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日志


6月11日

典型 MAINFRAME 工作流程

绝大部分的 MAINFRAME 的工作流都可以被划分为以下两类:批处理(Batch processing)和联机处理(Online transactional processing,包括基于网络的应用)。下面给这两种工作流做一个纵览。

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批处理 - Batch processing
MAINFRAME 的最大的一个优势就是能够从高速存储设备中处理千兆海量数据,然后产生出有价值的结果。比方说,MAINFRAME 系统为银行和其他金融机构实现了季度报表功能,能够为客户产生必要的报表(季度资产报表和养老金报表),或者向政府提交财务成果报表。零售店也可以为其区域销售经理复查生成和整合夜间销售报表。

生成这些报表的应用程序就是批处理。他们在 MAINFRAME 中处理,并且不需要用户的干预。它们在计算机上提交,成批的读入和处理,然后产生结果输出。UNIX 的脚本文件和 WINDOWS 中的后缀名为 .cmd 文件也大都是这个概念,只不过一些 z/OS 的批处理作业能够持续非常长的一段时间。

虽然批处理能够在分布式计算机系统中运行,但是它却远没有在 MAINFRAME 中那么简单易行。因为分布式计算机系统相对于 MAINFRAME 而言缺乏一下这些东西:

  • 充足的资料存储空间
  • 处理器的有效功率和回路
  • 系统资源的系统联合管理和作业时序安排
MAINFRAME 的操作系统一般都配备有非常尖端的作业时序安排软件。通过它数据操作员能够提交、管理和追踪这些批处理作业的执行和输出。

批处理流程有以下几个特点

  • 访问和读入海量数据,并能够产生大量数据输出。
  • 虽然交互式反应时间并不是必备条件,但是批处理作业通常必须在一个由基于服务品质协议(Service Level Agreement)的批处理窗口中完成。
  • 产生的信息可能和众多的用户相关;
  • 一个预定的批处理流程能够由成百上千的由预先设定好的顺序的作业的执行过程组成。
在批处理的过程中,会产生很多种样式的结果。最为典型的例如投资收益性报表信息整理,定制数据库备份。每日订单处理和库存更新。

下图所列的就是一些典型的 MAINFRAME 环境中的批处理作业。

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下面我们来说明一下图例中的几个步骤

  1. 晚上,许多批处理作业和应用程序都被执行。他们直接巩固了白天联机处理流程的顺利执行。
  2. 使用批处理作业来生成商业统计报表。
  3. 在批处理窗口之前和之后备份关键性的文件和数据库。
  4. 商业统计报表会被发送大指定的数据集中以便在接下来的几天进行分析和检查。
  5. 不同的报表会被送到不同的部门。
  6. 所生成的月度帐户收支报表会被送到每一个银行客户的手中。
  7. 帐户操作的概要报表会被提交到相关的信用卡公司。
  8. 从合作的信用卡公司得到相关卡片的交易报告。
  9. 在产品控制部门,操作台用爱监控系统控制台上的消息和作业的执行。
  10. 作业和事务读取或更新那些联机处理流程中一样要使用的数据库,并在这个过程中在磁带上写上大量文件。
联机事务处理 - Online transactional processing
MAINFRAME 中提供了大量的联机书屋处理系统。大多情况下,他们的核心功能都是为商业运作提供任务性的应用程序。一些行业所使用的就是联机系统。

  • 银行业 - ATM 自动柜员机
  • 保险业 - 策略管理和需求处理的代理系统
  • 旅游业和运输业 – 航线预订系统
  • 制造业 – 库存控制,生产调度
  • 政府 – 税收处理,许可证发放和管理
在这些行业中工作的人员是如何与 MAINFRAME 系统相联合的呢?许多因素影响着公司中事务流程的成型,这些因素包括:

  • 同时能够与系统联接的用户的数量
  • 每秒处理事务的数量
  • 应用程序的实用性需求(比方说,应用程序是否需要一天24小时,一周七天运行,或者是否需要每周有一晚停止运行)
在个人电脑和智能工作站流行起来之前,最普遍的和联机 MAINFRAME 应用程序通信的方法就是使用 3270 终端。虽然它被认为是“哑”终端,但是相对于响应键盘操作的电脑它在搜集和整屏显示数据上要更加智能化,而且非常节省处理器的资源。字符的显示是黑底绿字,所以 MAINFRAME 的应用程序又被昵称为“绿屏”程序。

