IBM Z жүйелеріндегі байланыс құрылғысының сипаттамасы

Кіріспе

Бірнеше IBM System/390 және IBM Z мейнфреймдерінің арасында координацияны қамтамасыз ететін аппараттық құрал немесе LPAR.

IBM System/390 және IBM Z мейнфрейм компьютерлерінде, Қосқыш құрылғысы (Coupling Facility) немесе CF – бірнеше процессорларды координациялайтын компьютерлік аппараттық құрал немесе виртуалды машина. Параллельді Sysplex бір немесе бірнеше Қосқыш құрылғыларына (CF) сүйенеді. Қосқыш құрылғысы – бұл өз LPAR-ында жұмыс істейтін, арнайы физикалық процессормен (CP) және Аппараттық басқару консолі (HMC) арқылы анықталатын, жады мен арнайы арналары (CF Links) бар және Қосқыш құрылғысын басқару коды (CFCC) деп аталатын арнайы операциялық жүйеге ие мейнфрейм процессоры. CF сілтемелерінен басқа, оның басқа I/O құрылғылары жоқ. CF-дегі ақпарат толығымен жадыда сақталады, себебі CFCC – виртуалды жадты қолдайтын операциялық жүйе емес. CF әдетте ондаған гигабайт көлемінде үлкен жадыға ие. CF ешқандай қолданбалық бағдарламаны іске қоспайды. CFCC алғаш рет енгізілген кезде, ол жеке 9674 мейнфрейм блогында орындалды, ол CF сілтемелерінен басқа I/O құрылғылары жоқ процессор болды. Кейін IBM стандартты процессор кешенінде анықталған логикалық бөлімде (LPAR) іске қосылатын және процессор кешенінің аппараттық құралдарындағы ішкі байланыстар арқылы байланыс жасайтын Ішкі Қосқыш құрылғысын пайдалануға мүмкіндік берді. Ішкі байланыстар модельдеу арқылы жасалады, ал басқа процессор бірлігіне байланыс мыс немесе оптикалық талшық кабельдер арқылы жүзеге асырылады. Sysplex кластерінде сенімділік пен қолжетімділікті қамтамасыз ету үшін әдетте бірнеше CF конфигурацияланады. z/OS операциялық жүйесіндегі қалпына келтіру мүмкіндігі, ақаулық жағдайында құрылымдарды басқа CF-де қайта құруға мүмкіндік береді. CF-термен қамтамасыз етілген Sysplex кластері, транзакциялық және деректер базасы қолданбаларын іске асыратын бірнеше жүздеген процессорға дейін (әрқайсысы 190 процессорға дейін бар 32 мүшеге дейін) өте жақсы масштабталады. CF сілтемелерін пайдалану арқылы деректер CF жады мен қосылған жүйелердің жады арасында тікелей жадқа қол жеткізу механизмін қолдана отырып, іске қосылған бағдарламаны тоқтатпай тікелей алмастырылуы мүмкін. Sysplex кластеріндегі жүйелер CF ақпаратын жергілікті жадыда "биттік вектор" деп аталатын аймақта сақтайды. Бұл оларға CF-ке сұрау жібермей, Sysplex-тегі басқа жүйелердің күйі туралы ақпаратты жергілікті түрде сұратуға мүмкіндік береді. System z архитектурасы CF жұмысын қолдайтын 18 арнайы машиналық нұсқаулар мен қосымша аппараттық мүмкіндіктерді қамтиды.

