IBM zEnterprise

IBM zEnterprise — это семейство мейнфреймов (высокопроизводительных серверов корпоративного класса), выпускавшееся компанией IBM с 2010 по 2015 год. Линейка пришла на смену системам IBM System z10 и была заменена архитектурой IBM z13. Основное назначение zEnterprise — обеспечение высокой доступности, отказоустойчивости и производительности для критически важных транзакционных систем, баз данных и виртуализированных сред в крупных корпорациях, банках, государственных учреждениях и страховых компаниях.

История

Разработка семейства zEnterprise началась в середине 2000-х годов как часть стратегии IBM по унификации корпоративных вычислительных платформ. Предшествующая линейка System z10 (2008 год) уже поддерживала смешанные рабочие нагрузки, но требовала отдельных серверов для разных операционных систем. В 2010 году IBM представила концепцию «гибридного мейнфрейма», объединяющего на одной платформе процессоры z/Architecture, процессоры POWER7 (для Linux) и опционально процессоры x86 (для Windows).

Первый анонс состоялся 22 июля 2010 года. Выход на рынок был приурочен к 45-летию мейнфреймов IBM (System/360). В 2011 году были выпущены обновлённые модели с увеличенным объёмом памяти и новыми процессорами. В 2012 году IBM представила модель zEnterprise BC12 (Business Class), ориентированную на средний бизнес. Последним значительным обновлением стало внедрение процессоров zEC12 в 2012 году, которые обеспечили прирост производительности до 50% по сравнению с предыдущим поколением.

В 2015 году IBM завершила выпуск zEnterprise, заменив его системой IBM z13, которая использовала процессоры на 22-нм техпроцессе и поддерживала до 10 терабайт оперативной памяти.

Архитектура и устройство

Процессоры

Основой zEnterprise были многокристальные процессоры на базе архитектуры z/Architecture. В моделях использовались:

• z196 — 4-ядерный процессор, тактовая частота 5,2 ГГц, 45-нм техпроцесс. Впервые в мейнфреймах IBM применена технология Simultaneous Multithreading (SMT), позволяющая обрабатывать до двух потоков на ядро.
• zEC12 — 6-ядерный процессор, тактовая частота 5,5 ГГц, 32-нм техпроцесс. Внедрена поддержка кэш-памяти L3 объёмом 48 МБ на кристалл и улучшенная поддержка криптографических операций.

Каждый процессор имел выделенный кэш L1 (64 КБ на инструкции и 64 КБ на данные) и L2 (1,5 МБ на ядро). Максимальная конфигурация поддерживала до 80 процессорных ядер (включая запасные для горячей замены).

Память и подсистема ввода-вывода

Системы zEnterprise поддерживали до 3 ТБ оперативной памяти (в модели EC12) с коррекцией ошибок (ECC) и технологией «горячей замены». Для подключения внешних устройств использовались каналы:

• FICON (Fibre Connection) — для подключения дисковых массивов и ленточных библиотек;
• OSA-Express (Open Systems Adapter) — для сетевых подключений Ethernet (1/10 Гбит/с);
• HiperSockets — виртуальные сетевые каналы между логическими разделами (LPAR) без физических интерфейсов.

Управление и виртуализация

Ключевой особенностью zEnterprise была поддержка гипервизора PR/SM (Processor Resource/Systems Manager), который позволял создавать до 60 логических разделов (LPAR) на одном сервере. Каждый LPAR мог работать под управлением собственной операционной системы: z/OS, z/VM, Linux on z Systems, z/VSE или z/TPF. В модели zEnterprise 196 также была реализована поддержка «унифицированного управления» через IBM Unified Resource Manager, который объединял управление мейнфреймом и подключёнными серверами POWER7 и x86.

Модельный ряд

Семейство zEnterprise включало три основные модели, различавшиеся производительностью, ценой и целевым рынком:

Модели EC12 и BC12 были последними в линейке; в 2015 году их заменили системы z13.

