Введение
Семейство мейнфреймов IBM Z — это общее название, используемое IBM для всех своих мейнфреймов с архитектурой z/Architecture. В июле 2017 года, с выходом нового поколения продуктов, официальное название семейства было изменено с IBM z Systems на IBM Z. Семейство IBM Z теперь включает в себя новейшую модель IBM z16, а также модели z15, z14 и z13 (выпущенные под названиями IBM z Systems/IBM System z), модели IBM zEnterprise (обычно известные как zEC12 и z196), модели IBM System z10 (обычно известные как z10 EC), модели IBM System z9 (обычно известные как z9EC) и модели IBM eServer zSeries (обычно подразумеваются поколения z900 и z990).
IBM Z is a family name used by IBM for all of its z/Architecture mainframe computers. In July 2017, with another generation of products, the official family was changed to IBM Z from IBM z Systems; the IBM Z family now includes the newest model, the IBM z16, as well as the z15, the z14, and the z13 (released under the IBM z Systems/IBM System z names), the IBM zEnterprise models (in common use the zEC12 and z196), the IBM System z10 models (in common use the z10 EC), the IBM System z9 models (in common use the z9EC) and IBM eServer zSeries models (in common use refers only to the z900 and z990 generations of mainframe).
Архитектура
Семейства zSeries, zEnterprise, System z и IBM Z получили свои названия благодаря своей высокой доступности – буква z означает нулевое время простоя. Системы построены с использованием резервных компонентов, способных к мгновенному переключению при отказе, для обеспечения непрерывности работы. Семейство IBM Z сохраняет полную обратную совместимость. По сути, современные системы являются прямыми наследниками System/360, представленной в 1964 году, и System/370 1970-х годов. Многие приложения, разработанные для этих систем, до сих пор могут работать без изменений на новейших системах IBM Z спустя более пяти десятилетий.
Виртуализация
Виртуализация требуется по умолчанию в системах IBM Z. Виртуализация первого уровня обеспечивается процессором ресурсов и системным менеджером (PR/SM) для развертывания одного или нескольких логических разделов (LPAR). Каждый LPAR поддерживает различные операционные системы. Гипервизор z/VM также может быть запущен как виртуализация второго уровня в LPAR для создания такого количества виртуальных машин (VM), сколько ресурсов выделено LPAR для их поддержки. Первый уровень виртуализации IBM Z (PR/SM) позволяет машине z запускать ограниченное количество LPAR (до 80 на IBM z13). Их можно рассматривать как виртуальные серверы с "голым железом", поскольку PR/SM позволяет выделять процессоры отдельным LPAR. LPAR z/VM, выделенные в LPAR PR/SM, могут запускать очень большое количество виртуальных машин, при условии наличия достаточных ресурсов процессора, памяти и ввода/вывода, сконфигурированных в системе для обеспечения требуемой производительности, емкости и пропускной способности. PR/SM и аппаратные характеристики IBM Z позволяют динамически изменять вычислительные ресурсы для удовлетворения потребностей рабочей нагрузки. Ресурсы процессора и памяти могут быть добавлены в систему без прерывания работы и динамически назначены, распознаны и использованы LPAR. Ресурсы ввода/вывода, такие как порты IP и SAN, также могут быть добавлены динамически. Они виртуализированы и совместно используются всеми LPAR. Аппаратный компонент, обеспечивающий эту возможность, называется подсистемой каналов. Каждый LPAR может быть настроен на "видимость" или "невидимость" виртуализированных портов ввода/вывода для обеспечения необходимого уровня совместного использования или изоляции. Эта возможность виртуализации позволяет значительно сократить ресурсы ввода/вывода благодаря возможности их совместного использования и повышению коэффициента использования. PR/SM на IBM Z получил сертификацию безопасности Common Criteria Evaluation Assurance Level (EAL) 5+, а z/VM – сертификацию Common Criteria EAL4+. Гипервизор KVM из Linux также был портирован.
Список моделей (в обратном хронологическом порядке)
После отказа от названия System/390 было выпущено несколько моделей IBM Z. Их можно объединить в семейства, обладающие схожими архитектурными особенностями.
IBM z16
Мейнфрейм IBM z16, построенный на базе процессора Telum, был представлен 5 апреля 2022 года. Инструкции для искусственного интеллекта и нейронных сетей описаны в новом издании «Принципов работы z/Architecture».
IBM zEnterprise System (Система IBM zEnterprise) (англ.) (недоступная ссылка)
Эта линейка имеет два поколения: первое поколение, выпущенное в 2010/2011 году, включало 114 моделей для однореечной установки ("бизнес-класс") и 196 моделей ("Enterprise class"); и второе поколение, выпущенное в 2012/2013 году, которое позиционировалось как 12-е поколение основной линейки и включало две модельные линейки: однореечную zBC12 и двуреечную zEC12.