基于这些因素,用户在不同的暗转设置过程中就会有很多种不同的交互作用。由于现在应用程序都可以自主设计,所以在安装设置中重写了现在既有的一些 MAINFRAME 应用程序,为方便用户加上了基于网络浏览的接口。这种改变往往需要开发一些新的应用程序,最常见的就是从第三方购买一些软件来加一个门面。这样用户就根本不会意识到在屏幕背后和他交流的是 MAINFRAME。

连接事务处理被大多数人所熟知,比方说:

  • 使用ATM 取款机,存款、取款、查询和转帐
  • 在超市中用借记卡或者信用卡付款
  • 网上购物
联机事务处理一般来说有以下几个特点

  • 少量的输入数据、访问和处理存贮的数据、输出数据;
  • 响应迅速,通常不会超过一秒;
  • 众多的用户能够处理大量的事务处理;
  • 用户操作界面全天候有效;
  • 确保事务处理和用户资料的绝对安全。
以一间银行的分行为例,用户使用联机服务来查询帐户收支或者作投资。

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上图所示的就是一些使用 MAINFRAME 的联机事务处理

  1. 一个用户正在使用 ATM 柜员机。它有着友好的界面和多样的功能:取款、查询、存款、转帐和信用卡取现。
  2. 与此同时,该分行的职员正在办公室里做着日常的操作:投资咨询,资金应用和汇票处理等。
  3. 在银行的主办公室中,商业分析师们在调整着事务以便提高工作效率。其他员工则使用不同的专门的联机系统里处理客户的关系管理,分期付款和股票等等。
  4. 所有的请求都被直接送到 MAINFRAME 上去处理。
  5. MAINFRAME 上的程序对数据管理系统(比方说 DB2)中的数据进行更新和查询。
  6. 这些数据文件会被存放到指定的磁盘存贮系统中。
6月10日

Mainframe 的操作系统

随着 MAINFRAME 硬件的不断发展,其操作系统也不断发生变化。从最初的 MVS 到后来的 OS390 以及目前的 z/OS,IBM MAINFRAME 的操作系统不断在原有基础上融合当前的先进技术,也逐渐由封闭走向开放。虽然MAINFRAME 也可以支持其他操作系统,甚至是开放的LINUX,但目前主要的应用系统仍运行在z/OS上。除了z/OS外,其他四种 MAINFRAME 的操作系统是:z/VM,VSE,Linux for zSeries和z/TPF。由于 z/OS 会单独拿出来介绍,所以我们这里只介绍一下其它四种。

z/VM
z/VM有两个基本组件:控制程序CP和一个单用户的操作系统CMS。

z/VM是一个系统管理程序(Hypervisor),它支持在物理硬件资源的基础上创建多个虚拟机器,用来运行其他操作系统。对用户来说,就好像独占那些实际上是共享的物理资源——包括打印机、存储设备和CPU等。z/VM的控制程序负责确保虚拟机器上的数据和应用程序的安全。物理的硬件可以被多个虚拟机器共享,或者出于性能要求被独占。系统程序编辑人员负责给虚拟机器分配物理设备。对于大多数客户而言,虚拟系统的使用免除了他们必须配备高性能硬件的麻烦。

z/VM 的另一组件是对话管理系统 CMS(Conversational Monitor System)。该组件运行在虚拟机器上,为终端用户提供交互接口和一般的应用程序接口。

VM 操作系统在 IBM MAINFRAME 上有很长的历史,目前的最新版本是z/VM 5.2。其在中国并不多见,目前最主要的功能就是为其它操作系统提供一个平台。

VSE
VSE(Virtual Storage Extended)无论在小型机还是大型机用户中都相当流行。只有当客户的性能要求超过 VSE 负荷时才会转而使用 z/OS。相对 z/OS,VSE 操作系统为批处理和交易处理提供相对较小的、更简易的基础支撑。VSE 的设计和管理结构非常适合运行常规产品工作负荷,包括大量并行运行的批次作业和大范围、传统的交易处理。在实际操作中,大多数 VSE 用户同样使用 z/VM 操作系统,把它作为 VSE 应用发展和系统管理的一般终端接口。

该操作系统以早期硬盘操作系统(DOS)而闻名,是第一个引入360大型机系统的基于硬盘的操作系统。直到OS/360诞生,DOS 才被取代。但由于 DOS 操作简单且占用空间小,许多大型机用户在 OS/360 产生后仍然坚持使用它。DOS 曾经被叫做 DOS/VS(当时DOS开始启用虚拟存储),VSE/SP 和后来的 VSE/ESA。在谈到最新的版本时才被称之为VSE。

