Мейнфрейм (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.
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.
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. Особенности и характеристики современных мейнфреймов
- Среднее время наработки на отказ оценивается в 12—15 лет.
Надежность мейнфреймов — это результат почти 60-летнего их
совершенствования. 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.
- Повышенная устойчивость систем. Мейнфреймы могут изолировать
и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок за счет
использования следующих принципов.
- 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.
- 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 Microsoft Windows
чтобы быть устойчивыми должны выполнять единственное приложение, то
есть под каждое приложение типа базы данных, промежуточного ПО или интернет-сервера должна быть выделена отдельная машина, в то время как операционная система мейнфрейма 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.
- 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 Sysplex (System Complex)
— многомашинный кластер, выглядящий с точки зрения пользователя единым
компьютером. Всего в Sysplex можно объединить до 32 машин.
Географически распределенный Sysplex 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.
- 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.
|