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IBM Z [1] es un apellido utilizado por IBM para todas sus computadoras mainframe z/Architecture . En julio de 2017, con otra generación de productos, se cambió la familia oficial a IBM Z de IBM z Systems; La familia IBM Z ahora incluye el modelo más nuevo, IBM z16, así como z15, z14 y z13 (lanzados bajo los nombres IBM z Systems/IBM System z), los modelos IBM zEnterprise (de uso común, zEC12 y z196), los modelos IBM System z10 (de uso común, el z10 EC), los modelos IBM System z9 (de uso común, el z9EC) y los modelos IBM eServer zSeries (en uso común se refiere solo a las generaciones de mainframe z900 y z990) .
Las familias zSeries, zEnterprise, System z e IBM Z recibieron su nombre por su disponibilidad ( z significa tiempo de inactividad cero) . Los sistemas están construidos con componentes de repuesto capaces de realizar conmutaciones por error en caliente para garantizar operaciones continuas. [2]
La familia IBM Z mantiene total compatibilidad con versiones anteriores . En efecto, los sistemas actuales son descendientes directos y lineales del System/360 , anunciado en 1964, y del System/370 de la década de 1970. Muchas aplicaciones escritas para estos sistemas aún pueden ejecutarse sin modificaciones en el sistema IBM Z más nuevo más de cinco décadas después. [3]
La virtualización es necesaria de forma predeterminada en los sistemas IBM Z. La virtualización de la primera capa la proporciona el administrador del sistema y recursos del procesador (PR/SM) para implementar una o más particiones lógicas ( LPAR ). Cada LPAR admite una variedad de sistemas operativos. También se puede ejecutar un hipervisor llamado z/VM como virtualización de segunda capa en LPAR para crear tantas máquinas virtuales (VM) como recursos haya asignados a las LPAR para soportarlas. La primera capa de virtualización de IBM Z (PR/SM) permite que una máquina z ejecute una cantidad limitada de LPAR (hasta 80 en IBM z13). Estos pueden considerarse servidores virtuales "bare metal" porque PR/SM permite que las CPU se dediquen a LPAR individuales. Las LPAR z/VM asignadas dentro de las LPAR PR/SM pueden ejecutar una gran cantidad de máquinas virtuales siempre que haya CPU, memoria y recursos de E/S adecuados configurados con el sistema para el rendimiento, la capacidad y la capacidad deseados. [ cita necesaria ]
Los atributos de hardware y PR/SM de IBM Z permiten cambiar dinámicamente los recursos informáticos para satisfacer las demandas de la carga de trabajo. Los recursos de CPU y memoria se pueden agregar al sistema de forma no disruptiva y las LPAR pueden asignarlos, reconocerlos y utilizarlos dinámicamente. Los recursos de E/S, como puertos IP y SAN, también se pueden agregar dinámicamente. Están virtualizados y compartidos entre todas las LPAR. El componente de hardware que proporciona esta capacidad se denomina subsistema de canal. Cada LPAR se puede configurar para "ver" o "no ver" los puertos de E/S virtualizados para establecer el "compartimiento" o el aislamiento deseado. Esta capacidad de virtualización permite una reducción significativa de los recursos de E/S debido a su capacidad para compartirlos y aumentar la utilización. [ cita necesaria ]
PR/SM en IBM Z obtuvo la certificación de seguridad Common Criteria Assessment Assurance Level (EAL) 5+, [4] y z/VM obtuvo la certificación Common Criteria EAL4+. [5]
También se ha adaptado el hipervisor KVM de Linux . [6]
Desde que se abandonó el nombre System/390, se han lanzado varios modelos de IBM Z. Estos se pueden agrupar en familias con características arquitectónicas similares.
El mainframe IBM z16 [7] , basado en el procesador Telum , se presentó el 5 de abril de 2022. [8] Las instrucciones para la IA y las redes neuronales se describen en una nueva edición [9] de los Principios de operación de z/Architecture.
