大型主机应用上的开放系统和中间件 2011年度教育部-IBM精品课程 同济大学软件学院 唐剑锋 billtangjf@gmail.com

第2章 IBM主机系统和开放平台的差异对比

2.1 IBM主机系统的特点 2.1.1 封闭性 大型机的绰号是恐龙，铁盒子，暴龙等。正如其一系列绰号以及照片，相对于其他系统平台（银河巨型机之类的除外），大型机是一个古老封闭的平台。 TCP/IP网络技术是当今网络的主流。TCP 协议1973年被提出，大型机当时已经诞生9年了。而当Unix 4.2 BSD正式采用TCP/IP协议的时候，已经是1983年了。在TCP/IP培育出INTERNET之前，大型机采用的网络结构是特有的SNA（System Network Architecture）结构。由于INTERNET将世界连接成为一片，SNA网络无法与TCP/IP兼容，无法融入INTERNET构架，因而显得孤立。从网络层面来说，TCP/IP的普及使得曾依赖SNA的大型机显得封闭。两个协议的各个方面几乎都格格不入：

SNA协议与TCP/IP协议的对比如右表2-1所示：

SNA协议与TCP/IP协议的模型对比图示如下图2-1所示： 由于IBM最初没有在大型机上使用TCP/IP服务，因此对比开放平台（全部支持TCP/IP协议）的TCP/IP网络，大型机平台受到了很大的阻碍。 网络的独特性是一个例子，大型机正在加强对TCP/IP的支持。 z系列大型机虽然被认为是服务器，但其实与其他的那些基于英特尔芯片或Power芯片的服务器不同。大型机有基于IBM自己的芯片，有自己的z/OS系列操作系统，有自己独特的组件，与其他平台很不同。独特的处理器、独特的操作系统、独特的文件系统以及独特的磁盘格式，这些都使得大型机与其他平台差别很大。 图2-1 SNA网络模型与TCP/IP模型的对比

2.1.2 成本 购买成本：大型机一直是价格高昂的代名词。不过这种情况正在逐步改变。 z900价格最高为1000万美元左右。z9系列一般价格为100万美元以上。对大部分公司来说，是无法接受的。而最新推出的z9 BC（Business Class）价格最初为10万美元。而我们所知道的最廉价的成交价格是2007年发生的，一台z9 BC以硬件免费的价格向某公司提供，只是所附带的软件是额外计算的。 事实上大型机购买成本始终缺乏一个统一的衡量标准，不管是以MIPS为单位还是以单个的机器为单位。大型机的购买并不是发生在价格固定的超市，而是发生在可以讨价还价的菜市上。企业可以通过各种渠道，争取IBM相对优惠的价格：通过政府出面进行曲线交易；任命IBM的前高级经理人担当IT部门主管；以熟人朋友身份索要折扣等。因此上一段落的价格只是个参考。我们不可能寻求精确的数据，因为这是属于每个大型机客户（全世界上万个大型企业部门）的商业机密。

维护成本：维护成本是一个很难计算的部分。一般看来，对于数据量极大的数据中心来说，大型机的用电更少，占地面积更少，维护人员更少。例如美国某投资银行公司，大型机系统核心管理组只有13个成员，管理着4个Sysplex，包括两个生产系统，一个测试系统，一个QA系统。 从目前的直接价格来看，大型机仍然高于开放平台的服务器（个别捐赠性质的交易除外），但是从大批量数据维护的成本来看，使用大型机可以避免数量惊人的小型服务器的维护管理劣势，单位成本较低。

2.2.3 结构体系 大型机z/OS体系中核心组件称为BCP（Basic Control Program，基本控制程序）。它是大型机z/OS系统的主干部分，类似于UNIX的Kernel。 BCP有以下一些部分： 1. JES（作业进入子系统）：接受系统要处理的作业并处理作业的输出。JES对作业有一定的控制权，并可以动态调整作业的优先权。 2. SMS（存储管理子系统）：负责管理外存资源，对磁盘，磁带的数据进行编目，以方便用户快速访问数据。 3. TSO（分时系统）：TSO是用户与大型机进行交互的基本方式。通过TSO下面的ISPF/PDF程序，用户可以与大型机开展会话，并进行程序开发。通过TSO下的SDSF程序，用户可以实现对JES作业的查看和修改。 4. ICKDSF（设备支持机制）：用来对硬盘设备DASD进行安装和检测、维护。 5. HCD（硬件配置定义）：HCD用来定义操作系统配置以及处理器硬件配置。 6. SMP/E：用来系统的安装和维护，使用它可以安装升级维护系统的软件和补丁。 7. Unix 系统服务：z/OS UNIX System Service，用来在z/OS系统上实现UNIX的功能，提供UNIX服务。比如，进程与线程概念，TCP/IP支持，分布式文件服务，目录服务，远程调用，SHELL界面等。

此外，不属于BCP，但在系统中非常重要，并且广泛普及的软件有： 8. VTAM：VTAM是大型机SNA网络的接口。通过它，大型机上的应用程序可以访问SNA网络的其他资源。 9. RACF：大型机的安全服务器，保护系统中所有资源，提供用户身份认证，限制用户权限。 10. RMF（资源度量设备）：搜集系统资源使用情况，供用户进行分析。 11. DFSMS：将磁盘和磁带进行层次性分级管理，主要包括RMM，HSM，DSS三个部分。 此外，不属于BCP，但在系统中非常重要，并且广泛普及的软件有： 1. DB2：提供数据库功能。 2. IMS：Information Management System，提供了数据库管理功能和交易事务管理功能。 3. CICS：提供系统资源中间层管理。使用COBOL，PL/1，C，汇编等语言编写程序，通过CICS定义并管理，可以提供系统资源的统一调度及交易的管理。 4. OMEGAMON：提供系统和工作负载的管理。系统管理人员使用它来分析系统集群中不同机器上的资源使用是否均衡，DUMP空间使用率是否正常，以防范可能出现的系统资源故障问题。 这些构成了大型机系统的常见服务。在这些基础上，系统上层的语言环境（LE）和外部接口为系统提供了开发环境和程序运行环境。

