Sistemi Centrali

Mario Moretti

II semestre 2010-2011

“Sistemi Centrali”• Corso “Sistemi Centrali” 6 crediti• Laurea Specialistica Informatica I anno II semestre• Orario Lunedi e Giovedì 0re 15.15-17.00• Inizio 14 Marzo 2011• Testo gratuito “Il Mainframe” – autori vari. Edizione ottobre 2010

Docente :M.Moretti– Laureato in Matematica presso l’Universita’ “La Sapienza “ di Roma.

– Inizia la sua attivita’ lavorativa presso la societa’ “Pignone Sud” gruppo ENI. Come tecnico di progettazione e Implementazione di sistemi di controllo di Valvole su pipeline petrolifere.

– Entra in IBM italia nel 1977 quale Tecnico di Manutenzione HW su Sistemi “mainframe” di architettura IBM 370.

– Dal 1979 svolge attività’ di Tecnico di Manutenzione SW su sistemi operativi MVS e VM.

– Nel 1983 viene impegnato presso il laboratorio di Sviluppo Software di Roma in qualita’ di Quality Assurer di prodotti Software IBM ( DSX 3.2, DSX 4.1)

– Nel 1996 svolge attivita’ tecnica su ambienti eterogenei complessi con sistemi Mainframe e RISC SP2 per l’automazione e la gestione dei depositi AGIP.

– Dal 1998 svolge attività’ di Brand Technical Support su sistemi IBM zseries

– Nel 2006 ottiene la “IT Specialist Profession Certification”

– Nel 2007 e’ coautore del testo per le università “I Sistemi Centrali”

– Nel 2007 e’ professore del corso “Sistemi Centrali” Alla Sapienza- Univ. Di Roma (Laurea magistrale in Informatica)

Sistemi Centrali e vita quotidiana

Bollette elettriche/telefoniche/ecc...

Ricarica Telefonica

Conto Corrente bancario

Fondo pensionistico INPS

Telepass

Bancomat

Borsa Valori

Prenotazione aerea

Dichiarazione dei redditi

Bollettino postale

Assicurazione Auto

…

Informatica come bene di largo consumo

COMPLESSITA’

=

COSTO

COMPLESSITA’

=

EFFICIENZA Banalizzazione

dei Concetti

Sottovalutazione

delle differenze

architetturali

Informatica come nucleo vivo dei processi produttivi

Concetti = prodotti

Messaggio > Valore

Considerazioni preliminari

Visto che i virus ci sono tanto vale limitarne i danniE’ inutile copiare il contenuto del disco del PC su un Nastro (o CD) tanto all’occorrenza posso re-installare tutto...Se il computer si ferma e’ inutile cercare di capire perche’... tanto vale spegnerlo e riaccenderlo, qualunque cosa sia accaduta si sistemera’ da sola....

Valore“Status quo”

Pc + Windows mentre nell’ICT ci sono Mainframe+Computer Distribuiti vari sistemi operativi Unix linux z/OS

Varietà di Architetture(HW+SW)

Mono architettura (PC+SW)

Potenza /performance /Costi per unita’/TCOMetriche preciseMetriche confuse

Reti/Comunicazioni/DatiComplessità di realizzazione

Semplicità di realizzazione

EsempiICT professionale

PC+internet

Internet ed il PC

Differenti Approcci

Alta SpecializzazioneBassa Specializzazione

Valori :• La Disponibilita’ Continua dei Sistemi• La Integrita’ della Informazione• Diversita’ tra efficienza dei Sistemi e

prestazioni .• I Costi Sostenibili• Quando qualcosa non funziona

bisogna capire perche’ e ripararla.• La sicurezza dei dati e degli accessi

L’affidabilità non ha un valore primario

•Se il sistema e’ momentaneamente indisponibile non nuoce a nessuno

Affidabilitàla velocità

efficienzasemplicità d’uso

ProduttivoConsumer

Obiettivi dei corsi universitari in area informatica

Reti ,impianti, sistemi informativi, Applicazioni, web :

• Sviluppo • Progettazione • Personalizzazione • Gestione• Controllo• Distribuzione• Riparazione

I vostri colleghi

DEFINIZIONE

SISTEMI CENTRALI

=

MAINFRAME

Definizione di Mainframe

Un Sistema Centrale (mainframe) e’ un Calcolatore usato per gestire grandi volumi di dati acceduti da un grande numero di utenti contemporanei con un grande grado di sicurezza e di alta disponibilita’. Tale compito non puo’ usualmente essere svolto da apparecchiature di scala inferiore.