Linux for zSeries
Linux 的很多版本都可用于大型机。这些版本不是由 IBM 开发的,但是其使用得到 IBM 的支持。这些 Linux 的版本一般分为两类:

  • S/390 版 Linux(使用31位寻址和32位中央处理寄存器)
  • zSeries 版 Linux(使用64位寻址和中央处理寄存器)
Linux 在 zSeries 主机上有三种实施方式:Native 自举方式;LPAR 逻辑分区方式;借助 VM 操作系统或 IBM 模拟映象工具 VIF 的方式。它们各有利弊,但后者提供了较大的灵活性,并且能够支持更多的 Linux 系统并存。

  • Native 自举方式
相对之前的 UNIX Service 而言,这种方式的确是一个突破,标志着无需额外支持,一个完整独立的 Linux 操作系统可以正常顺利地在 zSeries 上运行。多数情况下,客户出于成本的考虑不会在一台 zSeries 上仅运行Linux for zSeries 操作系统。随着更多工具和产品的出现,客户可以采用这种方式访问越来越多传统的或最新的外部设备。这一方式对于那些不愿负担 zSeries 操作系统认证成本的用户,或是那些在 zSeries 模拟环境上进行尝试的 MainFrame 忠实的爱好者来说,的确是一种不错的选择。

  • LPAR逻辑分区方式
对于只有 z/OS 或 VSE 操作系统的情况,这是初次引入 Linux 时的一个非常好的选择。当前 zSeries 体系结构支持每个物理系统上同时运行15个逻辑分区。考虑到 zSeries 系统较高的初始投资,为了更加充分地利用已有资源,同时又不增加系统管理的负担,在一个或多个分区上实施 Linux,既可以满足中小规模的应用需求又能够为内部人员提供学习和培训环境。从企业实施 Linux 服务前的测试阶段,一直到对已有的 Linux 服务进行集中或扩充时,这都不失为一种方案。

  • 基于 VM 或 VIF 的客户方式
对于多数用户,这是最灵活和最符合需求的办法。VM 不仅具备了大规模实施所需的实际资源管理和系统管理的能力。同时,也提供了 Native 模式和 LPAR 模式下所缺少的或需要获得认证的简单的备份和恢复方案。这非常适合于应用规模由小到大逐步实现的客户。虚拟映象工具 VIF 为不熟悉虚拟系统环境的客户提供一种低成本的方式,以实现虚拟环境的管理。最典型的情况是,在需要比 LPAR 方式和 Native 方式更多映象而又无法负担一个 VM 的完整认证时,VIF 就提供了快速实施 Linux for zSeries 的方法。在 VM 或 VIF 之上运行 Linux 服务映象的数量,仅受物理上内存和 CPU 资源的限制。在多数情况下,如果采用内置 OSA 卡实现网络通讯,那么最明显的限制就只是网络带宽了,目前 zSeries 系统可支持多达16块内置 OSA 卡。

Linux 在 IBM 大机上主要有以下两种使用方式:

  1. 将大量的分散在各种平台服务器上的应用集中到一台大机上,在多个 Linux 映像上运行集中上来的应用,从而增强整个系统的可管理性,降低管理成本和维护成本。
  2. 将核心应用(如数据库服务器)放在传统大机的操作系统 z/OS 上,将外围的应用(如应用服务器、Web服务器等)运行在 Linux 分区上,实现服务器的整合。
综上所述,Linux for zSeries 是把 Linux 的灵活性、开放性与 zSeries 主机的服务质量结合起来,它能满足当代电子商务的需求,适应于企业级 IT 的系统架构,克服了分布式服务器群的各项弊病。

z/TPF
z/TPF(Transaction Processing Facility)系统是一种在实时环境中运行交易处理应用程序的操作系统,主要用于面向交易量较大的业务,譬如信用卡公司和航空预定系统。

z/TPF 系统是为具有庞大的在线交易量和巨大网络覆盖面的业务模式而设计。由于其强大的处理能力和高度的可用性,比之其它操作系统,它能够更好地适应交易量瞬间峰值的冲击,以及业务范围可预见的或突发的快速扩充。它尤其能够满足那些需要强大处理能力和低廉的平均交易成本的应用领域。

6月6日

Mainframe 就在我们间

尽管 MAINFRAME 在商业发展中占尽优势,但是这种机器对于大众、学术界甚至一些有经验的 IT 专家们来说仍旧不过是一个隐形物。与此相反,其他一些类型的电脑却能够吸引更多人的眼球。事实如此也不用显得吃惊。毕竟,我们之中有谁需要访问 MAINFRAME 呢?如果我们想去访问,应该从哪里下手呢?事实上,我们都是 MAINFRAME 的用户,只不过我们可以自己都没有意识到这一点罢了。

