IBM Z [1] — это название семейства, используемое IBM для всех своих мейнфреймов z/Architecture . В июле 2017 года, когда появилось новое поколение продуктов, официальное семейство было изменено с IBM z Systems на IBM Z; семейство IBM Z теперь включает новейшую модель IBM z16, а также z15, z14 и z13 (выпущенные под названиями IBM z Systems/IBM System z), модели IBM zEnterprise (обычно используются zEC12). и z196), модели IBM System z10 (обычно используются z10 EC), модели IBM System z9 (обычно используются z9EC) и модели IBM eServer zSeries (обычно используются только поколения мэйнфреймов z900 и z990) .
Семейства zSeries , zEnterprise, System z и IBM Z были названы в честь их доступности – z означает нулевое время простоя . В состав систем входят запасные компоненты, способные к горячему аварийному переключению для обеспечения непрерывной работы. [2]
Семейство IBM Z поддерживает полную обратную совместимость . По сути, нынешние системы являются прямыми потомками System /360 , анонсированной в 1964 году, и System/370 1970-х годов. Многие приложения, написанные для этих систем, спустя пять десятилетий все еще могут работать без изменений на новейшей системе IBM Z. [3]
Виртуализация требуется по умолчанию в системах IBM Z. Виртуализация первого уровня обеспечивается диспетчером ресурсов процессора и системы (PR/SM) для развертывания одного или нескольких логических разделов ( LPAR ). Каждый LPAR поддерживает различные операционные системы. Гипервизор под названием z/VM также может быть запущен в качестве второго уровня виртуализации в LPAR для создания столько виртуальных машин (VM) , сколько имеется ресурсов, назначенных LPAR для их поддержки. Первый уровень виртуализации IBM Z (PR/SM) позволяет машине az запускать ограниченное количество логических разделов (до 80 на IBM z13). Их можно считать виртуальными серверами «голого железа», поскольку PR/SM позволяет выделять ЦП для отдельных логических разделов. Логические разделы z/VM, выделенные в логических разделах PR/SM, могут запускать очень большое количество виртуальных машин, если имеются достаточные ресурсы ЦП, памяти и ввода-вывода, настроенные в системе для желаемой производительности, емкости и пропускной способности. [ нужна цитата ]
PR/SM и атрибуты оборудования IBM Z позволяют динамически изменять вычислительные ресурсы в соответствии с требованиями рабочей нагрузки. Ресурсы ЦП и памяти можно добавлять в систему без прерывания работы, а также динамически назначать, распознавать и использовать логические разделы. Ресурсы ввода-вывода, такие как порты IP и SAN, также можно добавлять динамически. Они виртуализированы и используются всеми логическими разделами. Аппаратный компонент, обеспечивающий эту возможность, называется канальной подсистемой. Каждый LPAR можно настроить так, чтобы он «видел» или «не видел» виртуализированные порты ввода-вывода, чтобы обеспечить желаемую «совместное использование» или изоляцию. Эта возможность виртуализации позволяет значительно сократить ресурсы ввода-вывода благодаря возможности их совместного использования и повышения эффективности использования. [ нужна цитата ]
PR/SM на IBM Z получил сертификат безопасности Common Criteria Evaluation Assurance Level (EAL) 5+, [4] , а z/VM получил сертификат Common Criteria EAL4+. [5]
Также портирован гипервизор KVM из Linux . [6]
После отказа от названия System/390 было выпущено несколько моделей IBM Z. Их можно сгруппировать в семьи со схожими архитектурными характеристиками.
Мэйнфрейм IBM z16 [7] на базе процессора Telum был представлен 5 апреля 2022 года. [8] Инструкции для искусственного интеллекта и нейронных сетей описаны в новом издании [9] книги «Принципы работы z/Architecture».