Il Mainframe gestice un carico di lavoro misto , eseguendo attivita’ tra loro

molto differenti , in contemporanea , mantenendo le priorita’ assegnate

ed evitando che una sola di esse lo monopolizzi.

Il Mainframe oggi

HardwareIBM zSeries

z/ARCHITECTURE z/Architecture (64-bit)

Sistemi operativi

z/OS( MVS)

z/VM

z/VSE

z/TPF

z/Linux

Il Mainframe oggi (?)z/OS Software Stack

Evoluzione del Mainframe

Dati online su disco

Dati offine su nastro

NetworkNetwork

Utenti locali

Reti locali o remore

Amministratori di sistema

Stampanti

Mainframe all’interno di reti eterogenee di computers

Data center

Ambiente distribuito ed eterogeneo

Evoluzione della infrastruttura IT

Data Center

Problemi dell’Infrastruttura IT

Connesso

Integrato

Flessibile, Dinamico, e Reattivo

Intelligente and Allineato con gli Obiettivi di Business Service

I processi di Business e le applicazioni che li supportano stanno diventano sempre più Service Oriented, Integrati, Modulari

I componenti di questi servizi appartengono a varie architetture e sono ospitati su infrastrutture IT eterogenee

Non e’ possibile ottimizzarle le applicazioni basandosi sulle le singole piattaforme

NUOVO APPROCCIO : Gestione Integrata dell’Infrastruttura IT e della Applicazione di Business

Nuovo Approccio

Tendenze e tecnologie

Smarter Planet

Città piu’ efficienti

Energia senza sprechi (energy grid )

Cure mediche piu’ efficaci

Traffico piu’ ordinato

Smarter Planet

Sistema di Sistemi

Gestione integrata

Integrazione Multi-piattaforma

Integrazione Applicativa

Un Sistema di Sistemi che integra le migliori tecnologie migliorando enormemente la produttività degli attuali data center multi architettura e le future clouds private .

Innovazione, Integrazione e Gestione Dinamica dell’Infrastruttura IT

• Nuove capacità , Performance e Efficienza– Miglioramento continuo nella Performance e Tecnologia del Mainframe – Accelerazione elaborativa Special-purpose per grandi livelli di workload performance e

scalabilità

• Integrazione della infrastruttura IT– I workloads di Business service sono eterogenei in natura percio’ vanno eseguiti su

strutture di sistema eterogenee– Un sistema ibrido e’ una piattaforma virtualizzata eterogenea che fornisce una

integrazione Unitaria ( un unica “struttura”) – L’integrazione fornisce una protezione degli investimenti, una riduzione della

complessità un miglioramneto della affidabilità e un TCO più basso

• La gestione dinamica della Infrastruttura IT – Allinea la velocità di esecuzione IT al passo del business, messa in opera delle risorse

in maniera dinamica, ottimizzata, automatizzata e basata sulle politiche – Risponde alle nuove opportunità di business piu’ velocemente; fornitura riallocazione e

ottimizzazione delle risorse infrastrutturali– Gestisce l’infrastruttura in accordo con obiettivi legati ai livelli di servizio dei workload

degli utenti

Peculiarità del Mainframe

7x24

•Sicurezza

•Potenza

•Grandi volumi di dati

•Availability

•Carico misto

•Autonomico

•Versatilita’

•Service Hub

•….