El z14 de doble marco, lanzado en julio de 2017, [13] y el marco único lanzado en abril de 2018, [14] se basan en el chip z14 , un procesador de 10 núcleos a 5,2 GHz. [15] [16] Un sistema z14 puede tener un máximo de 240 núcleos de unidad de procesamiento (PU), 170 de los cuales se pueden configurar según las especificaciones del cliente para ejecutar aplicaciones y sistemas operativos, y hasta 32 TB de matriz redundante utilizable de memoria independiente. (RAIM), algunas de las cuales se pueden configurar como Memoria Flash Virtual (VFM). Cada PU se puede caracterizar como un procesador central (CP), un procesador de firmware integrado (IFP), un procesador de instalación integrada para Linux (IFL), un procesador de información integrado (zIIP), un procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF), un procesador de asistencia del sistema adicional (SAP). ) o como repuesto. El objetivo de los sistemas IBM Z es el cifrado generalizado, ya que el procesador z14 tiene muchas funciones de criptografía asistida por hardware (AES, DES, TDES, SHA, generador de números aleatorios). [dieciséis]
Lanzado el 13 de enero de 2015, [17] [18] el z13 se basa en el chip z13 , un procesador de 8 núcleos a 5 GHz. Un sistema z13 puede tener un máximo de 168 núcleos de unidades de procesamiento (PU), 141 de los cuales se pueden configurar según las especificaciones del cliente para ejecutar aplicaciones y sistemas operativos, y hasta 10144 GiB (utilizables) de matriz redundante de memoria independiente (RAIM). . Cada PU se puede caracterizar como un procesador central (CP), un procesador de firmware integrado (IFP), un procesador de instalación integrada para Linux (IFL), un procesador de información integrado (zIIP), un procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF), un procesador de asistencia del sistema adicional ( SAP) o como repuesto. La función z Application Assist Processor (zAAP) de los procesadores zArchitecture anteriores ahora es una parte integrada del zIIP del z13. [19]
El z Systems z13s (serie 2965) se presentó el 17 de febrero de 2016 [20]
Los z13 y z13 introducen una nueva arquitectura vectorial y son los últimos servidores de z Systems que admiten la ejecución de un sistema operativo en modo de arquitectura ESA/390. [21]
Esta línea tiene dos generaciones: la primera generación, lanzada en 2010/2011 con 114 modelos de un solo bastidor ("business class") y 196 ("Enterprise class"); y lanzado en 2012/2013 de segunda generación, denominado generación 12 de la línea principal, y lanzado con dos líneas de modelos: zBC12 de bastidor único y zEC12 de bastidor doble.
El 8 de abril de 2014, en honor al 50 aniversario del mainframe System/360, IBM anunció [22] el lanzamiento de su primera solución de infraestructura convergente basada en tecnología de mainframe. Apodado IBM Enterprise Cloud System, [23] esta nueva oferta combina hardware, software y almacenamiento de mainframe de IBM en un solo sistema y está diseñada para competir con ofertas competitivas de VCE , HP y Oracle . Según IBM, es el servidor Linux más escalable disponible con soporte para hasta 6.000 [22] máquinas virtuales en un solo espacio. En junio de 2014, IBM anunció [24] que había enviado su primer sistema de nube empresarial a Vissensa, un proveedor de servicios gestionados con sede en el Reino Unido.
zEnterprise Business Class 12: zBC12 es una solución básica de un solo bastidor, se presentó en julio de 2013 y está disponible en dos modelos de hardware, el H06 y el H13 . Está diseñado para atender al segmento empresarial de rango medio y se puede configurar para ser un servidor de virtualización Linux, en una versión llamada Enterprise Linux Server. El H13 tiene 18 núcleos de procesador, con hasta 13 configurables. El H06 tiene nueve, con hasta seis configurables.
