ibm主機

1、1,IBM主機系統(tǒng)和操作系統(tǒng)導論,朱志飛13602719053zfzhu@scut.edu.cn,2,IBM的計算機,PCxSeries pc服務器pSeries, iSeries 小型服務器zSeries 大型服務器,3,我們學校的z900,? 主機系統(tǒng)：– 型號：2064-2C2– 處理器：64位2路處理器，每路20個處理器– 內(nèi)存：16G? 存儲系統(tǒng)：– 型號：Shark磁盤陣列– 容量：873.6GB （

2、可擴充至11.2TB）– 處理速度：600MIPS? I/O連接：– 4個FICON通道，4個ESCON通道， 2路OSA(開放系統(tǒng)結(jié)構)通道(ESCON——Enterprise Systems CONnection，管理系統(tǒng)連接。是IBM主機的光纖通道，能在60千米距離內(nèi)以17MB/s速率進行數(shù)據(jù)傳輸。ESCON允許外圍設備跨大園區(qū)和城域分布。與銅基并行總線和特征通道相比，ESCON提供更高的速度并使用串行接口。FI

3、CON——FIber CONnector，光纖連接器。是1998年和G5服務器一起推出的IBM大型主機通道。它以光纖通道標準為基礎，將ESCON的半雙工17MB/s傳輸率提高到了全雙工100MB/s。每條FICON通道最高可以支持每秒4000次I/O操作，相當于8條ESCON通道。)? 操作系統(tǒng)：z/OS 1.5，Linux? 系統(tǒng)軟件：DB2 v8，IMS，WebSphere 5.0，CICS TS 2.3,4,課程特色,?專業(yè)

4、證書 修讀IBM主機課程考試及格，IBM公司將向其頒發(fā)主機教育Professional Certification證書（完成全部六門主機課程）或Specialist Certification證書(本地證書);? 可參加IBM全球技術認證z01;? 主機技術的校園講座及應用大賽? IBM大學合作項目獎學金? 實習及就業(yè)機會,5,本課程要求,? 考試方式：閉卷? 考勤及實驗：30％；考試70％? 課時安排：– 理論2

5、4學時– 實驗16學時? 所需硬件：普通PC機、校園網(wǎng)絡? 所需軟件：IBM PCOM (Personal Communications),6,第一章 大型服務器概述,,7,1.1 大型服務器的發(fā)展歷史,? 1948，基于電子管的計算機，SSEC? 1952，用于科學計算的大型機IBM701 – 字長36位，4000個電子管和12000個晶體二極管，速度2 萬次/秒，內(nèi)存容量2048bytes，使用磁鼓作為輔存；

6、? 1953，用于數(shù)據(jù)處理的大型機IBM702和小型機IBM650? 1958，推出大型科學計算機7090，實現(xiàn)晶體化；1960年將 7000系列全部晶體化，并制造了7094-1大型科學計算機和 7040、7044大型數(shù)據(jù)處理機。? 1961，第一臺流水線處理機STRETCH（IBM7030） – 主存16000字，采用多道程序設計，CPU與I/O設備并行工作,8,1.1 大型服務器的發(fā)展歷史(cont),1964

7、年4月7日 IBM公布360系統(tǒng) 應用角度—通用性 生產(chǎn)角度—兼容性發(fā)展角度—通道技術等 使用角度—多語言,9,1.1 大型服務器的發(fā)展歷史(cont),IBM S/360– 包括5種不同型號，是一臺集科學計算、數(shù)據(jù)處理和實 時控制功能于一身的通用計算機；– 實現(xiàn)了系列化，各型號之間統(tǒng)一指令格式、數(shù)據(jù)格 式、字符編碼、I/O接口、中斷系統(tǒng)、人機會話方式 等，使同

8、一程序在不同型號的機器語言級上兼容；– 既采用了新技術，又留有發(fā)展余地：日后的S/370和 S/390都是在S/360基礎上的延伸；– 采用通道技術，使I/O操作進一步獨立于CPU；– 使用方便，360系統(tǒng)配有操作系統(tǒng)、匯編語言和 FORTRAN、COBOL等高級語言。,10,1.1 大型服務器的發(fā)展歷史(cont),1970年6月 發(fā)布IBM370的155/165兩種型號；1972.8，推出S/370-158/16