Mainframe e funzionalità operative

• Monitoring e Controllo

• Gestione automatizzata del carico e delle risorse

• Virtualizzazione

• System Recovery Facilities

• Full Data Sharing Cluster

• Funzioni di crittografia

•…

Mainframe e Virtualizzazione

Mainframe e carico misto

Disegno ottimizzato per il carico misto

•La Cache contiene molti working set contemporaneamente •La velocità del processore e’ ottimizzata dalla cache•Caratteristiche spinte di RAS •Utilizzo massimale delle risorse

Mainframe e carico misto

Disegno ottimizzato per il carico misto

•La Cache contiene molti working set contemporaneamente •La velocità del processore e’ ottimizzata dalla cache•Caratteristiche spinte di RAS •Utilizzo massimale delle risorse

Ambiente distribuito

Ambiente Mainframe

Mainframe e Partizionamento

Il Partizionamento

è la suddivisione fisica o logica delle risorse di un singolo computer in sistemi isolati e indipendenti che ospitano S.O. e software indipendenti

Il mainframe utilizza il partizionamento logico (Processor Resource /System Manager aka PR/SM ) attraverso funzionalità HW e microcode per costruire Logical Partitions indipendenti (LPARs)

Mainframe – MIF (Condivisione di I/O)

Mainframe e Workload Manager

Production w ork according to business objectives & SLAs

Optimal resource use

Full reporting for accounting & monitoring

Finite amount of physical resources

0

20

40

60

80

100

6.00 10.00 14.00 18.00 22.00 2.00

T eller AT MInternet Banking Batch

The am ount and quality o f p la tform “instrum entation” (hardware, software, arch itecture) determ ines the quality o f the solu tion

Services not provided by the p la tform w ill require additional people and m anagem ent costs

System z9 solution is unm atched in the industry

Carichi diversi concorrenti “on demand”

Obiettivi di Business (“goals”) definiti per carichi individuali

Lavori di produzione in accordo con gli obiettivi di business & SLAs

Uso ottimale delle risorse

reporting completo per accounting & monitoring

Una quantità limitata di risorse

Mainframe –Versatilità

JCL

SOA

Application server

3270

Open Standards

(TCP/IP, POSIX, JAVA)

Mainframe

Cluster di Mainframes - Parallel Sysplex

Il Parallel Sysplex

è un cluster di mainframes che operano insieme in una singola immagine di Sistema,

. Un Parallel Sysplex combina

condivisione dei dati (data sharing) e parallel computing

Consente ad un cluster di coordinare fino a 32 computers (immagini z/OS)

alta performance e alta affidabilità

Cluster di Mainframes - Parallel Sysplex

Ambiente Mainframe

•Hardware specializzato per il clustering•Connettività in fibra ottica ad alta velocità

•Bassa Latenza

•HW integrato con S.O. e sottosistemi software

Ambiente Distribuito •Non esiste hardware specializzato

• Non esiste connettività specializzata path length interamente software

• Ogni sottosistema (database, application server) è disegnato per girare su servers separati (commodity)

1. Il basso sovraccarico consente un altissima scalabilità ( fino a 32 mainframe in cluster).

2. La piu’ alta disponibilità dei sistemi

Mainframe vs Distribuito

Parallel Sysplex- Coupling Facility

La Coupling Facility implementa:

•Lock per dati sincronizzati

•Liste di dati condivisi

•Buffers per consistenza di database

Coupling Facility

•Processore dedicato con microcode specializzato

•Supportato da ISA

•Grandi quantità di memoria veloce

•Interconnessioni ad alta velocità

•Sincronismo attraverso clock hw o protocolli specializzati (STP)

•Immagini z/OS multiple in cluster coordinate da una Coupling Facility

Mainframe e Connettività (I/O Hardware)

Mainframe - Input/Output

Un Channel Path e’ un processore separato che controlla il trasferimento dei dati tra memoria centrale e Dispositivi di I/O (devices)

•Il dato che e’ letto/scritto su un mezzo esterno (Nastro Disco ,,,)• Oltre ai dati si trasferiscono Informazioni di controllo

Una Control Unit interpreta in dettaglio i comandi specifici per il device ad essa connesso es.

