Linux на IBM Z (или для краткости Linux на Z , а ранее Linux на z Systems ) - это собирательный термин для операционной системы Linux, скомпилированной для работы на мэйнфреймах IBM , особенно на серверах IBM Z и IBM LinuxONE. Аналогичные термины, которые имеют такое же значение, - это Linux на zEnterprise , Linux на zSeries , Linux / 390 , Linux / 390x и т. Д.
История
Linux на IBM Z возник как две отдельные попытки перенести Linux на серверы IBM System / 390 . Первая попытка, проект «Снежный человек», разработанный Линасом Вепстасом в конце 1998 - начале 1999 годов, был независимым распространением и с тех пор был заброшен. [1] IBM опубликовала набор исправлений и дополнений к ядру Linux 2.2.13 18 декабря 1999 года, чтобы запустить сегодняшнюю основную версию Linux на Z. [2] В 2000 году вскоре последовали официальные объявления о продуктах, включая Integrated Facility for Linux ( IFL) двигателей. Think Blue Linux был ранним дистрибутивом для мэйнфреймов, состоящим в основном из пакетов Red Hat, добавленных к ядру IBM. [3] Коммерческие дистрибьюторы Linux представили выпуски для мэйнфреймов очень быстро после первоначальной работы с ядром.
В начале участия IBM в исправлениях Linux для IBM Z были включены некоторые модули только объектного кода (OCO) без исходного кода. [4] Вскоре после этого IBM заменила модули OCO модулями с открытым исходным кодом . Linux on Z - это бесплатное программное обеспечение под Стандартной общественной лицензией GNU .
По данным IBM, к маю 2006 года более 1700 клиентов использовали Linux на своих мэйнфреймах. [5]
Виртуализация
Виртуализация требуется по умолчанию на IBM Z; нет возможности запустить Linux на Z без некоторой степени виртуализации. (Только самые первые 64-разрядные модели мэйнфреймов, z900 и z800, включали невиртуализированный «базовый режим».) Виртуализация первого уровня обеспечивается диспетчером ресурсов процессора и системы ( PR / SM ) для развертывания одного или нескольких логических модулей. Разделы (LPAR). Каждый LPAR поддерживает различные операционные системы, включая Linux на IBM Z. Гипервизор под названием z / VM также может быть запущен в качестве виртуализации второго уровня в LPAR, чтобы создать столько виртуальных машин (ВМ), сколько ресурсов, назначенных LPAR для поддержки. их. KVM на z - еще один вариант гипервизора.
Когда приложения Linux в LPAR получают доступ к данным и приложениям в других LPAR, таких как CICS , IBM Db2 , IMS , Linux и другие подсистемы мэйнфреймов, работающие на одном физическом мэйнфрейме, они могут использовать HiperSockets - быстрые TCP / IP- соединения только с памятью . По сравнению с TCP / IP по стандартным сетевым интерфейсным картам (сетевым адаптерам, также известным как открытые системные адаптеры (OSA) в мэйнфреймах), HiperSockets может улучшить скорость отклика конечного пользователя (уменьшить задержку сети и накладные расходы на обработку), безопасность (поскольку нет сетевого подключения для перехвата) и надежности (поскольку нет сетевого соединения, которое можно было бы потерять). [6]
В моделях zEC12, zBC12 и более поздних версиях концепция HiperSocket выходит за пределы физических границ машины с помощью адаптера RDMA через конвергентный Ethernet (RoCE) для обеспечения безопасной и высокоскоростной межсистемной связи. Таким образом, приложения в LPAR A в системе A могут использовать HiperSockets для связи с приложениями в LPAR B в системе B для обеспечения атрибутов безопасности и производительности. [ необходима цитата ]
Аппаратное обеспечение
Начиная с версии ядра Linux 4.1, выпущенной в начале 2015 года, Linux на Z доступен только как 64-разрядная операционная система, совместимая с мэйнфреймами z / Architecture . Ранее Linux на Z был также доступен как 31-разрядная операционная система, совместимая со старыми моделями мэйнфреймов, выпущенными до модели z900 2000 года. Однако более новое 64-битное ядро Linux и 64-битный Linux в дистрибутивах Z по-прежнему обратно совместимы с приложениями, скомпилированными для 31-битного Linux на Z. Исторически обозначения архитектуры ядра Linux были «s390» и «s390x», чтобы различать 31-битный и 64-битный Linux на ядрах Z соответственно, но «s390» теперь также обычно относится к одной архитектуре ядра Linux на Z.