9、8 – 引入虛擬存儲器的概念，通過一個地址轉(zhuǎn)換機制增加應用程序的可用地址空間，使得計算機系統(tǒng)具有比實際配置的內(nèi)存大得多的存儲空間； – 引入多處理技術，一個計算機系統(tǒng)中有多個處理器共同工作；? 1981年，IBM公布了擴展的System/370體系結(jié)構 – System/370-XA將地址線位數(shù)增加到31位，大大增強S/370的尋址能力； – 保留了24位向上兼容方式，使得原來為24位地址寫的應用可以不加修改地在Sys

10、tem/370-XA上繼續(xù)運行； – 增加了擴展存儲(expanded storage)，與主存分離，用于保存計算機中較常用的信息。? 1986.10發(fā)布的9370標志著System/370向中小企業(yè)延伸? 1988年，再一次改進System/370的體系結(jié)構，發(fā)布ESA(Enterprise System Architecture)/370，增加了訪問寄存器，改進了虛存性能，允許應用程序訪問多個2G的數(shù)據(jù)空間。,11,1.1

11、 大型服務器的發(fā)展歷史(cont),1990年9月，開發(fā)ESA/390和ES/9000 System/390系列計算機，其性價比遠高于S/370系統(tǒng) – 包括9021、9121和9221等，與S/360、370系列的所有應用程序兼容； – 新技術：ESCON和Parallel Sysplex，增強了系統(tǒng)內(nèi)部通訊能力及可擴展能力。,12,1.1 大型服務器的發(fā)展歷史(cont),1994，發(fā)布System/390體系結(jié)構–

12、應用CMOS（互補金屬氧化物半導體）技術，縮小了大型機的體積，降低了能耗和散熱成本；– 提出面向企業(yè)需求的系統(tǒng)配置，從用戶的角度出發(fā)，使其應用于企業(yè)計算的投資能夠發(fā)揮最高效率，因而出現(xiàn)了多個產(chǎn)品系列：9672、2003以及3000系列；– 體系結(jié)構的改進：（1）ESCON（Enterprise System Connection）：一種新的輸入/輸出結(jié) 構，定義一套規(guī)則，使存儲器子系統(tǒng)、控制部件、通訊控制部件等I/O

13、 設備都通過這套規(guī)則與處理器相連；使用光纖通信；（2）子系統(tǒng)存儲保護：防止諸如CICS等子系統(tǒng)對存儲器的干擾；（3）加密結(jié)構、數(shù)據(jù)壓縮等。,13,S/390的虛擬存儲器體系結(jié)構：,1.1 大型服務器的發(fā)展歷史(cont),14,1.1 大型服務器的發(fā)展歷史(cont),2000年 發(fā)布z/Architecture 稱為eServer zSeries – 64位地址，地址空間從2GB到16Exabytes – 最

14、大64GB內(nèi)存空間 – 包括z900、z990，z800、z89060年代—80年代 大型機的輝煌時代 主機系統(tǒng)+傻終端 80年代以后 PC性能提高、網(wǎng)絡普及，大型機每況愈下， 1991年，曾有人預言，大型機就要從地球上消失了90年代后 分散式運算模式無法適應大型應用2000年開始 數(shù)據(jù)大集中，大型機重現(xiàn)輝煌,15,1.1 大型服務器的發(fā)展歷史(c

15、ont),? 大型機復興的原因：– 技術融合增加了新業(yè)務，比如電子商務、在線查詢和商務智能等對大型機出現(xiàn)需求；– 大型機在傳統(tǒng)領域如制造業(yè)和保險業(yè)等的競爭加劇，全球化生產(chǎn)管理的難度增大，對大型機的需求增加；– 分布計算的再集中對大型機需求增加；– 技術的改進降低了擁有成本。,16,1.2 大型服務器的特點及運行方式,特點…Cache技術首先在 IBM360/85型計算機中使用 如果處理的數(shù)據(jù)在Cache中需1秒

16、 那么處理的數(shù)據(jù)在主存中需16秒 那么處理的數(shù)據(jù)在擴存中需2500秒 那么處理的數(shù)據(jù)由通道調(diào)度需70000秒電池備份供電雙部件冗余工作外部設備的動態(tài)再配置功能…,17,主機的虛擬存儲器體系結(jié)構：,1.2 大型服務器的特點及運行方式,18,1.2 大型服務器的特點及運行方式(cont),運行方式? System/370基本任選方式– S/390可以執(zhí)行S/370的217條指令；– 存儲器使用24位地址

17、，支持16M虛存；– 支持16個通道和集成的I/O適配器；此方式下不支持ESCON通道。? System/370本機方式– 利用S/370的擴展實尋址的26位地址；– 最大通道數(shù)可增加到32，這些通道可以是并行通道，但不能是ESCON通道或S/370多路選擇通道；,19,1.2 大型服務器的特點及運行方式(cont),運行方式? ESA/390方式– 指令擴展到229條；– 使用31位地址，虛擬地址空間擴展為2GB，仍與