Двухкадровый процессор z14, выпущенный в июле 2017 года [13] , и однокадровый процессор z14, выпущенный в апреле 2018 года, [14] основаны на чипе z14 — 10-ядерном процессоре с тактовой частотой 5,2 ГГц. [15] [16] Система z14 может иметь максимум 240 ядер процессора (PU), 170 из которых могут быть настроены по спецификации заказчика для запуска приложений и операционных систем, а также резервный массив независимой памяти объемом до 32 ТБ. (RAIM), некоторые из которых можно настроить как виртуальную флэш-память (VFM). Каждый PU можно охарактеризовать как центральный процессор (CP), интегрированный процессор встроенного программного обеспечения (IFP), процессор Integrated Facility for Linux (IFL), интегрированный информационный процессор (zIIP), процессор Internal Coupling Facility (ICF), дополнительный системный вспомогательный процессор (SAP). ) или как запасной. В системах IBM Z основное внимание уделяется всеобъемлющему шифрованию, поскольку процессор z14 имеет множество функций аппаратной криптографии (AES, DES, TDES, SHA, генератор случайных чисел). [16]
Выпущенный 13 января 2015 года [17] [18] процессор z13 основан на чипе z13 — 8-ядерном процессоре с тактовой частотой 5 ГГц. Система z13 может иметь максимум 168 ядер процессора (PU), 141 из которых можно настроить по спецификации заказчика для запуска приложений и операционных систем, а также до 10 144 ГиБ (используемых) резервного массива независимой памяти (RAIM). . Каждый PU можно охарактеризовать как центральный процессор (CP), интегрированный процессор встроенного ПО (IFP), процессор Integrated Facility for Linux (IFL), интегрированный информационный процессор (zIIP), процессор внутренней связи (ICF), дополнительный системный вспомогательный процессор ( SAP) или в качестве запасного. Функция z Application Assist Processor (zAAP) предыдущих процессоров zArchitecture теперь является интегрированной частью zIIP z13. [19]
z Systems z13s (серия 2965) была представлена 17 февраля 2016 г. [20]
Серверы z13 и z13s представляют новую векторную архитектуру и являются последними серверами z Systems, поддерживающими работу операционной системы в режиме архитектуры ESA/390. [21]
Эта линейка имеет два поколения: первое поколение, выпущенное в 2010/2011 году со 114 одностоечными («бизнес-класс») и 196 («корпоративный класс») моделями; и выпущено в 2012/2013 году во втором поколении, получившем обозначение 12-го поколения основной линейки, и выпущено в двух модельных рядах: zBC12 с одной стойкой и zEC12 с двумя стойками.
8 апреля 2014 года, в честь 50-летия мэйнфрейма System/360, компания IBM объявила [22] о выпуске своего первого решения для конвергентной инфраструктуры , основанного на технологии мэйнфреймов. Это новое предложение , получившее название IBM Enterprise Cloud System [23] , объединяет аппаратное обеспечение, программное обеспечение и системы хранения данных мэйнфреймов IBM в единую систему и призвано конкурировать с конкурирующими предложениями от VCE , HP и Oracle . По данным IBM, это самый масштабируемый Linux-сервер с поддержкой до 6000 [22] виртуальных машин на одном месте. В июне 2014 года IBM объявила [24] , что поставила свою первую корпоративную облачную систему Vissensa, британскому поставщику управляемых услуг.
zEnterprise Business Class 12 — zBC12 — это одностоечное решение начального уровня, представленное в июле 2013 года и доступное в двух аппаратных моделях: H06 и H13. Он предназначен для обслуживания среднего бизнес-сегмента и может быть настроен в качестве сервера виртуализации Linux в версии, называемой Enterprise Linux Server. H13 имеет 18 процессорных ядер, из которых можно настроить до 13. У H06 их девять, из которых можно настроить до шести.