Presentado en julio de 2013, el zEnterprise BC12 se basa en un z114 mejorado, que ejecuta 18 procesadores zEC12 a 4,2 GHz y hasta 489 GB de RAM. Está disponible en dos modelos, el H06 y el H13 con uno y dos cajones de procesamiento respectivamente. El zBC12 se puede conectar al sistema de expansión zBX. IBM ofrece una versión especial de zBC12 llamada Enterprise Linux Server , [25] que ejecuta solo hosts Linux sobre su hipervisor z/VM, apuntando a grandes migraciones desde instalaciones de Linux basadas en x86 .
zEnterprise Enterprise Class 12 : zEC12 es una solución de doble bastidor de alta gama y está disponible en cinco modelos de hardware: H20, H43, H66, H89 y HA1. [26] El número de modelo se basa en la cantidad de núcleos disponibles para las cargas de trabajo del cliente. Los núcleos adicionales están reservados como repuestos, SAP e IFP.
Presentado en agosto de 2012, el zEnterprise EC12 se basa en el chip zEC12 , un procesador zArchitecture basado en CISC fuera de orden de 8 núcleos y 5,5 GHz . El zEC12 puede tener un máximo de 120 núcleos, 101 de los cuales son configurables por el cliente para ejecutar sistemas operativos y aplicaciones. [27] El número máximo de núcleos disponibles en un modelo particular de zEC12 se indica mediante el nombre del modelo. Por ejemplo, el H20 tiene hasta 20 núcleos que se pueden solicitar para uso directo del cliente, además de un tipo de núcleo de procesador de E/S especial y de repuesto, el System Assist Processor. Cada núcleo se puede caracterizar como un procesador central (CP), un procesador de instalación integrada para Linux (IFL), un procesador de asistencia de aplicaciones z (zAAP), un procesador de información integrado z10 (zIIP), un procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF) o asistencia del sistema adicional. Procesador (SAP). El zEnterprise EC12 permite hasta 3 TB (utilizables) de matriz redundante de memoria independiente (RAIM).
El EC12 tiene una capacidad total un 50% mayor que el z196 (hasta 78.000 MIPS) y admite Transactional Execution y Flash Express, SSD integrados que mejoran la paginación y otros rendimientos de E/S.
zEnterprise, anunciado en julio de 2010, con el modelo z196, fue diseñado para ofrecer tecnologías de mainframe y de servidor distribuido en un sistema integrado. El sistema zEnterprise consta de tres componentes: [28]
zEnterprise está diseñado para ampliar las capacidades del mainframe (eficiencia de gestión, asignación dinámica de recursos, facilidad de servicio) a otros sistemas y cargas de trabajo que se ejecutan en AIX en POWER7 y Microsoft Windows o Linux en x86. [29]
zEnterprise BladeCenter Extension (zBX) es un componente de infraestructura que aloja servidores IBM BladeCenter de uso general y optimizadores de carga de trabajo similares a dispositivos que se pueden administrar como si fueran un solo mainframe. El zBX admite una red interna privada de alta velocidad que lo conecta al complejo de procesamiento central, lo que reduce la necesidad de hardware de red y proporciona una seguridad inherentemente alta.
IBM zEnterprise Unified Resource Manager integra los recursos de System zy zBX como un único sistema virtualizado y proporciona gestión unificada e integrada en todo zEnterprise System. Puede identificar cuellos de botella o fallas del sistema entre sistemas dispares y, si ocurre una falla, puede reasignar dinámicamente los recursos del sistema para prevenir o reducir problemas de las aplicaciones. Unified Resource Manager proporciona monitoreo y administración de energía, administración de recursos, mayor seguridad, redes virtuales y administración de información desde una única interfaz de usuario.
zEnterprise 114 : el z114 es una solución básica de un solo bastidor, disponible en dos modelos de hardware: M05 y M10. Introducido en julio de 2011, este sistema está diseñado para extender los beneficios del sistema zEnterprise al segmento empresarial de rango medio. Al igual que el z196, el z114 es totalmente compatible con zBX y URM y también presenta elementos de diseño de servidor de misión crítica. El z114 cuenta con hasta 14 núcleos (hasta 10 configurables) con una velocidad de reloj de 3,8 GHz. El z114 tiene físicamente aproximadamente la mitad del tamaño del z196.