Семейство IBM zSeries
Объявленный 3 октября 2000 года и поступивший в продажу 18 декабря, eServer zSeries 900 (сокращенно z900) стал первым сервером, реализовавшим 64-разрядное расширение z/Architecture архитектуры S/360, при этом сохранив поддержку 31- и 24-разрядных программ, начиная с 1964 года. Система включала 12 или 20 процессоров Blue Flame, из которых до 16 могли использоваться в качестве центральных процессоров. Они размещены в многочиповом модуле, содержащем 101 стеклокерамический слой и 4226 выводов ввода-вывода. Каждый процессор содержит 47 миллионов транзисторов на площади 177 мм². По сравнению с предшественником S/390 G6, кэш L1 процессора Blue Flame был удвоен за счет разделения на 256+256 КБ для инструкций и данных, а кэш L2 – до 32 МБ. Пропускная способность периферийных устройств ввода-вывода была утроена до 24 ГБ/с, в то время как основная память обеспечивала пропускную способность 70 ГБ/с, задержку 150 нс и емкость до 64 ГБ. Процессор Blue Flame, оснащенный 7-ступенчатым конвейером, изначально достигал тактовой частоты 769 МГц при использовании 180-нм технологического процесса, а после перехода на кремний на изоляторе в мае 2002 года – 917 МГц, потребляя при этом 38 Вт. В 2002 году IBM представила z800 – мейнфрейм начального уровня, оснащенный пятью процессорами Blue Flame с тактовой частотой 625 МГц, из которых до четырех могли использоваться в качестве центральных процессоров, совместно используя кэш L2 объемом 8 МБ. Пропускная способность ввода-вывода составляла 6 ГБ/с, а емкость памяти – до 32 ГБ. Полностью переработанные мейнфреймы z990 для среднего и высокого сегментов рынка стали доступны в июне и октябре 2003 года соответственно. Они включали первые суперскалярные CMOS-процессоры для мейнфреймов IBM. Чип с двумя ядрами содержал 121 миллион транзисторов на площади 266 мм² и был изготовлен по 130-нм технологическому процессу, потребляя 55 Вт при частоте 1,2 ГГц в z990. Каждое ядро содержало криптографический сопроцессор, поддерживающий стандарт шифрования данных (Data Encryption Standard) и SHA-1. Он также стал первым, способным к спекулятивному устранению неоднозначности при обращении к памяти. Количество логических разделов было удвоено до 30, а максимальное расстояние в Parallel Sysplex – увеличено до 100 км. Для полной утилизации z990 одной операционной системой потребовалось некоторое время, поскольку z/OS и z/VM получили поддержку только 24 процессоров в сентябре 2004 года, а для z/OS – 32 процессоров в июне 2005 года и для z/VM – в июне 2007 года. В мае 2004 года z800 был заменен моделью z890. Емкость памяти и количество ядер остались неизменными по сравнению с z800, но процессоры были аналогичны процессорам 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. Многочиповый модуль припаивается к каждому процессорному блоку в модели z196.
Порядок вычислительной мощности
Типичный процесс заказа современного мейнфрейма IBM Z больше похож на приобретение услуги или лизинг; мейнфрейм – это программно-аппаратный комплекс, за использование вычислительных ресурсов которого взимается плата, и (в большинстве случаев) дополнительные возможности системы могут быть активированы после внесения дополнительной оплаты.
Операционные системы
Z15, z14, z13, zEC12, zBC12, z114 и z196 поддерживают операционные системы IBM: z/OS, z/VM, z/VSE и z/TPF. Среди других доступных операционных систем – Linux на IBM Z, например Red Hat Enterprise Linux 6 и SUSE Linux Enterprise Server 11. В ноябре 2011 года IBM представила поддержку Microsoft Windows Server 2008 посредством лопаток на базе процессоров x86, подключаемых к расширению IBM zEnterprise BladeCenter Extension (zBX). zBX также поддерживает IBM WebSphere DataPower Integrated Appliance XI50 для zEnterprise (DataPower XI50z).
Расширение центра лезвия (zBX)
Система zEnterprise поддерживает дополнительное расширение zEnterprise BladeCenter Extension (zBX). Эта дополнительная инфраструктура поддерживает избыточные коммутаторы верхнего уровня стойки, избыточные блоки питания, дополнительные вентиляторы и шасси IBM BladeCenter. Это дополнительное шасси позволяет интегрировать и управлять серверами POWER7 и x86 с мейнфрейма. Установка gameframe в Hoplon Infotainment является примером гибридного мейнфрейма. zBX поддерживает до 112 модулей. zBX и сервер System Z соединены избыточным, защищенным соединением 10 Gigabit Ethernet, обеспечивающим частную сеть для передачи данных. Также имеется соединение 1 Gigabit Ethernet для управления.
Единый менеджер ресурсов
zEnterprise Unified Resource Manager (zManager) позволяет виртуализировать поддерживаемые платформы zBX в единую систему для управления. Он также обеспечивает приоритизацию определенных рабочих нагрузок в системе. Менеджер ресурсов может отслеживать различные платформы на предмет признаков возникновения узких мест или неисправностей и изменять конфигурацию всей системы для восстановления, поддерживая заданный уровень качества обслуживания.
Охлаждение жидкостью
ZEC12 и z196 поддерживают внешнее жидкостное охлаждение. Клиенты могут заказать свой мейнфрейм с водяным теплообменником.