Представленный в июле 2013 года процессор zEnterprise BC12 основан на обновленном процессоре z114 и оснащен 18 процессорами zEC12 с тактовой частотой 4,2 ГГц и оперативной памятью до 489 ГБ. Он доступен в двух моделях: H06 и H13 с одним и двумя выдвижными ящиками соответственно. zBC12 можно подключить к системе расширения zBX. IBM предлагает специальную версию zBC12 под названием Enterprise Linux Server [25] , в которой поверх своего гипервизора z/VM работают только хосты Linux, предназначенные для масштабной миграции с установок Linux на базе x86 .
zEnterprise Enterprise Class 12 — zEC12 — это высококлассное решение для двух стоек, доступное в пяти аппаратных моделях: H20, H43, H66, H89 и HA1. [26] Номер модели зависит от количества ядер, доступных для рабочих нагрузок клиента. Дополнительные ядра зарезервированы как запасные, SAP и IFP.
Представленный в августе 2012 года процессор zEnterprise EC12 основан на чипе zEC12 — 8-ядерном процессоре zArchitecture на базе CISC с тактовой частотой 5,5 ГГц . zEC12 может иметь максимум 120 ядер, 101 из которых настраиваются пользователем для запуска операционных систем и приложений. [27] Максимальное количество ядер, доступное в конкретной модели zEC12, обозначается названием модели. Например, H20 имеет до 20 ядер, которые можно заказать для непосредственного использования заказчиком, а также запасное и специальный тип ядер процессора ввода-вывода — System Assist Processor. Каждое ядро можно охарактеризовать как центральный процессор (CP), процессор Integrated Facility for Linux (IFL), процессор z Application Assist (zAAP), интегрированный информационный процессор z10 (zIIP), процессор Internal Coupling Facility (ICF) или дополнительный System Assist. Процессор (SAP). zEnterprise EC12 позволяет использовать до 3 ТБ (полезного) резервного массива независимой памяти (RAIM).
EC12 имеет на 50% большую общую емкость, чем z196 (до 78 000 MIPS), и поддерживает транзакционное выполнение и Flash Express — встроенные твердотельные накопители , которые улучшают подкачку и некоторые другие производительности ввода-вывода.
zEnterprise, анонсированный в июле 2010 года с моделью z196, был разработан, чтобы предложить как мэйнфреймовые, так и распределенные серверные технологии в интегрированной системе. Система zEnterprise состоит из трех компонентов: [28]
zEnterprise предназначен для расширения возможностей мэйнфрейма – эффективности управления, динамического распределения ресурсов, удобства обслуживания – на другие системы и рабочие нагрузки, работающие на AIX на POWER7, а также на Microsoft Windows или Linux на x86. [29]
Расширение zEnterprise BladeCenter (zBX) — это компонент инфраструктуры, на котором размещаются как серверы IBM BladeCenter общего назначения , так и устройства-подобные оптимизаторы рабочей нагрузки, которыми можно управлять, как если бы они были одним мэйнфреймом. zBX поддерживает частную высокоскоростную внутреннюю сеть, которая соединяет его с центральным процессорным комплексом, что снижает потребность в сетевом оборудовании и обеспечивает высокий уровень безопасности.
IBM zEnterprise Unified Resource Manager объединяет ресурсы System z и zBX в единую виртуализированную систему и обеспечивает унифицированное и интегрированное управление всей системой zEnterprise. Он может выявлять узкие места или сбои в различных системах, а в случае сбоя он может динамически перераспределять системные ресурсы для предотвращения или уменьшения проблем с приложениями. Unified Resource Manager обеспечивает мониторинг и управление энергопотреблением, управление ресурсами, повышенную безопасность, виртуальные сети и управление информацией из единого пользовательского интерфейса.
zEnterprise 114 — z114 — это одностоечное решение начального уровня, доступное в двух аппаратных моделях: M05 и M10. Эта система, представленная в июле 2011 года, призвана распространить преимущества zEnterprise System на бизнес-сегмент среднего уровня. Как и z196, z114 полностью совместим с zBX и URM, а также содержит элементы конструкции критически важных серверов. Модель z114 имеет до 14 ядер (до 10 настраиваемых) с тактовой частотой 3,8 ГГц. Физически z114 примерно вдвое меньше z196.