Este modelo puede contener hasta 14 procesadores zArchitecture basados en CISC z196 fuera de servicio que funcionan a 3,8 GHz. El z114 ofrece 130 configuraciones de capacidad en dos modelos y está diseñado para ofrecer las capacidades híbridas del sistema zEnterprise con una menor capacidad, un menor uso de energía y un precio más bajo. [30] Cada núcleo se puede caracterizar como un procesador central (CP), un procesador de instalación integrada para Linux (IFL), un procesador de asistencia de aplicaciones z (zAAP), un procesador de información integrado z10 (zIIP), un procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF) o Procesador de asistencia del sistema (SAP) adicional. El z114 admite hasta 248 GB (utilizables) de matriz redundante de memoria independiente (RAIM).
zEnterprise 196 : el z196 es una solución de doble bastidor de alta gama y está disponible en cinco modelos de hardware: M15, M32, M49, M66 y M80. El número de modelo se basa en la cantidad de núcleos disponibles para las cargas de trabajo del cliente. [31] Los núcleos adicionales están reservados como repuestos y como SAP.
El microprocesador del 196 es el chip z196 , un procesador z/Architecture de cuatro núcleos fuera de servicio basado en CISC a 5,2 GHz . El z196 puede tener un máximo de 24 procesadores dando un total de 96 núcleos, 80 de los cuales están directamente disponibles para ejecutar sistemas operativos y aplicaciones. [32] El número de núcleos disponibles en un modelo particular del z196 se indica mediante el nombre del modelo. Por ejemplo, el M15 tiene 15 núcleos disponibles para uso directo del cliente, además de núcleos de procesador de repuesto y de servicio. Cada núcleo se puede caracterizar como un procesador central (CP), un procesador de instalación integrada para Linux (IFL), un procesador de asistencia de aplicaciones z (zAAP), un procesador de información integrado z10 (zIIP), un procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF) o asistencia del sistema adicional. Procesador (SAP). zEnterprise también admite blades x86 o Power ISA conectados a través de zEnterprise BladeCenter Extension (zBX). El zEnterprise 196 permite hasta 3 TB (utilizables) de matriz redundante de memoria independiente (RAIM).
El zEnterprise z196 tiene el doble de capacidad de memoria que el z10 y una capacidad total un 60 % mayor que el z10 (hasta 52 000 MIPS). Es compatible con BladeCenter Extension (zBX) y Unified Resource Manager.
Esta generación de servidores Z admitía más memoria que los sistemas de la generación anterior y podía tener hasta 64 procesadores centrales (CP) por cuadro. El rendimiento del monoprocesador del procesador z10 de velocidad máxima fue hasta un 62 % más rápido que el del servidor z9, según el anuncio del z10 de IBM, e incluía estas otras características:
Los modelos específicos de esta familia incluyen:
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En julio de 2005, IBM anunció una nueva familia de servidores, la familia System z9 , con los servidores IBM System z9 Enterprise Class (z9 EC) y IBM System z9 Business Class (z9 BC). Los servidores System z9 ofrecían:
Los modelos específicos de esta familia incluyen:
Anunciado el 3 de octubre de 2000 y disponible el 18 de diciembre, el eServer zSeries 900 ( z900 para abreviar) fue el primero en presentar la extensión z/Architecture de 64 bits de la arquitectura S/360 , aún conservando el soporte para la versión de 31 bits. programas de direccionamiento de bits y de 24 bits que se remontan a 1964.