Операционные системы и программное обеспечение

zEnterprise поддерживала все основные операционные системы для мейнфреймов IBM:

• z/OS — основная ОС для транзакционных систем (CICS, IMS, DB2) и пакетной обработки;
• z/VM — гипервизор для виртуализации, позволяющий запускать сотни виртуальных машин Linux;
• Linux on z Systems — дистрибутивы SUSE Linux Enterprise Server и Red Hat Enterprise Linux, оптимизированные для z/Architecture;
• z/VSE — ОС для устаревших приложений (в основном в страховых компаниях);
• z/TPF — высокопроизводительная ОС для систем обработки транзакций в реальном времени (авиабилеты, банки).

Программное обеспечение IBM для zEnterprise включало:

• IBM DB2 — реляционная СУБД;
• IBM CICS — транзакционный монитор;
• IBM IMS — иерархическая СУБД;
• IBM WebSphere Application Server — сервер приложений Java;
• IBM z/OSMF — инструмент управления и мониторинга.

Применение

Системы zEnterprise использовались в следующих сферах:

• Банковское дело — обработка транзакций, расчётно-кассовое обслуживание, кредитные системы, платежные шлюзы. Например, Сбербанк России использовал zEnterprise для критически важных систем.
• Страхование — управление полисами, расчёт премий, обработка страховых случаев.
• Государственное управление — налоговые системы, пенсионные фонды, системы социального обеспечения.
• Транспорт — системы бронирования авиабилетов (например, Amadeus, Sabre), управление железнодорожными перевозками.
• Розничная торговля — обработка заказов, управление запасами, системы лояльности.
• Облачные вычисления — предоставление виртуальных машин и контейнеров на базе Linux.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Высокая отказоустойчивость — аппаратная избыточность, горячая замена компонентов, время безотказной работы (MTBF) до 30 лет.
• Производительность — до 50 000 транзакций в секунду (в эталонных тестах TPC-C).
• Виртуализация — возможность запуска сотен виртуальных машин на одном сервере.
• Безопасность — аппаратное шифрование, изоляция LPAR, сертификация по стандартам FIPS 140-2 и Common Criteria EAL5+.
• Поддержка устаревших систем — обратная совместимость с приложениями для z/OS и z/VSE.

Недостатки

• Высокая стоимость — начальная цена zEnterprise 196 составляла от 1,5 до 5 миллионов долларов США в зависимости от конфигурации.
• Сложность эксплуатации — требует квалифицированных специалистов, знающих z/OS и аппаратуру мейнфреймов.
• Ограниченная масштабируемость — максимальная производительность фиксирована на уровне одной системы; для увеличения мощности требуется покупка нового сервера.
• Энергопотребление — до 40 кВт на систему, что требует специальных серверных помещений с системами охлаждения.

Интересные факты

• Система zEnterprise 196 стала первым мейнфреймом IBM, официально поддерживающим процессоры POWER7 для Linux, что позволило объединить на одной платформе два разных архитектурных семейства.
• В 2011 году IBM объявила, что на zEnterprise 196 была достигнута рекордная производительность в тесте SPECjEnterprise2010 — 10 000 операций в секунду.
• Технология «горячей замены» процессоров в zEnterprise позволяла заменять неисправные ядра без остановки работы системы, что критически важно для банковских систем.

Критика

Основные претензии к zEnterprise со стороны аналитиков и ИТ-специалистов касались:

• Закрытости экосистемы — привязка к проприетарному программному обеспечению IBM и сложность интеграции с открытыми стандартами (например, Kubernetes).
• Высокой стоимости владения — лицензирование ПО IBM (z/OS, DB2, CICS) требовало значительных ежегодных платежей, что делало мейнфреймы экономически невыгодными для многих организаций.
• Отсутствия поддержки современных технологий — в отличие от x86-серверов, zEnterprise не поддерживала GPU-ускорители и NVMe-накопители.

Источники

• IBM Redbooks: «IBM zEnterprise 196 Technical Guide» (2010)
• IBM Redbooks: «IBM zEnterprise EC12 Technical Guide» (2012)
• IBM Corporation: «IBM zEnterprise 196 Announcement Letter» (2010)
• «Mainframe Evolution: From System/360 to zEnterprise» — IBM Systems Magazine, 2011
• «TPC-C Benchmark Results for IBM zEnterprise 196» — Transaction Processing Performance Council, 2011
• «SPECjEnterprise2010 Benchmark Results» — Standard Performance Evaluation Corporation, 2011