Эта модель может содержать до 14 процессоров zArchitecture на базе CISC z196 , работающих на частоте 3,8 ГГц. Модель z114 предлагает 130 настроек мощности для двух моделей и предназначена для реализации гибридных возможностей системы zEnterprise с меньшей емкостью, меньшим потреблением энергии и более низкой ценой. [30] Каждое ядро можно охарактеризовать как центральный процессор (CP), процессор Integrated Facility for Linux (IFL), процессор z Application Assist (zAAP), интегрированный информационный процессор z10 (zIIP), процессор Internal Coupling Facility (ICF) или дополнительный системный процессор (SAP). z114 поддерживает до 248 ГБ (используемого) резервного массива независимой памяти (RAIM).
zEnterprise 196 — z196 — это высококлассное решение для двух стоек, доступное в пяти аппаратных моделях: M15, M32, M49, M66 и M80. Номер модели основан на количестве ядер, доступных для рабочих нагрузок клиента. [31] Дополнительные ядра зарезервированы в качестве запасных частей и SAP.
Микропроцессором 196 является чип z196 , четырехъядерный процессор z/Architecture на базе CISC с тактовой частотой 5,2 ГГц . Модель z196 может иметь максимум 24 процессора, что дает в общей сложности 96 ядер, 80 из которых доступны непосредственно для запуска операционных систем и приложений. [32] Количество ядер, доступных в конкретной модели z196, обозначается названием модели. Например, M15 имеет 15 ядер, доступных для непосредственного использования заказчиком, а также запасные и служебные ядра процессора. Каждое ядро можно охарактеризовать как центральный процессор (CP), процессор Integrated Facility for Linux (IFL), процессор z Application Assist (zAAP), интегрированный информационный процессор z10 (zIIP), процессор Internal Coupling Facility (ICF) или дополнительный System Assist. Процессор (SAP). zEnterprise также поддерживает блейды x86 или Power ISA , подключенные через расширение zEnterprise BladeCenter (zBX). zEnterprise 196 позволяет использовать до 3 ТБ (полезного) резервного массива независимой памяти (RAIM).
zEnterprise z196 имеет вдвое больший объем памяти, чем z10, и на 60% большую общую емкость, чем z10 (до 52 000 MIPS). Он поддерживает расширение BladeCenter (zBX) и Unified Resource Manager.
Серверы Z этого поколения поддерживают больше памяти, чем системы предыдущего поколения, и могут иметь до 64 центральных процессоров (CP) на кадр. Согласно объявлению IBM о z10, производительность однопроцессорного полноскоростного процессора z10 была на 62 % выше, чем у сервера z9, и включала следующие функции:
Конкретные модели этого семейства включают:
В июле 2005 года IBM анонсировала новое семейство серверов — семейство System z9 — с серверами IBM System z9 Enterprise Class (z9 EC) и IBM System z9 Business Class (z9 BC). Серверы System z9 предлагали:
Конкретные модели этого семейства включают:
Анонсированный 3 октября 2000 года и доступный 18 декабря, сервер eServer zSeries 900 ( сокращенно z900 ) стал первым сервером, в котором использовалось 64-битное расширение z/Architecture для архитектуры S/360 , при этом сохранялась поддержка 31-битной архитектуры. программы с битовой и 24-битной адресацией еще в 1964 году.