Los 12 o 20 procesadores Blue Flame [34] del sistema , de los cuales hasta 16 podrían usarse como procesadores centrales, están contenidos en un módulo multichip con 101 capas de vitrocerámica y 4226 pines de E/S. Cada procesador tiene 47 millones de transistores en 177 mm 2 . En comparación con el S/390 G6 anterior, la caché L1 del Blue Flame se duplica dividiéndola en 256+256 KB I+D y la caché L2 se duplica a 32 MB. El ancho de banda de E/S de los periféricos se ha triplicado a 24 GB/s, mientras que la memoria principal tiene un ancho de banda de 70 GB/s, una latencia de 150 ns y hasta 64 GB de capacidad. [35] Con una tubería de 7 etapas, Blue Flame inicialmente alcanzó 769 MHz con un proceso masivo de 180 nm, y tras el cambio a silicio sobre aislante en mayo de 2002 alcanzó 917 MHz, en el que consume 38 Watts. [36] [37]
En 2002, IBM lanzó el z800 , un mainframe de gama baja con cinco Blue Flames sincronizados a 625 MHz, de los cuales hasta cuatro pueden ser procesadores centrales, todos compartiendo una caché L2 de 8 MB. El ancho de banda de E/S es de 6 GB/s y la capacidad de memoria es de hasta 32 GB. [38]
Los mainframes z990 completamente rediseñados para la gama media y alta estuvieron disponibles en junio y octubre de 2003, respectivamente. [39] Con los primeros procesadores de mainframe CMOS superescalares de IBM , un chip de doble núcleo contenía 121 millones de transistores en 266 mm 2 y se fabricó en un proceso de 130 nm, consumiendo 55 vatios a 1,2 GHz en el z990. [40] Cada núcleo contenía un coprocesador criptográfico compatible con el estándar de cifrado de datos y SHA-1 . [41] [40]
El z990 contenía hasta 48 núcleos, de los cuales hasta 32 estaban habilitados como Procesadores Centrales. Para respaldar este aumento, el z990 fue el primer mainframe de IBM con un acceso a la memoria no uniforme , ya que sus procesadores y memoria se agruparon en hasta cuatro módulos de "libro", cada libro también contenía un caché L2 de 32 MB. [42] También fue el primero en ser capaz de desambiguar la memoria especulativa . [40] El ancho de banda máximo de E/S y la capacidad de memoria se cuadruplicaron, a 96 GB/s y 256 GB respectivamente, al igual que el número de canales de E/S mediante la introducción de los subsistemas de canales lógicos cuádruples (LCSS). Cada instancia de un sistema operativo no puede acceder a más de un LCSS, preservando así el límite de 256 canales por sistema operativo. [43] El número de particiones lógicas se duplicó a 30 y la distancia máxima de Parallel Sysplex aumentó a 100 km. Tomó algún tiempo para que un solo sistema operativo pudiera utilizar completamente el z990, ya que z/OS y z/VM sólo obtuvieron soporte para 24 procesadores en septiembre de 2004, y para 32 procesadores en junio de 2005 para z/OS y en junio de 2007 para z990. z/VM. [44] [45]
En mayo de 2004, el z890 sucedió al z800 . La capacidad de memoria y el número de núcleos se mantuvieron sin cambios con respecto al z800, pero los procesadores eran los mismos que en el z990, excepto que tenían una frecuencia de 1,0 GHz. El tamaño de la caché L2 era de 32 MB y el subsistema de E/S admitía dos LCSS y 16 GB/s de ancho de banda. [38]
En 2004, IBM amplió la idea de procesadores restringidos de menor costo (introducidos por primera vez en 2000 en forma de IFL , para uso de Linux en IBM Z únicamente) a los que no se les permite ejecutar los sistemas operativos de mainframe tradicionales ( z/OS , z/VM). , z/VSE y z/TPF ), mediante la adición de z Application Assist Processor dedicado al procesamiento de Java y XML . El IFL y el zAAP son físicamente iguales que los procesadores centrales, pero IBM cobra tarifas más bajas por su uso. En 2006, se añadió al System z9 otro tipo de procesador restringido, el procesador de información integrado z .