我们绝大部分人都能够熟练使用个人电脑,都会买一台电脑,装上方便快捷的软件,浏览网页,或者给大学教授写毕业论文。如果拥有更高的技术知识,我们能够更详细的钻研那些带有Intel?标记的有着各种设备的工作站(个人电脑)。通过直接的或者间接的,有辅导的或者没有辅导的的方法从书本或者网页上找到相应的资料去研究其性能。

然而对于 MAINFRAME 我们并没有什么机会去研究它,因为它似乎在逃避大众的目光。它们仍旧非常可靠的完成的所有人物。并且几乎能够抵抗 所有那些令PC机备受折磨的攻击,例如邮件炸弹,邮件病毒,木马程序等等。正因为它运行的可靠性,几乎可以忽略不计的宕机时间, MAINFRAME 可以说是所有计算机的典范。

今天 MAINFRAME 在世界上绝大多数的公司的日常运作中扮演着中枢的角色。当其他的电脑在外部处理着各种各样的业务的时候,MAINFRAME 在当今的电子商务的大环境中早已占领了令人觊觎的位置。银行、金融、卫生保健、保险、事业单位、政府,还有各种国营和私营的企业,MAINFRAME 不无例外的在为它们的现代商务发挥着基础的作用。当你走到银行的 ATM 取款的时候,其实你已经在享受 MAINFRAME 为你提供的服务了,他正在你无法看到的地方发挥着巨大的作用,但是你身边的每一点小事也许都会受它的影响。MAINFRAME 就在我们中间。

5月31日

Mainframe 的发展历程

这里我们将粗略的回顾一下 IBM Mainframe 从1964年诞生到现在的一个发展历程。下图是一个涵盖的介绍:
Mainframe 的发展历程

s360 1964年4月7日,IBM 推出了 System/360,它又五台运行统一系统的计算机组成,能够同时连接使用44个外部设备。同时,I/O(输入/输出)系统概念和并行接口也诞生了。
这也是商业公司第一次在高安全级别的平台上处理商业运作。
1968年,随着 CICS - Customer Information Control System - 的推出,个人用户终于可以通过工作站对数据进行查找,更新和回朔了。即使到现在,CICS 仍旧是非常流行的业务监控产品。

s370 1970年,IBM 推出了新一代的性能更加强的 Mainframe - System/370, 能够在同一电脑上使用多个处理器,并能够共享内存。随着70年代机器向更大速度更快发展,System/370 开始使用独立的单片内存条,这也是业内首创。由于能够全面兼容 System/360 的程序,这就省去了客户升级的繁琐过程。在这一时期,IBM 还提出了并在 System/370 虚拟内存的概念,这也是计算机领域的一大进步。

3081 1980年,3081处理器被推出,其比原来的Mainframe 处理器在内部执行能力上提升了很多倍。并且由于同期 TCMs(Thermal Conduction Modules) - 热传导模块 - 的推出,Mainframe 进一步降低了空间使用率和能耗。
1982年,寻址空间从24位上升到了31位。
1984年,IBM 推出了1MB的硅铝半导体芯片。
1988年,扩展名被引入支持多重寻址。同年 IBM 对 DB2 的使用进行了调整,减低了CPU使用率并戏剧性的提升了效率。

s390 进入了90年代,很多预言家语言 Mainframe 会在个人电脑的流行趋势中消逝。但是随着 System/390 的推出,预言被击碎了。IBM不仅提升了技术水平,而且还将价格减了下来。IBM 提出了系统聚类和数据共享的概念,并推出了 System/390 并行系统联合体(Parallel Sysplex),这将 Mainframe 的实用性提到了一个新的高度。90年代,计算机技术日新月异,IBM 也同时提出了许多概念,如ESCON、FICON、CUoD、OSA。这些新概念都为 Mainframe 添色不少。

z990 经过了电脑技术高度发展的90年代,在 IBM 提出了一系列新的理念之后。2000年,最新一代的 Mainframe 推出了 — IBM eServer™ z/Series。z/Architecture 其实是扩展了的 ESA/390, 他的寻址空间已近上升到了64位,动态通道管理的概念也被提出并引入。现在最新一代的 Mainframe 成员是 z990,能够支持32个芯片。

Mainframe 在随需应变的要求下不断丰富完善着其功能。IBM eServer™ z/Series 目前已经成为了能够适应高密度工作量,并能够提供高度安全、稳定和实用性的旗舰产品。

