Мэйнфрейм ( англ. Mainframe ) - данный термин имеет два основных значения:
Большая универсальная ЭВМ - высокопроизводительный компьютер со значительным объемом оперативной и внешней памяти, предназначенный для организации централизованных хранилищ данных большой емкости и выполнения интенсивных вычислительных работ.
Компьютер с архитектурой IBM System/360, 370, 390, zSeries.
История Мэйнфрейма (Mainframe)
Историю мейнфреймов принято отсчитывать с появления в 1964 году универсальной компьютерной системы IBM System/360, на разработку которой корпорация IBM затрачувала $ 5 млрд. Сам термин «мэйнфрейм» происходит от названия типовых процессорных стоек этой системы. В 1960-х - начале 1980-х годов System/360 была безоговорочным лидером на рынке. Ее клоны выпускались во многих странах, в том числе - в СССР (серия ЕС ЭВМ ).
Мэйнфреймы IBM используются в более чем 25 000 организациях по всему миру (без учета клонов). Около 70% всех важных бизнес-данных хранятся на мэйнфреймах.
В начале 1990-х начался кризис рынка мейнфреймов, пик которого пришелся на 1993 год. Многие аналитики заговорили о полном вымирании мейнфреймов, о переходе от централизованной обработки информации к распределенной (с помощью персональных компьютеров, соединенных двухуровневой архитектурой «клиент-сервер» ). Многие стали воспринимать мейнфреймы как вчерашний день вычислительной техники, считая Unix - и PC -серверы более современными и перспективными.
Важной причиной резкого уменьшения интереса к мейнфреймам в 80-х годах было бурное развитие PC и Unix-ориентированных машин, в которых благодаря применению новой технологии создания КМОП -микросхем удалось значительно уменьшить энергопотребление, а их размеры достигли размеров настольных станций. В то же время для установки мейнфреймов требовались огромные площади, а использование устаревших полупроводниковых технологий влекло за собой необходимость водяного охлаждения.Итак, несмотря на их вычислительную мощность, за дороговизны и сложности обслуживания мейнфреймы все меньше пользовались спросом на рынке вычислительных средств.
Еще один аргумент против мейнфреймов состоял в том, что в них не соблюдается основной принцип открытых систем, а именно - совместимость с другими платформами.Виднисшись к критике конструктивно, руководство компании IBM, основного производителя аппаратного и программного обеспечения мейнфреймов, выработало кардинально новую стратегию в отношении этой платформы с целью резко повысить производительность снизить стоимость владения, а также добиться высокой надежности и доступности систем. Достижению этих планов способствовали важные перемены в технологической сфере: на смену биполярной технологии изготовления процессоров для мейнфреймов пришла технология КМОП. Переход на новую элементную базу позволил значительно снизить уровень энергопотребления мейнфреймов и упростить требования к системе электропитания и охлаждения (водяное охлаждение было заменено воздушным). Мэйнфреймы на базе КМОП-микросхем быстро прибавляли в производительности и теряли в габаритах. Самым кардинальным же событием стал переход на 64-разрядную архитектуру zArchitecture. Современные мейнфреймы перестали быть закрытой платформой: они способны поддерживать на одной машине сотни серверов с различными ОС, включая Linux.
Согласно одному из прогнозов Gartner Group, последний мэйнфрейм предполагалось устранить в 1993 году. Срок этого прогноза давно закончился, а рынок мейнфреймов остается стабильным, и их продажи ежегодно растут.
С 1994 года вновь начался рост интереса к мэйнфреймов. Дело в том, что, как показала практика, централизованная обработка на основе мейнфреймов решает многие задачи построения информационных систем масштаба предприятия проще и дешевле чем распределенная.
Характеристики Mainframe
Среднее время наработки на отказ оценивается в 12-15 лет. Надежность мейнфреймов - это результат почти 60-летнего их совершенствования. Мейнфреймы могут изолировать и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок.
Дублирования. Резервные процессоры. Запасные микросхемы памяти. Альтернативные пути доступа к периферийным устройствам. Горячая замена всех элементов вплоть до каналов, плат памяти и центральных процессоров. Группа разработки VM / ESA затрачувала уже двадцать лет на удаление ошибок из операционной системы, и была в результате создана система, которую можно использовать в самых ответственных случаях.