Linux работает на стандартных CP мэйнфреймов общего назначения (центральные процессоры), а также на IFL ( интегрированное средство для Linux ). IFL - это процессоры мэйнфреймов, предназначенные для работы под Linux либо изначально, либо под гипервизором (z / VM или KVM на z). Микрокод запрещает IFL запускать «традиционные» рабочие нагрузки, такие как z / OS , но они физически идентичны другим процессорам IBM Z. IFL обычно дешевле приобретать у IBM, чем CP. [7]
Преимущества
Linux на Z обеспечивает гибкость работы Linux с преимуществами отказоустойчивого оборудования мэйнфреймов, способного выполнять более 90 000 операций ввода-вывода в секунду [8], а среднее время наработки на отказ (MTBF) [9] измеряется десятилетиями. [10] Используя виртуализацию, можно объединить множество небольших серверов в один мэйнфрейм, получив некоторые преимущества централизации и снижения затрат, при этом позволяя использовать специализированные серверы. Вместо паравиртуализации мэйнфреймы IBM используют полную виртуализацию , которая обеспечивает гораздо большую плотность рабочей нагрузки, чем паравиртуализация. [ Требуется цитата ] Сочетание полной виртуализации оборудования и легких контейнеров виртуальных машин, которые запускают Linux изолированно (в чем-то похожей по концепции на Docker ), приводит к платформе, которая поддерживает больше виртуальных серверов, чем любые другие, в одном месте, [11] что также может снизить эксплуатационные расходы. Дополнительную экономию можно увидеть за счет уменьшения потребности в занимаемой площади, питании, охлаждении, сетевом оборудовании и другой инфраструктуре, необходимой для поддержки центра обработки данных . Мэйнфреймы IBM позволяют прозрачно использовать резервные этапы выполнения процессора и проверку целостности , что важно для критически важных приложений в определенных отраслях, таких как банковское дело. [ необходима цитата ] Мэйнфреймы обычно допускают горячую замену оборудования , такого как процессоры и память. IBM Z обеспечивает отказоустойчивость для всех ключевых компонентов, включая процессоры, память, соединение ввода-вывода, источник питания, пути каналов, сетевые карты и другие. Благодаря внутреннему мониторингу выявляются возможные проблемы, а проблемные компоненты могут переключаться без сбоев даже в одной транзакции. [12] В редких случаях сбоя микропрограммное обеспечение автоматически активирует запасной компонент, отключает отказавший компонент и уведомляет IBM о необходимости отправки сервисного представителя. Это прозрачно для операционной системы, что позволяет выполнять текущий ремонт без выключения системы. Многие отрасли продолжают полагаться на мэйнфреймы, где они считаются лучшим вариантом с точки зрения надежности, безопасности или стоимости. [10]
Ценообразование и стоимость
Linux на Z, как правило, не подходит для небольших предприятий, у которых будет менее 10 распределенных серверов Linux, хотя некоторые дорогостоящие лицензионные программы для каждого процессора могут быстро уменьшить это практическое правило . Большинство поставщиков программного обеспечения, включая IBM, рассматривают высоко виртуализированные IFL как невиртуализированные процессоры на других платформах в целях лицензирования. Другими словами, единое количество запущенных экземпляров Linux IFL обычно считается одним «обычным» процессором при той же цене процессора при лицензировании программного обеспечения. Тестирование, разработка, обеспечение качества, обучение и резервные производственные экземпляры серверов могут работать на одном IFL (или нескольких IFL, но только при необходимости для максимальной производительности). Таким образом, при превышении некоторого минимального порога Linux на Z может быстро стать рентабельным с учетом затрат на рабочую силу и программное обеспечение.