12 или 20 процессоров Blue Flame [34] системы , из которых до 16 могут использоваться в качестве центральных процессоров, содержатся в многокристальном модуле со 101 стеклокерамическим слоем и 4226 контактами ввода-вывода. Каждый процессор имеет 47 миллионов транзисторов площадью 177 мм 2 . По сравнению с предыдущим S/390 G6, кэш L1 Blue Flame увеличен вдвое за счет разделения его на 256+256 КБ I+D, а кэш L2 увеличен вдвое до 32 МБ. Пропускная способность периферийного ввода-вывода увеличена в три раза до 24 ГБ/с, а пропускная способность основной памяти составляет 70 ГБ/с, задержка 150 нс и емкость до 64 ГБ. [35] Благодаря семиступенчатому конвейеру Blue Flame первоначально достигал частоты 769 МГц при технологическом процессе 180 нм, а после перехода на кремний на изоляторе в мае 2002 года достиг частоты 917 МГц, при которой он потребляет 38 Вт. [36] [37]
В 2002 году IBM выпустила z800 , мэйнфрейм нижнего уровня, оснащенный пятью Blue Flames с тактовой частотой 625 МГц, из которых до четырех могут быть центральными процессорами, и все они используют общий кэш второго уровня объемом 8 МБ. Пропускная способность ввода-вывода составляет 6 ГБ/с, а объем памяти — до 32 ГБ. [38]
Полностью переработанные мейнфреймы z990 для среднего и высшего класса стали доступны в июне и октябре 2003 года соответственно. [39] Двухъядерный чип, оснащенный первыми суперскалярными CMOS- процессорами IBM для мейнфреймов, содержал 121 миллион транзисторов площадью 266 мм 2 и был изготовлен по 130-нм техпроцессу, потребляя в z990 55 Вт при частоте 1,2 ГГц. [40] Каждое ядро содержало криптографический сопроцессор, поддерживающий стандарт шифрования данных и SHA-1 . [41] [40]
Модель z990 содержала до 48 ядер, из которых до 32 были задействованы в качестве центральных процессоров. Чтобы поддержать это увеличение, z990 стал первым мэйнфреймом IBM с неравномерным доступом к памяти , поскольку его процессоры и память были сгруппированы в четыре «книжных» модуля, каждая книга также содержала 32 МБ кэш-памяти L2. [42] Он также был первым, кто был способен к спекулятивному устранению неоднозначности памяти . [40] Максимальная пропускная способность ввода-вывода и объем памяти были увеличены в четыре раза, до 96 ГБ/с и 256 ГБ соответственно, как и количество каналов ввода-вывода за счет внедрения четырехканальной подсистемы логических каналов (LCSS). Каждый экземпляр ОС может получить доступ не более чем к одному LCSS, тем самым сохраняя ограничение в 256 каналов на ОС. [43] Количество логических разделов было увеличено вдвое до 30, а максимальное расстояние Parallel Sysplex возросло до 100 км. Одной ОС потребовалось некоторое время, чтобы полностью использовать z990, поскольку z/OS и z/VM получили поддержку 24 процессоров только в сентябре 2004 г., а также 32 процессора в июне 2005 г. для z/OS и в июне 2007 г. для z/OS. з/ВМ. [44] [45]
В мае 2004 года на смену z800 пришел z890 . Объем памяти и количество ядер остались неизменными по сравнению с z800, но процессоры были такими же, как и в z990, за исключением тактовой частоты 1,0 ГГц. Размер кэша L2 составлял 32 МБ, а подсистема ввода-вывода поддерживала два LCSS и пропускную способность 16 ГБ/с. [38]
В 2004 году IBM расширила идею недорогих процессоров с ограниченным доступом (впервые представленных в 2000 году в форме IFL , для использования Linux только на IBM Z ), на которых не разрешено запускать традиционные операционные системы для мэйнфреймов ( z/OS , z/VM). , z/VSE и z/TPF ) за счет добавления процессора z Application Assist , предназначенного для обработки Java и XML . IFL и zAAP физически аналогичны центральным процессорам, но IBM взимает более низкую плату за их использование. В 2006 году в System z9 был добавлен еще один ограниченный тип процессора — интегрированный информационный процессор z .
Системы IBM zSeries были основаны на чипах z/Architecture — вышедших из строя многоядерных процессорах zArchitecture на базе CISC . Максимальное количество ядер, доступное в конкретной модели zEC12, обозначается названием модели. Например, H20 имеет до 20 ядер, которые можно заказать для непосредственного использования заказчиком, а также запасное и специальный тип ядер процессора ввода-вывода — System Assist Processor. Каждое ядро можно охарактеризовать как центральный процессор (CP), процессор Integrated Facility for Linux (IFL), процессор z Application Assist (zAAP), интегрированный информационный процессор z10 (zIIP), процессор Internal Coupling Facility (ICF) или дополнительный System Assist. Процессор (SAP).