Целостность данных. В мэйнфреймах используется память, исправляющая ошибки. Ошибки не приводят к разрушению данных в памяти, или данных, ожидающихустройства ввода-вывода. Дисковые подсистемы построены на основе RAID -массивов с горячей заменой и встроенных средств резервного копирования гарантируют от потери данных.
Рабочая нагрузка мейнфреймов может составлять 80% -95% от их пиковой производительности. Для UNIX-серверов, конечно, рабочая нагрузка не может превышать 20% -30% от пиковой загрузки. Серверы типа Unix или тем более Windows чтобы быть устойчивыми должны выполнять один приложение, то есть под каждый приложение типабазы данных, промежуточного ПО. или интернет-сервера должна быть выделена отдельная машина, тогда как S/390 тянуть все сразу, причем все приложения будут тесно сотрудничать и использовать общие куски ПО.
Пропускная способность подсистемы ввода-вывода мэйнфреймов разработана так, чтобы работать в среде с высоким рабочим нагрузкам на ввод-вывод. Ряд тестов показал что мэйнфрейм может обрабатывать на 400-500% более интенсивное ввода-вывода чем SUN E10000 или серверы HEWLETT-PACKARD класса T.
Масштабирование может быть как вертикальным так и горизонтальным. Вертикальное масштабирование обеспечивается линейкой процессоров с производительностью от 5 до 200 MIPS и наращиванием до 12 центральных процессоров в одном компьютере. Горизонтальное масштабирование реализуется объединением ЭВМ в ParallelSysplex - многомашинный кластер, выглядит с точки зрения пользователя единым компьютером. Всего в ParallelSysplex можно объединить до 32 машин. Географически распределенный ParallelSysplex называют GeoPlex. В случае использования ОС VM для совместной работы можно объединить любое количество компьютеров.Программное масштабирование - на одном мейнфреймов может быть сконфигурирован фактически безграничное количество различных серверов. Причем все серверы могут быть изолированы друг от друга так будто они выполняются на отдельных выделенных компьютерах и в тоже время совместно использовать аппаратные и программные ресурсы и данные.
Доступ к данным. Поскольку данные хранятся на одном сервере, прикладные программы не нуждаются сборе исходной информации из множества источников, не требуется дополнительное дисковое пространство для их временного хранения не возникают сомнения в их актуальности. Требуется небольшое количество необходимых физических серверов и значительно более простое программное обеспечение. Все это, в совокупности, ведет к повышению скорости и эффективности обработки.
Использование дискового пространства. Объем базы данных и его отношение к требующейся для размещения объема физического диска, пути доступа к дисковой подсистеме, пропускная способность ввода-вывода, достаточное для загрузки процессора.
Результаты тестирования специально настроенных под эталонные тесты систем, представленные на сайте TPC показывают, что в UNIX дисковое пространство используется на 20% -30%. Для S/390 к. п. д. для дисковых систем находится в диапазоне 65% -75%. Если мы примем размер базы данных 700 GB, типичный для большинства пользователей, мы увидим что для нее потребуется дисковая подсистема в 2.8 ТБ в случае UNIX и 1 ТБ для S/390. На самом деле требуется рассматривать два типа рабочей нагрузки: один организован и оптимизирован для OLTP и эффективной пакетной обработки, и второй - оптимизирован для систем добычи данных и бизнес- приложений. В этом случае требование к емкости дисковой подсистемы составит 5,6 ТБ для UNIX, против 2 ТБ для S/390.
Защита. Встроенные в аппаратуру возможности защиты, такие как криптографические устройства и Logical Partition, и средства защиты операционных систем дополнены программными продуктами RACF или VM: SECURE, обеспечивают совершенный защиту.
Сохранение инвестиций - использование данных и существующих приложений, не влечет дополнительных расходов по приобретению нового программного обеспечения для другой платформы, переобучению персонала, перенос данных. Пользовательский интерфейс всегда оставался наиболее слабо месту мэйнфреймов. Сейчас же стало возможно для приложений мэйнфреймов, в кратчайшие сроки и при минимальных затратах, обеспечить современный интернет-интерфейс.
Сейчас майнфреймы IBM занимают главное место на мировом рынке. Так же на рынке со своей продукцией присутствуют фирмы Hitachi, Amdahl и Fujitsu.