•Posizionamento della testina di lettura di un disco• Il riavvolgimento di un nastro •Il trascinamento di un pagina su stampante

Un device è guidato da una Control Unit.

A ciascun device e’ assegnato un numero dall’Amministratore del Sistema

Special Purpose Systems e Accelerators

EnterpriseSystem

Function

EnterpriseSystem

Function

e.g. HPC,SAO,DataPower

Riduce i CostiMigliora il total cost of system

EnterpriseSystem

SpecialPurposeSystem

Function

EnterpriseSystem

Migliora la PerformanceIIncrementa il throughput o

riduce il response time

SpecialPurposeSystem

Function

Aggiunge FunzionalitàFornisce capacità integrata ; -Esegue più efficientemente che su altri sistemi

EnterpriseSystem

SpecialPurposeSystem

AlternativeSystem

e.g. Crypto,Compression

e.g. IFL, zAAP, zIIP

EnterpriseSystem

AlternativeSystem

38

Evoluzione della Piattaforma

Server

Compute StorageMemory Network

Operating System

Software

Compute StorageMemory NetworkCompute StorageMemory Network

Operating System

Software

Server Virtualizzato

Virtualization

Virtual Server

OS

SW

Virtual Server

OS

SW

Virtual Server

OS

SW

Compute StorageMemory Network

Virtualization

Virtual Server

OS

SW

Virtual Server

OS

SW

Virtual Server

OS

SW

Virtual Server

OS

SW

Virtual Server

OS

SW

Virtual Server

OS

SW

Compute StorageMemory NetworkCompute StorageMemory Network

Cluster Virtualizzato

Mobility

Optimized for ….• Availability• Performance• Energy

Mobility

Optimized for ….• Availability• Performance• Energy

Mobility

Optimized for ….• Availability• Performance• Energy

Cluster Eterogeneo Virtualizzato

Gestione avanzata della infrastruttura IT virtualizzata

t

+

zEnterprise SystemAccelerators

• Estende ed accelera I workload System z

• Abbassa I costi per transazione mentre migliora il response time applicativo per applicazioni CPU intensive

Integrated Systems Management firmware

Application Serving Blades

• Integrazione di device logici tra risorse System z e application serving commodity devices

• Price-performance competitivo e migliore QoS per applicazioni con una stretta affinità con dati su mainframe

System z Mainframe

+Business Needs

Business ContinuitySecurity

VIRTUALIZATION

Business Assets

SOADATA MANAGEMENT

CORE TECHNOLOGYInfrastructure

• Integra, controlla e gestisce le risorse multi-sistema operativo come un unico sistema logico virtualizzato

• WLM, di sistema Security,e interfaccia di System Management su tutte le risorse

Virtualizzazione multi-architecture IBM -Vista Concettuale

System z multi-system, Configurazione di ipervisori federati

Unified Resourse Manager (URM) ospita una federazione di funzioni di gestione di piattaforma che includono: Resource monitoring- Image management -Workload management- Energy management - Availability management

* E.g.,, DataPower, Power Blades, x86_64 = Codice che interfaccia con URM

z Hardware

z/OS

z Hardware

z/OS

z Hardware

z/OS z/OS

Integrated*Non-z HW

Integrated*Non-z HW

Enterprise and Virtualization Management Software

z/OS Parallel Sysplexz/VM Hypervisor Cluster

Application Cluster Application Cluster

z/VM z/VM z/VM z/VM

LPAR LPAR LPAR LPAR LPAR LPAR LPAR LPAR

PowerVMor KVM

Application Cluster Application Cluster

Integrated*Non-z HW

Integrated*Non-z HW

URM Control Code

PowerVMor KVM

PowerVMor KVM

PowerVMor KVM

URM Control Code URM Control Code

• Integra con funzioni di gestione dell’HW e della virtualizzazione• Controlla gli ipervisori e gli agenti di gestione sulle blades• Apre l’integrazione a software di gestione a livello enterprise