In IBM System/390 and IBM Z mainframe computers, a Coupling Facility or CF is a piece of computer hardware or virtual machine that coordinates multiple processors. A Parallel Sysplex relies on one or more Coupling Facilities (CFs). A coupling facility is a mainframe processor (runs in an own LPAR, with dedicated physical CP, defined through Hardware Management Console (HMC)), with memory and special channels (CF Links), and a specialized operating system called Coupling Facility Control Code (CFCC). It has no I/O devices, other than the CF links. The information in the CF resides entirely in memory as CFCC is not a virtual memory operating system. A CF typically has a large memory – of the order of several tens of gigabytes. The CF runs no application software. When originally introduced, the CFCC executed in a separate 9674 mainframe unit that was essentially a processor without I/O facilities other than the CF links. Later IBM enabled the use of an Internal Coupling Facility where the CFCC runs in a logical partition (LPAR) defined in standard processor complex and communicates over internal links within that processor complex hardware. Internal links are simulated, whereas links to another processor unit are over copper or optical fiber cables. More than one CF is typically configured in a Sysplex cluster for reliability and availability. Recovery support in the z/OS operating system allows structures to be rebuilt in the alternate CF in the event of a failure. Supported by CFs, a Sysplex cluster scales very well up to several hundreds of CPUs (in up to 32 members, each with up to 190 CPUs) running transaction and data base applications. Using the CF links, data can be directly exchanged between the CF memory and the memory of the attached systems, using a direct memory access like mechanism, without interrupting a running program. Systems in a Sysplex cluster store CF information in local memory in an area called a bit vector. This enables them to locally query critical state information of other systems in the Sysplex without the need for issuing requests to the CF. The System z Architecture includes 18 special machine instructions and additional hardware features supporting CF operation.

Құрылымның екіге бөлінуі

Құрылымдар әртүрлі CF-терде екіленуі мүмкін, бұл бір құрылымның екі нұсқасын синхронды түрде сақтауға мүмкіндік береді. Екілеу көбінесе орналымның жеке сәтсіздіктерді жоюға бағытталған жұмысының бір бөлігі ретінде қолданылады, мақсаты – қосымша тоқтаудың жиілігі мен ұзақтығын азайту. Егер бір CF істен шықса, құрылымның екінші нұсқасы барлық сұрауларды өтеу үшін пайдаланылады.

Динамикалық сұрауды конвертациялау

z/OS 2-ші нұсқасында Динамикалық сұрауды түрлендіру эвристикалық алгоритмі енгізілді. Бұл алгоритм, синхронды сұрауларды асинхрондыға түрлендіруге болады ма, жоқ па, деген шешімді қабылдау үшін жауап уақытының үлгілерін пайдаланады. Бұл шешімдер процессордың жылдамдығы сияқты факторларға негізделген. Қатыстырылған z/OS жүйесі мен CF арасындағы қашықтық артқан сайын, синхронды сұраулардың асинхрондыға түрлендірілу ықтималдығы артады. Асинхронды сұраулар ешқашан синхрондыға түрлендірілмейді. Бұл эвристикалық алгоритм, бұрыннан бар алгоритмді толықтырады. Бұрынғы алгоритм жолдың қуыстығы және сұрау деректерінің көлемі сияқты шарттарға негізделген сұрауларды автоматты түрде (бірақ эвристикалық емес) түрлендіретін болса, жаңа алгоритм жауап уақытын динамикалық түрде өлшейді. CF-тер S/390, zSeries және System z мейнфреймдеріне тән және Parallel Sysplex технологиясының маңызды бөлігі болып табылады.

Қосылу құрылғысы деңгейлері және пайдалану бағдарламалық жасақтамалары деңгейлері

CFCC коды деңгейлер түрінде шығарылады, олар әдетте CFLEVEL арқылы белгіленеді. Мысалы, CFLEVEL 15 2007 жылдың сәуір айында жарияланды. Әр деңгей жаңа мүмкіндіктерді әкеледі, кейде өнімділікті де жақсартады. Көбінесе жаңа мүмкіндіктерді немесе өнімділікті жақсарту үшін z/OS-тің бірге шығарылуы және кейбір ішкі жүйелерде (мысалы, Db2) жаңа мүмкіндіктер қажет болады. Мұндай мысалдың бірі – түйіскен құрылымның дуплекстеуі. (Кейде операциялық жүйе мен ішкі жүйелерден қолдау толық шығарылымның орнына PTF арқылы да қолжетімді болады.)