD), snad kromě podpůrných rolí (např. Úložiště obsahu, inventáře dílů, správa metadat, bezpečnostní služby atd.)

Podpěra, podpora

Stejně jako všechny ostatní verze Linuxu se Linux na Z řídí licencí na bezplatný software GPL . Kompletní zdrojový kód Linuxu na Z je k dispozici od mnoha stran na bezplatném a rovnocenném základě a architektonická podpora je součástí hlavního úsilí jádra Linuxu. IBM přiřazuje několik svých programátorů k úsilí komunity, ale IBM není v žádném případě jediným účastníkem.

Ačkoli nejsou tam žádné překážky pro spuštění jakékoliv Linux na distribuci Z na IBM System z, IBM stále testuje tři konkrétní Linux na distribucích Z: Red Hat , SUSE , a počínaje rokem 2015 Canonical je Ubuntu Linux . Mezi další pozoruhodné distribuce Linuxu Z patří Debian , Fedora , Slackware , CentOS , Alpine Linux a Gentoo .

Téměř každý bezplatný nebo open-source softwarový balíček dostupný pro Linux je obecně dostupný pro Linux na Z, včetně Apache HTTP Server , Samba software , JBoss , PostgreSQL , MySQL , PHP , programovací jazyk Python , Concurrent Versions System (CVS), GNU Compiler Collection (GCC), LLVM a Perl , Rust , mezi mnoha dalšími.

Red Hat a SUSE nabízejí hlavní podporu pro své distribuce se systémem Linux na Z. V roce 2015 společnost Canonical oznámila plány nabídnout oficiální podporu své distribuce počátkem roku 2016. IBM Global Services také nabízí smlouvy o podpoře, včetně pokrytí 24x7. Některé standardní softwarové aplikace pro Linux jsou snadno dostupné předem zkompilované, včetně populárních balíčků podnikového softwaru s uzavřeným zdrojem, jako jsou databáze a aplikace WebSphere , DB2 a Oracle , SAP R/3 , SAP ERP a IBM Java Developer's Kit (JDK). jen pár.

Zdroje pro vývojáře

IBM nabízí prostředky vývojářům, kteří chtějí cílit na Linux for z:

  • Linux Test Drive, bezplatný program poskytující jeden Linux na virtuálním počítači IBM Z na 30 dní.
  • IBM Systems Application Advantage pro Linux ( Chiphopper ), vývojářský program, který pomáhá vývojářům psát a publikovat multiplatformní software Linux.
  • Program Community Development System for Linux on IBM Z (CDSL), platforma, která poskytuje vývojářům s otevřeným zdrojovým kódem platformu pro portování do Linuxu v System z.
  • Linux Remote Development Program, rozšířený program podpory vývojářů založený na poplatcích.

Linux on Z podporuje Unicode a ASCII stejně jako jakákoli jiná distribuce Linuxu -nejedná se o operační systém založený na EBCDIC . Linux je však pro pohodlí schopen číst parametry jádra v EBCDIC. z/VM využívá této schopnosti.

Portování aplikací Linux na Linux na Z je poměrně jednoduché. Mezi potenciální problémy patří endianness (Linux na Z je big-endian) a závislost na nepřenosných knihovnách, zejména pokud není k dispozici zdrojový kód. Programy lze snadno křížově kompilovat do binárních souborů z/Architecture v systémech Linux, které nejsou mainframe.

Emulátory

Existují nejméně tři emulátory sálových počítačů IBM Z založené na softwaru .

  • FLEX-ES od Fundamental Software je komerčně nabízená možnost, omezená na 31bitové adresování.
  • Open source emulátor Hercules podporuje Linux na IBM Z (a dokonce může běžet na Linuxu na samotném System z).
  • V roce 2010 představila společnost IBM Rational Developer for System z Unit Test Feature (nyní nazývaná Rational Development and Test Environment for z, někdy také zkráceně RDTz), která poskytuje prostředí pro provádění omezeného použití, které lze spustit na hardwaru X86. Licenční podmínky IBM omezují používání RDTz na určité úlohy vývoje aplikací, nezahrnují finální předprodukční kompilaci nebo předprodukční testování (například zátěžové testování). RDTz obsahuje z/OS (s běžným middlewarem) a je také kompatibilní s Linuxem na Z.

Viz také

Reference

externí odkazy