Уравнение затрат для Linux на Z не всегда хорошо понимается и является спорным, и многие предприятия и правительства испытывают трудности с измерением, а тем более с принятием решений на основе программного обеспечения, рабочей силы и других затрат (таких как стоимость простоев и нарушений безопасности). Затраты на приобретение часто более заметны, а небольшие немасштабируемые серверы «дешевы». Тем не менее, затраты, не связанные с приобретением, не менее реальны и обычно намного превышают цены на приобретение оборудования. [ необходима цитата ] Кроме того, отдельные пользователи и отделы в рамках крупных предприятий и правительств иногда испытывают трудности с совместным использованием вычислительной инфраструктуры (или любых других ресурсов, если на то пошло), ссылаясь на потерю контроля. Централизация серверов, которую предоставляет Linux на Z, может вознаградить сотрудничество лучшим обслуживанием и более низкими затратами, но это не означает, что сотрудничество всегда легко осуществляется в рамках корпоративной бюрократии.
Linux на Z также поддерживает менее дорогие дисковые устройства хранения, чем z / OS, поскольку Linux не требует подключения FICON или ESCON, хотя z / OS может использовать дисковое пространство более эффективно, в конечном итоге, из-за аппаратного сжатия базы данных, распространенного в z / OS. и меньшее количество экземпляров операционной системы, которые обычно требуется z / OS. Есть также некоторые эксплуатационные преимущества при использовании некоторого хранилища, подключенного к FICON с Linux на Z, например, поддержка z / VM Live Guest Relocation.
Соответствующие рабочие нагрузки
Характеристики мэйнфреймов предназначены для таких бизнес-нагрузок, как обработка транзакций (особенно в сочетании с одновременной крупномасштабной пакетной обработкой) и управление большими базами данных. В дизайне мэйнфреймов традиционно делается упор на «сбалансированную» производительность всех вычислительных элементов, включая ввод / вывод, реализованную через канал ввода / вывода . Мэйнфреймы максимально разгружают операции ввода-вывода, системный учет и другие неосновные вычислительные задачи с основных процессоров, а z / Architecture дополнительно разгружает криптографические вычисления. Например, в одной машине IBM z13 доступно до 141 процессорного ядра, которое можно настроить как IFL. Однако каждая такая машина также имеет 27 дополнительных основных ядер: 2 в качестве запасных, 1 для поддержки микропрограмм, а остальные выполняют задачи поддержки системного учета и ввода-вывода. Кроме того, каждый адаптер ввода-вывода обычно имеет два процессора PowerPC , а z13 поддерживает сотни адаптеров ввода-вывода. В качестве примеров также есть отдельные процессоры, выполняющие задачи управления памятью и кешем, мониторинг окружающей среды и внутренние соединения.
Исторически сложилось так, что мэйнфреймы в целом и Linux на Z в частности не выполняли однозадачные вычисления с «интенсивным использованием ЦП» с заметно высокой производительностью по сравнению с некоторыми другими платформами, за некоторыми заметными исключениями, такими как криптографические вычисления. Примеры включали большинство научных симуляций, прогнозов погоды и молекулярного моделирования . Суперкомпьютеры , в том числе суперкомпьютеры на базе Linux, отлично справляются с этими рабочими нагрузками. Это разделение между мэйнфреймами и другими платформами в последние годы значительно размылось, начиная с выпуска в 2008 году System z10, машины на базе четырехъядерных процессоров с частотой 4,4 ГГц с аппаратной десятичной системой с плавающей запятой . Поскольку технология процессоров для мэйнфреймов продолжала развиваться, и особенно с появлением в 2015 году моделей IBM LinuxONE и IBM z13, IBM начала продвигать свои мэйнфреймы как идеальные платформы для выполнения аналитики в реальном времени и других ресурсоемких задач, которые мэйнфреймы исторически не выполняли. беги хорошо.
Мэйнфреймы не предоставляют графические или звуковые адаптеры и как таковые плохо подходят для редактирования цифровых носителей или автоматизированного проектирования (САПР), за исключением, возможно, вспомогательных ролей (например, хранение контента, инвентаризация деталей, управление метаданными, службы безопасности и т. Д.)
Служба поддержки
Как и все другие версии Linux, Linux on Z регулируется лицензией свободных программ GPL . Полный исходный код Linux on Z доступен множеством сторон на бесплатной и равной основе, а поддержка архитектуры является частью основных усилий ядра Linux. IBM поручает сообществу нескольких своих программистов, но IBM ни в коем случае не единственный участник.