Процессорная книга — это модульная плата в мэйнфреймах IBM , содержащая процессоры, память и соединения ввода-вывода. [46] [47] В модели z196 к каждой процессорной книге приварен многочиповый модуль. [48]
Типичный процесс заказа современного мэйнфрейма IBM Z выглядит как покупка услуги [49] или как аренда; [50] мейнфрейм представляет собой программно-аппаратный комплекс с арендной платой за рабочую нагрузку системы, при этом (в большинстве случаев) дополнительные возможности системы могут быть разблокированы после дополнительной оплаты.
z15, z14, z13, zEC12, zBC12, z114 и z196 поддерживают операционные системы IBM: z/OS , z/VM , z/VSE и z/TPF . Другие доступные операционные системы включают Linux на IBM Z , например Red Hat Enterprise Linux 6 и SUSE Linux Enterprise Server 11 . [51] В ноябре 2011 года IBM представила поддержку Microsoft Windows Server 2008 через блейд-серверы на базе процессоров x86 , которые подключаются к расширению IBM zEnterprise BladeCenter Extension (zBX). zBX также поддерживает интегрированное устройство IBM WebSphere DataPower XI50 для zEnterprise (DataPower XI50z).
Система zEnterprise поддерживает дополнительное расширение zEnterprise BladeCenter (zBX). Эта дополнительная инфраструктура поддерживает резервные коммутаторы верхней части стойки, резервные источники питания, дополнительные вентиляторы и шасси IBM BladeCenter . Это дополнительное шасси позволяет интегрировать блейд-серверы POWER7 и x86 с мэйнфреймом и управлять ими. [52] Установка игрового фрейма в Hoplon Infotainment является примером гибридного мэйнфрейма.
zBX поддерживает до 112 блейд-модулей. [53] zBX и сервер System Z соединены резервным безопасным соединением 10 Gigabit Ethernet , образующим частную сеть передачи данных. Для управления также имеется соединение 1 Gigabit Ethernet .
zEnterprise Unified Resource Manager (zManager) позволяет виртуализировать поддерживаемые платформы zBX в единую систему управления. Это также позволяет определять приоритеты определенных рабочих нагрузок в системе. Менеджер ресурсов может отслеживать различные платформы на наличие признаков узких мест или сбоев и модифицировать всю систему для восстановления, поддерживая заданный уровень качества обслуживания . [54]
ZEC12 и z196 поддерживают внешнее жидкостное охлаждение. Клиенты имеют возможность приобрести базовый блок с теплообменником с водяным охлаждением. [55]
Каждое приобретаемое ПУ (процессорный блок) характеризуется как один из множества типов:
Также можно запускать рабочую нагрузку, соответствующую требованиям zAAP, на zIIP, если ни один zAAP не включен. IBM не взимает никакой платы за программное обеспечение за работу, выполняемую на процессорах zAAP и zIIP.
Добавление IFL, zAAP, zIIP, ICF, SAP или IFP не меняет настройку емкости системы или ее рейтинг MSU , это делают только CP.
{{cite book}}
: |work=
игнорируется ( помощь ){{cite book}}
: |work=
игнорируется ( помощь ){{cite book}}
: |work=
игнорируется ( помощь ){{cite book}}
: |work=
игнорируется ( помощь )дополнительные задержки и ограничения пропускной способности возникают, когда ЦП обращается к памяти нелокальной книги.
Это понимают приложения, разработанные для среды неоднородного доступа к памяти (NUMA).
Модель z14 ZR1 и LinuxONE Rockhopper II объединили возможности мэйнфреймов IBM Z14, анонсированных в прошлом году, в стандартную 19-дюймовую однокорпусную конструкцию....