18、24位的程序兼容；– 總共可配置256個通道，支持并行通道、ESCON通道、集成I/O適配器。,20,1.2 大型服務器的特點及運行方式(cont),運行方式? ESA/390 LPAR方式– 所有S/390計算機都可以此方式運行。在此方式下，雖然物理上系統(tǒng)是在一個機柜中，但在邏輯上，系統(tǒng)可劃分為最多10個部分，劃分工作由處理器資源/系統(tǒng)管理器（PR/SM）的微碼來完成。PR/SM讓系統(tǒng)操作員讓一個系統(tǒng)邏輯地劃分為若干個系

19、統(tǒng)（并不是虛擬機），每個系統(tǒng)有自己的通道、處理器、存儲器和中央存儲器，劃分后每一部分都是一個完全獨立的系統(tǒng)，可以運行不同的操作系統(tǒng)；– 1個CPU也可以由多個獨立劃分的系統(tǒng)來共享；– 單通道不能被多個獨立劃分的系統(tǒng)共享；– 同一個I/O設備可以由多個獨立劃分的系統(tǒng)共享，只需對每一個系統(tǒng)確定一個通道，將這些通道都連接到一個相同的I/O設備上即可。,21,1.2 大型服務器的特點及運行方式(cont),運行方式? 物理劃分方式

20、– S/390的N重處理器也可以做物理上的劃分，如一個4重處理器部件可劃分為兩個2重處理器部件（雖然在物理位置仍然是在一個機柜內(nèi)），物理劃分成兩個系統(tǒng)后，每個系統(tǒng)都有自己的處理控制器，而且它們是獨立控制的。,22,1.3大型服務器操作系統(tǒng)及其組成部分,幾個概念 批處理和交互處理 寫信與打電話 多用戶支持 若一個計算機系統(tǒng)的硬件和軟件同時由兩個以上用戶共享，系統(tǒng)就稱為多用戶計算機系統(tǒng)。

21、 多道程序支持 同時運行多道程序(操作系統(tǒng)),23,1.3大型服務器操作系統(tǒng)及其組成部分,操作系統(tǒng) OS/360→MVS/370→MVS/XA→MVS/ESA→OS/390→z/OS MVS (Multiple Visual Storage)操作系統(tǒng)是封閉性的，而 OS/390轉(zhuǎn)變成開放式的。,24,1.3大型服務器操作系統(tǒng)及其組成部分,z/OS z/OS的內(nèi)核由OS/390發(fā)展而

22、來，同時它又提供了一系列與z/900硬件與微碼緊密結(jié)合的創(chuàng)新功能。其中的核心之一是智能資源導向器（簡稱IRD）技術，也曾被稱為“LPAR集群”技術。IRD技術的實質(zhì)是將工作負荷管理器（簡稱WLM）目標管理模式，結(jié)合并行系統(tǒng)綜合體（Parallel Sysplex）資源共享以及分區(qū)資源/系統(tǒng)管理（簡稱PR/SM）等多種技術，進行有機的整合以產(chǎn)生最大的效益，幫助用戶將寶貴的系統(tǒng)資源在合適的時間分配給最需要的任務。 z/Seri

23、es各操作系統(tǒng)所采用的新技術都為在該平臺混合運行多種工作負荷提供了更好的支持。z/OS為傳統(tǒng)主機應用和需要最高服務品質(zhì)的Java及UNIX應用提供理想的運行環(huán)境。 常用的操作系統(tǒng)：：z/VM，VSE，Linux for zSeries和z/TPF。,25,1.3大型服務器操作系統(tǒng)及其組成部分,z/OS使用的硬件資源,26,1.3大型服務器操作系統(tǒng)及其組成部分,z/VM z/VM有兩個基本組件：控制程序

24、CP和一個單用戶的操作系統(tǒng)CMS。 z/VM是一個系統(tǒng)管理程序（Hypervisor），它支持在物理硬件資源的基礎上創(chuàng)建多個虛擬機器，用來運行其他操作系統(tǒng)。對用戶來說，就好像獨占那些實際上是共享的物理資源——包括打印機、存儲設備和CPU等。z/VM的控制程序負責確保虛擬機器上的數(shù)據(jù)和應用程序的安全。物理的硬件可以被多個虛擬機器共享，或者出于性能要求被獨占。系統(tǒng)程序編輯人員負責給虛擬機器分配物理設備。對于大多