5月30日

Mainframe 系统架构进化

Mainframe 在20世纪60年代开始得到大力发展。在那时,mainframe 只是某种类型的电脑而已,它们只能支持很少的商业活动。销量也很少,并且每台 mainframe 是独一的,被裁剪以适合客户主要的(经常也是唯一的)商业程序。

在1964年,事情发生了戏剧性的变化, mainframe 厂商开始统一标准化它们提供给客户的硬件和软件。这个改变发出了开始一般用途电脑的年代的信号。mainframe 以标准化运行他们的 workload,客户可以不用去指明底层的硬件和软件去写他们的商业程序。此外,客户可以免费的升级到更新的并更强大的处理器,而不需要去考虑和他们现存程序的兼容性问题。第一批用来写客户商业程序的语言绝大部分是 COBOL,FORTRAN 或者 PL/1。而且这些非常老的程序绝大部分今天依就在使用。

从1960年开始每十年,mainframe 计算机开始稳步发展并实现了巨大的运算能力,今天的 Mainframes 已经有无与伦比的能力去服务成千上万的最终用户,可以管理 P 级别的数据,并能重新装配硬件和软件去适合 workload 的改变,– 所有的知一切都是来源于一台电脑的控制。


5月29日

什么是 Mainframe

z900 既然我们的 BLOG 叫做 BlueMainframe,那么我们所讨论的内容就都围绕着 IBM Mainframe。那么什么是 Mainframe 呢?

现今,我们已经很少使用 Mainframe - 主机、大型机 - 这些词了,取而代之用语是大型商业计算机或者服务器,Mainframe 被归为大型商业服务器一类了。就像我们说的 zSeries Mainframe 叫做 Z 系列服务器。服务器的增长速度相当惊人,我们日常的商务活动中已经涉及到太多的服务器:业务服务器、数据服务器、邮件服务器、网络服务器等等。从普通的家庭个人电脑到时下最顶尖的主机硬件的需求始终都是决定服务器的功能水平。最初的 Mainframe 是作为一个中央数据库或一个网络集线中心出现的,存储着大量的数据,通过相对功能较低的工作站或者终端连接着各个用户的设备。它的出现意味着数据的大规模集中,用以节省客户的资源和维护成本,同时还能够增进数据的流动。但是随着个人电脑的运算速度的加快、更加功能化,Mainframe 必须向更灵活更多元化的方向发展以适应市场的需要。于是能够动态配置硬件或者软件的 Mainframe 出现了。

但是当硬件已经不能更好的分档管理的时候,Mainframe 需要有更好的方法来解决。于是在 1964 年,IBM推出了第一代计算机操作系统:System/360™ (or S/360™)。并以此为基础提出了操作系统平台,并每十年的对操作系统构架进行一次革新,1970年推出了 System/370™,1983年推出了 System/370 Extended Architecture (370-XA),1990年推出了 Enterprise Systems Architecture/390® (ESA/390),到了2000年 z/Architecture™ 诞生了。这段历史会在随后的介绍性帖子中陆续将到。IBM 推出的这一系列操作系统平台将 Mainframe 的灵活性和应用广泛包容性推到了顶峰。

回到主题,什么是 Mainframe 呢?Mainframe 在今天更多地被形容成一整套操作、应用和系统的集合。但是从工作性质和运用的方面来定义:Mainframe 就是指在商业活动中,用以管理商业数据和维护交易服务并能够提供更高级别的安全性和实用性的机器。

其实 Mainframe 是不可能用一句话来定义的,各种定义都会很牵强,也有很多偏拨之处。因为 Mainframe 本身的含义已经超越了其字面理解的范围。我们不妨用几个词或句子来形容以下 Mainframe:

  • 兼容性 - 提供硬件和软件以及几乎所有操作系统的兼容;
  • 集中性 - 实现资源的集中管理以提高资源的合理利用率;
  • 保护性 - 硬件或软件被同时从不同途径访问的时候自动对其进行保护;
  • 流程化 - 能够在即使轮班的情况下使用操作手册完成一系列的复杂操作;
  • 并行化 - 硬件或者操作系统上同时进行成百上千的I/O运算;
  • 聚类化 - 能够在一个系统中同时操控多个系统,并对其应用软件进行增减(这一点在 z/VM 系统中尤为突出);
  • 共享性 - 在不同的操作系统间共享资源并允许用户跨系统访问。
Mainframe 就是将这些特点集于一身的最有代表性的机器。

敬请期待 Mainframe 下篇文章: Mainframe 系统架构进化