以上部分的主要层次关系可以用下图2-2表示：

2.2 IBM主机系统的优势 大型机虽然平台封闭，但是凭借自身传统的技术优势，最终生存了下来，并且在大型数据中心里扮演最重要的角色。 大型机的技术优势有以下部分： 1.强大的I/O能力： z900大型机的I/O吞吐能力是最低每秒24GB字节。最新型z9 EC和z990的I/O能力更强。 2.非数值计算能力：大型机不具备强大的科学数据计算能力，但是数据处理能力强大，符合数据中心海量数据处理的要求。 3.RAS：Reliability，Availability，Serviceability——高可靠性、高可用性、高服务性，这三点是让大型机至今仍然发展的根本保障。微软在官方网站有这样一句话：“大型主机一直以其高可靠性而备受赞誉”，可见大型机的RAS确实是得到承认的。

2.3 开放平台特点 与大型机z/OS系统相对比，开放平台有如下特点： 1. 开发人员多：世界上大部分的IT人才不是在大型机上工作，而是从事Windows，Linux，UNIX等平台的开发和维护。 2. 价格低廉：大型机曾经是价格高昂的代名词。虽然这种情况目前正在改变，IBM通过硬件技术的提高，降低MIPS的单位成本，但是总体来说，能够使用大型机的仍然都是大型企业。 3. 开放平台在以下技术中更加成熟：Web服务技术，Oracle，Java等。一些企业在试图向大型机移植Oracle数据时，曾经遇到相关问题的困扰。采用zLinux运行Oracle是一个可选的方案，但是绝大部分Oracle用户仍然选择在开放平台上运行自己的数据库。 4. 技术更新快：由于开发人员和研究人员众多，开放平台的技术更新速度快于大型机。长期以来，IBM致力于让大型机的技术追赶开放平台的主流技术，如IBM正在推广的zLinux战略，让TCP/IP协议和Java技术融入大型机，都发生在这些技术已经普及于开放平台之后。IBM在2000年宣布将zLinux引入大型机，这发生在Linux诞生9年之后。大型机支持Java的zAAP处理器的公布是在2004年，比Java诞生迟到了13年。除了大型机本身擅长的稳定性技术，大型机总是在适应开放系统的发展潮流，而鲜有开放平台适应SNA网络，数据集结构这样的例子。新的应用程序的开发大部分是在其他的运行平台上进行，而不是大型机平台。因此开放平台的技术比大型机具有领先性。

5. 部分应用程序与大型机不兼容：由于体系结构的差异，一些应用程序永远不能移植到大型机上去。前面提到过，这些程序主要以Windows程序为代表，如SQL Server数据库，Windows Server 2003企业版Cluster，以及.NET技术。有一些UNIX应用程序，比如Veritas集群系列程序，也无法在大型机上实现。有实验试图将UNIX系统安装到大型机硬件平台上，结果出现编译器不兼容等诸多问题，导致失败。 6. 稳定性差：大型机的硬件系列名称为zSeries，操作系统为z/OS。其中的字母z是Zero，代表着零当机次数的意思。大型机独特的体系结构已经被证明非常稳定，大型机采用的各种灾难防备措施能够保障系统在出现灾难时迅速恢复正常状态。和大型机相比，开放平台的稳定性不如大型机。一些UNIX厂商选择采用HA集群技术弥补这一缺憾。

2.4 本课程基于的主机系统及开放系统基本配置 本课程基于的主机系统及开放系统的基本配置如下： 运行环境 组成部件 主机系统 存储系统 服务器使用同济大学IBM Mainframe eServer zSeries z900 组成部件 主机（型号2064） 磁盘柜ESS（型号2105） 磁带机（型号3590） 通讯控制器（型号2074） ESS Controller（型号xSeries 205） Tape Server Controller（型号xSeries 206） HMC（PC机） 主机系统 型号：2064 2C2 处理器：64位16路处理器 处理速度：600MIPS 内存：16GB 目前逻辑分区：4个，最多可达15个 I/O吞吐能力：最低每秒24GB 存储系统 型号：Shark磁盘阵列2105 容量：873.6GB（可扩充至11.2TB） I/O通道 最多256个ESCON通道，或者160个ESCON通道+96个FICON通道 目前2路OSA通道 令牌环、FDDI、以太网、ATM

系统控制台和普通控制台 操作系统 软件平台 PC型号：IBM 8179-IIC 硬件配置：P4 2.8G CPU，内存512M，硬盘80G，网卡10/100M，光驱48XCD，显示器型号为IBM 6636AC1，15寸液晶 操作系统 z/OS 1.5或z/OS V1.8 软件平台 1.支持的操作系统： Windows XP Windows 2000 Windows 2003 Server 2.客户端软件： IBM Personal Communication V5.7 IBM CICS Transaction Gateway V7.2 Rational Application Developer V8.0 3.服务器端软件： z/OS 1.5或z/OS 1.8 DB2 Enterprise Server Edition for LUW V9 DB2 for z/OS V8或DB2 for z/OS V9 CICS for z/OS V2.3或CICS for z/OS V3.1 WebSphere Application Server for LUW V8.0