25、數(shù)客戶而言，虛擬系統(tǒng)的使用免除了他們必須配備高性能硬件的麻煩。 z/VM的另一組件是對話管理系統(tǒng)CMS(Conversational Monitor System)。該組件運行在虛擬機器上，為終端用戶提供交互接口和一般的應用程序接口。,27,1.3大型服務器操作系統(tǒng)及其組成部分,z/OS的特點總結(jié)如下： 􀁺 在z/OS中使用了地址空間。使用這一概念有很多優(yōu)點：不同地址空間中私有空間的隔離提供

26、了系統(tǒng)安全性，然而每個地址空間同時提供每個地址都能訪問的公共區(qū)域。􀁺 系統(tǒng)能保持數(shù)據(jù)完整性，無論系統(tǒng)中的用戶數(shù)量有多大。z/OS阻止用戶隨意訪問或改變?nèi)魏蜗到y(tǒng)的對象，包括用戶數(shù)據(jù)，除非使用系統(tǒng)提供的強制遵守授權規(guī)則的接口。􀁺 系統(tǒng)能完成大量并發(fā)的批處理任務，而不需要客戶從外部處理由于并發(fā)執(zhí)行或使用給定數(shù)據(jù)集時發(fā)生沖突引起的工作量平衡問題或完整性問題。􀁺 安全性設計覆蓋了從系統(tǒng)功

27、能到一般簡單文件的各個層面。安全性可以整合到應用程序、資源和用戶層面。􀁺 系統(tǒng)允許多子系統(tǒng)同時通信，這為多個完全不同的面向通信的應用同時運行時提供了極大的靈活性。譬如，多個TCP/IP堆?？梢酝瑫r操作，每個堆棧都有不同的IP地址并為不同的應用提供服務。,28,1.3大型服務器操作系統(tǒng)及其組成部分,z/OS的特點總結(jié)如下： 􀁺 系統(tǒng)提供了豐富軟件的恢復級別（recovery levels），使生產(chǎn)環(huán)

28、境中的系統(tǒng)幾乎不必進行非計劃的系統(tǒng)重啟。系統(tǒng)接口允許應用程序提供自己的恢復級別(layers of recovery)。簡單的應用很少使用這些接口，通常復雜的應用才會使用到。􀁺 系統(tǒng)程式化地管理多個完全不同的任務，自動平衡資源以滿足系統(tǒng)管理員確定的生產(chǎn)需求。􀁺 系統(tǒng)被設計成程式化的管理大量I/O配置以支持方便的擴展，這些I/O設備可能包括數(shù)千個硬盤，多個自動磁帶庫，多臺的打印機，大量網(wǎng)絡終端等等。

29、􀁺 系統(tǒng)可以由多個操終端控制，也可以根據(jù)系統(tǒng)API編寫一些管理程序以完成某些自動管理功能。􀁺 系統(tǒng)管理員接口是z/OS的關鍵功能。它提供狀態(tài)信息，異常情況消息，工作流控制，硬件設備控制，并允許操作員完成特殊的恢復。,29,1.3大型服務器操作系統(tǒng)及其組成部分,操作系統(tǒng)組成部分 … 作業(yè)進入子系統(tǒng)(JES) 存儲管理子系統(tǒng)(SMS) 分時系統(tǒng)(TSO) 安全服務

30、器(RACF) 系統(tǒng)顯示和查找設施(SDSF) …,30,1.4 大型服務器的應用,,大韓航空大型機Linux 解決方案 解決方案中，IBM向客戶提供了運行在IBM大型主機上的Linux操作系統(tǒng)的航班查詢系統(tǒng)以及財務統(tǒng)計系統(tǒng)軟件?；趜Series大型主機的網(wǎng)上銀行解決方案 目前，已有全球的多銀行采用了基于大型主機的網(wǎng)上銀行方案，例如我國的深圳發(fā)展銀行。德國電信集團的集中式人事管理系統(tǒng)

31、除了母公司以外，德國電信還擁有200多家分公司，而且其中一些分公司還下屬大量的子公司。此外，它還擁有17萬4千名雇員。 德國電信公司運行著全球最大的實際人力資源系統(tǒng)，用戶數(shù)高達1萬名。,31,使用大型主機的原因,可靠性，高效性和可用性 安全性 規(guī)模擴展性 持續(xù)的兼容性 不斷改進的體系,32,使用大型主機的原因(cont),可靠性，高效性和適用性 可靠性，高效性和適用性（通常統(tǒng)稱為RAS）對于數(shù)據(jù)處理來說是