Los sistemas IBM zSeries se basaban en los chips z/Architecture , los procesadores multinúcleo zArchitecture basados en CISC fuera de servicio . El número máximo de núcleos disponibles en un modelo particular de zEC12 se indica mediante el nombre del modelo. Por ejemplo, el H20 tiene hasta 20 núcleos que se pueden pedir para uso directo del cliente, además de un tipo de núcleo de procesador de E/S especial y de repuesto, el System Assist Processor. Cada núcleo se puede caracterizar como un procesador central (CP), un procesador de instalación integrada para Linux (IFL), un procesador de asistencia de aplicaciones z (zAAP), un procesador de información integrado z10 (zIIP), un procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF) o asistencia del sistema adicional. Procesador (SAP).
Un libro de procesador es una tarjeta modular en los mainframes IBM que contiene procesadores, memoria y conexiones de E/S. [46] [47] Un módulo multichip está soldado en cada libro de procesador para el modelo z196. [48]
El proceso de pedido típico del mainframe IBM Z moderno parece una compra de servicio [49] o un arrendamiento; [50] el mainframe es un complejo de programa/hardware que se alquila para una carga de trabajo del sistema y (en la mayoría de los casos) se pueden desbloquear capacidades adicionales del sistema después de un pago adicional.
Los modelos z15, z14, z13, zEC12, zBC12, z114 y z196 son compatibles con los sistemas operativos IBM: z/OS , z/VM , z/VSE y z/TPF . Otros sistemas operativos disponibles incluyen Linux en IBM Z , como Red Hat Enterprise Linux 6 y SUSE Linux Enterprise Server 11 . [51] En noviembre de 2011, IBM introdujo la compatibilidad con Microsoft Windows Server 2008 a través de blades basados en procesadores x86 que se conectan a zEnterprise BladeCenter Extension (zBX) de IBM. El zBX también es compatible con IBM WebSphere DataPower Integrated Appliance XI50 para zEnterprise (DataPower XI50z).
El sistema zEnterprise admite una extensión zEnterprise BladeCenter (zBX) opcional. Esta infraestructura complementaria admite conmutadores redundantes en la parte superior del bastidor, fuentes de alimentación redundantes, ventiladores adicionales y chasis IBM BladeCenter . Este chasis complementario permite que los servidores blade POWER7 y x86 se integren y administren desde el mainframe. [52] Una instalación de gameframe en Hoplon Infotainment es un ejemplo de mainframe híbrido.
El zBX admite hasta 112 módulos blade. [53] El zBX y el servidor System Z están conectados mediante una conexión Ethernet redundante y segura de 10 Gigabit , lo que proporciona una red de datos privada. También hay una conexión Ethernet de 1 Gigabit para gestión.
zEnterprise Unified Resource Manager (zManager) permite virtualizar las plataformas zBX compatibles en un único sistema para su gestión. También permite priorizar ciertas cargas de trabajo en el sistema. El administrador de recursos puede monitorear las distintas plataformas en busca de signos de cuellos de botella o fallas y modificar el sistema general para recuperarse, manteniendo una calidad de nivel de servicio específica. [54]
El zEC12 y el z196 admiten refrigeración líquida externa. Los clientes tienen la opción de comprar su unidad central con un intercambiador de calor enfriado por agua. [55]
Cada PU (unidad de procesador) comprada se caracteriza por pertenecer a una variedad de tipos:
También es posible ejecutar una carga de trabajo elegible para zAAP en zIIP si no hay zAAP habilitados. IBM no impone ningún cargo de software por el trabajo que se envía en procesadores zAAP y zIIP.
La adición de IFL, zAAP, zIIP, ICF, SAP o IFP no cambia la configuración de capacidad del sistema ni su clasificación de MSU , solo los CP lo hacen.
{{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda ){{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda ){{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda ){{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )Existen latencias adicionales y restricciones de ancho de banda cuando una CPU accede a la memoria en un libro no local.
Esto lo entienden las aplicaciones que fueron diseñadas para un entorno de acceso a memoria no uniforme (NUMA).
El z14 Modelo ZR1 y LinuxONE Rockhopper II ponen las capacidades de los sistemas mainframe Z14 de IBM anunciados el año pasado en un diseño de marco único de 19 pulgadas estándar de la industria....