Хотя нет никаких препятствий для запуска любого Linux на распределение Z на в г системе IBM, IBM регулярно проверяет три конкретного Linux на Z распределениями: Red Hat , SUSE , [13] и, начиная с 2015 года, Canonical «s Ubuntu Linux . Другие известные дистрибутивы Linux на Z включают Debian , [14] Fedora , [15] Slackware , [16] CentOS и Gentoo . [17]
Почти каждый бесплатный или открытый программный пакет, доступный для Linux, обычно доступен для Linux на Z, включая Apache HTTP Server , программное обеспечение Samba , JBoss , PostgreSQL , MySQL , PHP , язык программирования Python , систему параллельных версий (CVS), коллекцию компиляторов GNU. (ССЗ), LLVM и Perl , ржавчины , [18] среди многих других. [19]
Red Hat и SUSE предлагают основную поддержку для своих дистрибутивов, работающих под управлением Linux на Z. [20] [21] В 2015 году Canonical объявила о планах предложить официальную поддержку своего дистрибутива, начиная с начала 2016 года. IBM Global Services также предлагает контракты на поддержку, включая круглосуточную поддержку. [22] Некоторые стандартные программные приложения Linux доступны в предварительно скомпилированном виде, включая популярные корпоративные программные пакеты с закрытым исходным кодом, такие как WebSphere , [23] DB2 [24] и Oracle [25] базы данных и приложения, SAP R / 3 , SAP ERP. , [26] и IBM's Java Developer's Kit (JDK), [27] и это лишь некоторые из них.
Ресурсы для разработчиков
IBM предлагает ресурсы для разработчиков, желающих настроить Linux для z:
- Linux Test Drive - бесплатная программа, дающая право на использование одной виртуальной машины Linux на IBM Z на 30 дней. [28]
- IBM Systems Application Advantage для Linux ( Chiphopper ), программа для разработчиков, которая помогает разработчикам писать и публиковать кроссплатформенное программное обеспечение для Linux. [29]
- Программа Community Development System для Linux на IBM Z (CDSL) - платформа, предоставляющая разработчикам с открытым исходным кодом платформу для переноса на Linux на System z. [30]
- Программа удаленной разработки Linux - платная расширенная программа поддержки разработчиков. [31]
Linux на Z поддерживает Unicode и ASCII, как и любой другой дистрибутив Linux - это не операционная система на основе EBCDIC . [32] Однако для удобства Linux может читать параметры ядра в EBCDIC. z / VM использует эту возможность.
Перенести приложения Linux на Linux на Z довольно просто. Возможные проблемы включают порядок байтов (в Linux на Z используется прямой порядок байтов) и зависимость от непереносимых библиотек, особенно если исходный код недоступен. [33] Программы могут быть легко скомпилированы в двоичные файлы z / Architecture в системах Linux, отличных от мэйнфреймов. [34]
Эмуляторы
Есть по крайней мере три программных IBM Z мейнфреймов эмуляторов .
- FLEX-ES от Fundamental Software - это коммерчески предлагаемый вариант. [35]
- Эмулятор Hercules с открытым исходным кодом поддерживает Linux на IBM Z (и даже может работать на Linux на самой System z).
- В 2010 году IBM представила функцию модульного тестирования Rational Developer для System z (теперь называемую Rational Development and Test Environment for z или иногда сокращенно RDTz), которая обеспечивает среду выполнения с ограниченным использованием, которая может работать на оборудовании X86. Условия лицензии IBM ограничивают использование RDTz определенными задачами разработки приложений, не включая окончательную предварительную компиляцию или предварительное тестирование (например, стресс-тестирование). RDTz включает z / OS (с общим промежуточным программным обеспечением), а также совместим с Linux на Z. [36]
Смотрите также
- Сравнение дистрибутивов Linux
- Безопасный сервисный контейнер IBM
- OpenSolaris для System z
- Linux на питании
- Системные службы UNIX
- zIIP
- zAAP
- z / TPF
- z / VSE
Рекомендации
- ^ Вепстас, Линас. «Linux на архитектуре мэйнфрейма IBM ESA / 390» . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Linux / 390 - Примечания и наблюдения» . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Linux для S / 390» . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «На основе ядра 2.2» . developerWorks . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ Милберг, Кен. «Руководство поколения X по мэйнфрейму, часть III» . Журнал IBM Systems . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «ГиперСокетс» . Информационный центр базовых навыков z / OS . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «IBM Z: Linux на Z - Решения - IFL» . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «IBM Z - Подключение ввода / вывода: FICON / zHPF / CTC» . www.ibm.com . 2012-11-15 . Проверено 1 июня 2016 .