32、非常重要的。判斷一個計算機系統(tǒng)是否具備RAS，應看其在設計上是否重視系統(tǒng)服務的長效性。理論上說，RAS是計算機系統(tǒng)包括應用程序設計的核心。 RAS已成為大型主機用戶使用的硬件和軟件的質(zhì)量標準。其具體定義如下： 可靠性是指高質(zhì)量的硬件和軟件組件的使用以及硬件組件的自我檢查和修復能力。 高效性是指硬件檢測和自動取替錯誤硬件組件的能力，以及軟件的檢測，隔離，和錯誤軟件組件的修復能力。

33、 適用性是指通過性能良好的替代部件，在對操作系統(tǒng)造成影響最小的情況下，硬件和軟件能夠進行不間斷的維修和升級。 除了RAS，最新的大型主機系統(tǒng)還具備超高效性和容錯性。即使系統(tǒng)組件出現(xiàn)故障，關鍵路徑上備用的硬件組件、加強的存儲保護、高效的可控制的大型主機程序和系統(tǒng)軟件，仍可以確保商業(yè)應用程序不間斷地、高效的運行，從而降低了因一個環(huán)節(jié)的故障而導致的整個計算機系統(tǒng)RAS遭受破壞的風險。,33,使用大型主機的原因(cont),

34、安全性 一個公司最有價值的資源莫過于其數(shù)據(jù)：客戶表、賬單、員工資料等等。這些重要數(shù)據(jù)必須得到安全的管理和控制，并且能讓授權用戶第一時間使用。大型主機的高性能讓眾多用戶共享公司數(shù)據(jù)的同時，給予其最大程度上的保護。 在IT領域，數(shù)據(jù)安全性是指對未授權的訪問，移動，修改和破壞提供的保護。為了保護數(shù)據(jù)資源，安全起見，用戶都會在大型主機操作系統(tǒng)上添加一個精密的安全管理產(chǎn)品。 一個安全的計算機系統(tǒng)能夠阻止用

35、戶訪問或修改系統(tǒng)上包括用戶數(shù)據(jù)等的任何東西，除非通過系統(tǒng)提供的授權界面。大型主機能夠?qū)υL問重要數(shù)據(jù)的各種應用程序處理提供非常安全的系統(tǒng)。,34,使用大型主機的原因(cont),可擴展性 世界上沒有永久不變的東西，IT產(chǎn)業(yè)更是如此。在商業(yè)領域，經(jīng)濟的增長可以觸發(fā)IT結(jié)構的改變以適應需求的增長。在很大程度上，特定計算平臺的可擴展性決定了IT組織如何提高處理能力，而不破壞正常的商務運作或過度提高企業(yè)管理費用。 可擴

36、展性即指硬件、軟件或者分布式系統(tǒng)在容量大小發(fā)生變化時仍能良好運行。譬如，當增加處理器、內(nèi)存或外存時性能仍能保持不變。不論網(wǎng)絡大小、任務是否復雜，一個可擴展的系統(tǒng)始終能高效率的工作。 zSeries大型主機在硬件和軟件方面都具備可擴展性，具備系統(tǒng)復合體技術，即在操作系統(tǒng)軟件上運行多個備份的能力。,35,使用大型主機的原因(cont),持續(xù)的兼容性 大型主機用戶為其應用程序和數(shù)據(jù)通常投入大量資金。許多應用程序經(jīng)

37、逐步開發(fā)日臻完善。其中有些是在很多年前編寫的，有些則可能剛剛編寫完成。 為了確保不同時期的應用程序能夠持續(xù)正常的工作，大型主機的硬件和軟件必須具備很強的兼容性，因為其自1964年第一個360系統(tǒng)誕生以來已經(jīng)被升級了無數(shù)次。因此，新的硬件和系統(tǒng)軟件的設計工作必須考慮到兼容性問題。 對兼容性的高要求同樣可以解釋系統(tǒng)工作的很多原理。譬如，工作控制語言（JCL）的語法限制過去用于控制批工作，對JCL的任何改進必須

38、確保它對以前的工作具有兼容性，這樣才能不需做過多修改繼續(xù)發(fā)揮其作用。強大的兼容性是大型主機計算能力的特色之一。 雖然很長時間內(nèi)保持絕對兼容是不可能的，但是兼容性一直受到大型主機硬件和軟件設計師的高度重視。當兼容不能維持時，設計者一般會至少提前一年通知用戶軟件可能需要變更。,36,典型的大型主機工作類型,大型主機的工作一般分為兩類：批處理和在線交易處理，其中包括基于網(wǎng)站的應用,37,典型的批處理應用,38,一般在線使用,3