- ^ персонал, Computerworld. «Среднее время безотказной работы» . Компьютерный мир . Проверено 1 июня 2016 .
- ^ а б Грин, Тимоти. «Вот почему IBM все еще строит мэйнфреймы - разношерстный дурак» . Пестрый дурак . Проверено 1 июня 2016 .
- ^ «IBM: Об операционной системе z / VM» . www.vm.ibm.com . 2015-01-14 . Проверено 1 июня 2016 .
- ^ «IBM Z - отказоустойчивость бизнеса: управляемый данными - сервер» . www.ibm.com . 2010-10-26 . Проверено 1 июня 2016 .
- ^ «IBM Z: Linux на IBM Z - Ресурсы - Проверенные платформы» . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Порт S / 390» . Debian . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Архитектуры / s390x» . Проект Fedora . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Проект Slack / 390 Linux» . Slackware Inc. Архивировано из оригинала 23 февраля 2019 года . Проверено 25 ноября 2018 года .
- ^ «Проект: S390» . Gentoo . Проверено 16 октября 2014 года .
- ^ https://github.com/rust-lang/rust/pull/36369
- ^ «Статус Debian autobuilder для s390, 29 апреля 2013 г.» . Debian. Архивировано из оригинального 24 июня 2013 года . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Red Hat Enterprise Linux для IBM Z» . Красная шляпа . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «SUSE Linux Enterprise Server для Z» . SUSE . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Услуги и поддержка IBM для Linux» . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «WebSphere MQ для Linux для System z» . IBM. Архивировано из оригинального 2 -го января 2013 года . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Требования к установке для серверов DB2 и клиентов сервера данных IBM (Linux)» . Информационный центр IBM DB2 Версия 10.1 . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «IBM System z: Linux на System z - Решения - zSolution Oracle - Обзор» . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Приложения SAP расширяют возможности бизнеса» (PDF) . Проверено 5 июня 2013 года .[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «developerWorks: Технические темы: Технология Java: Комплекты разработчика IBM: Linux: Информация для загрузки» . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Тест-драйв Linux» . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «IBM Systems Application Advantage для Linux (Chiphopper)» . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «IBM Z: Linux на IBM Z - Система разработки сообщества для Linux - Регистрационная форма» . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Программа удаленной разработки Linux» . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Операционная система мэйнфрейма: Linux для System z» . Информационный центр базовых навыков z / OS . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ Геллерих, Вольфганг. «Перенос приложений на Linux для Z» . IBM developerWorks . IBM . Проверено 23 октября 2013 года .
- ^ «Как сделать» . IBM developerWorks . Проверено 23 октября 2013 года .
- ^ «Система / 390 на серверах на базе Intel» . Проверено 5 июня 2013 года .
- ^ «Центр разработки и тестирования Rational IBM Z» . IBM . Проверено 5 июня 2013 года .
Внешние ссылки
- Linux на IBM Z
- Серверы IBM LinuxONE
- Веб-страница серверов IBM Linux
- Открыть проект мэйнфрейма
- Linux на z / VM
- Linux на сайте разработчика IBM Z
- Linux для S / 390 и zSeries вики сообщества
- Веб-сайт Linux для S / 390 и zSeries
- linux-390 , список рассылки пользователей
- linux-s390 , список рассылки разработчиков ядра
- IBM Redbooks для Linux о технических ноу-хау IBM Z
- Поваренная книга виртуализации для Linux на Z, охватывающая Red Hat Enterprise Linux (REL), SUSE Linux Enterprise Server (SLES) и Ubuntu Server
- Технологический центр Linux в IBM
- Перенос GCC на платформу IBM S / 390