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メインフレーム
 

メインフレーム

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1964年4月7日にIBM ...

1964年4月7日にIBM System360が発表されました。今年で、メインフレームは、50周年を向かえます。ひと頃のような伸びはありませんが、ミッション・クリティカルなアプリケーションを中心に、今でも根強い需要があります。また、昨今は、PCサーバーの増加でTCOが大幅に増大したことにともない、これらを数百、数千の単位で大規模に集約できる基盤として、新たな需要を掘り起こしています。

メインフレームは、今のIT時代を生みだす重要な切っ掛けを与えたシステムです。ITビジネスに関わる上で、メインフレームについての常識は、基本ともいえる知識です。そもそも、メインフレームとは、どんなシステムなのか、PCとは何が違うのかなどを初心者の方にも説明できるようにまとめました。

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    メインフレーム メインフレーム Presentation Transcript

    • NetCommerce 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce  本資料の著作権は、ネットコマース株式会社と株式会社アプライド・ マーケティングに帰属します。但し、ソリューション営業塾参加者及び参 加者が帰属する会社が、本資料をそのまま、または改変して使用する ことができます。  なお、本資料を参加者以外の第三者に提供する場合、その内容につ いての責任は負いかねますので、ご了承ください。 メインフレーム Main Frame
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce ITプラットフォームの歴史/サーバーの視点からITプラットフォームの歴史/サーバーの視点から 業務別専用機 業務別専用機 業務別専用機 業務別専用機 集中システム 集中システム分散システム 分散システム IBM System/360 アーキテクチャ 自由の獲得 TCO増大への対処 PC 1980~ ミニコン オフコン エンジニアリング ワークステーション 汎用機 メインフレーム UNIXサーバー PC PCサーバー Intel   アーキテクチャ 汎用機 メインフレーム 次世代型 データセンター 2010~ PC+SMD (Smart Mobile Device) クラウド コンピューティング 汎用機 メインフレーム PCサーバー PCサーバー PCサーバー ~1964.4.7 汎用機 メインフレーム IBM System/360 DEC VAX11/780 ダウンサイジング
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームとは
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームとは/特徴と種類 日立 AP8800E 富士通 Server GS21 NEC ACOS i-PX IBM zEnterprise IBM互換系 IBM非互換系 UNISYS ClearPath Server メインフレーム (Main Frame) i-PX7900 Ø  独自CMOS Ø  ACOS-6(ワード系) Ø  独自CMOS Ø  SYSTEM/360以降 の全コード Ø  Linux、ACS、AIX Ø  独自CMOS Ø  OSIV/MSP、OSIV/XSP Ø  AVM,UXP/M Ø  独自CMOS Ø  OS2000(スペリー系) Ø  MCP(バローズ系) Ø  Windows,Linux ii-PX7300 Ø  Xeon Ø  ACOS-2(バイト系) Ø  ACOS4サブセット Ø  HP-UX、Windows、Linux Ø  独自CMOS Ø  VOS1,VOSK,VOS3/US Ø  VMS/AS(HI-UX/M) i-PX9000 Ø  Itanium2 Ø  ACOS-4(バイト系) Ø  HP-UX、Windows、Linux Reliability (信頼性)   故障しにくいこと Availability (可用性)   高い稼働率を維持できること Serviceability (保守性)   障害が発生した場合に迅速に復旧できること Integrity (保全性)   データが矛盾を起こさずに一貫性を保っていること Security (安全性)   機密性が高く、不正アクセスがなされにくいこと RASIS RAS 企業活動を支える 基幹業務システムとして 絶対に止められない 信頼性・可用性・保守性を 究極まで高めたシステム
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce Reliability (信頼性)   故障しにくいこと Availability (可用性)   高い稼働率を維持できること Serviceability (保守性)   障害が発生した場合に迅速に復旧できること Integrity (保全性)   データが矛盾を起こさずに一貫性を保っていること Security (安全性)   機密性が高く、不正アクセスがなされにくいこと メインフレームとは/適用業務と処理形態 RASIS RAS 企業活動を支える 基幹業務システムとして 絶対に止められない 信頼性・可用性・保守性を 究極まで高めたシステム 基幹業務システム(例)   航空:座席予約・チケット処理   銀行:勘定系、情報系   製造業など:部品管理、在庫管理、生産管理、
           受発注処理、経理、給与、人事など 処理形態   集中処理が中心   アプリは、バッチ処理とオンライン処理に大別
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce サーバーの種類と棲み分け ¡  高い信頼性・可用性・堅牢性 ¡  高いI/O性能(特にバッチ処理), 高い拡張性 ¡  システム・ライフサイクルが長い(互換性・継続性の維持) ü  コスト高になる傾向、柔軟性の不足、スキル継承の問題 ¡  高いCPU性能と拡張性 ¡  オープン性とシステム柔軟性 ¡  ハードウェア、ソフトウェアなどの選択肢が多い ü  PCサーバーと差がなくなりつつある、コスト高になる傾向 ¡  低コスト、高いコストパフォーマンス ¡  小さく始められる、台数を並べて拡張性を確保 ¡  ハードウェア、ソフトウェアなどの選択肢が多い ü  台数が増えコスト増大、トラブル率が高い、ライフサイクル短い メインフレーム UNIXサーバー PCサーバー R A S 何ができるかではなく、業務に求められる要件に応じてプラットフォームを選定 高 低
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの名称 メインフレーム(Mainframe、M/F) 周辺機器や端末などを含めたシステム全体の中核をなすことが多いためと言われる。ミニコン ピュータや、更にはUNIXサーバやパーソナルコンピュータなどと区別する場合に使用。 汎用コンピュータ(汎用機、general/all purpose computer/machine) System/360登場以前の専用コンピュータ(専用機)と対比させた用語。厳密にはメインフレーム であっても商用計算と科学技術計算を兼ねないものは汎用コンピュータとは呼べない。現在では 一般のUNIXサーバやパーソナルコンピュータも用途は汎用だが、通常は含めない。 大型コンピュータ(Large computer) 筐体、金額、構築されるシステム規模などによる分類で、ミニコンピュータやオフィスコン ピュータなどの中型(ミッドレンジ、Midrange)や、ワークステーションやパーソナルコン ピュータなどの小型(Small)と対比させた用語。スーパーコンピュータや超並列サーバなど、実際 にはより大型なコンピュータもあるが、一般には、これを含めない。 ホストコンピュータ(ホスト、Host computer) 本来は端末(ターミナル)との対比語。分散システムとの対比語としても使われる。メインフ レーム系の技術や技術者を「ホスト系」、分散システムの技術や技術者を「オープン系」と呼ぶ 場合も多い。 エンタープライズサーバ (Enterprise Server) 企業の基幹業務に耐える信頼性を持つサーバの総称。ただしメインフレーム以外も含まれる。 企業の基幹業務などに利用される大規模なコンピュータの総称。明確な区別はない。
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレーム市場 の規模と動向
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの市場規模 http://www.idcjapan.co.jp/Press/Current/20131031Apr.html http://www.idcjapan.co.jp/Press/Current/20130508Apr.html v 2013年の市場規模は、前年比5.6%減の4,205億円 v 2017年の市場規模は、3,761億円。2012年~2017年の年間平均成長率は、マイナス3.3% v 今後、クラウドおよびインターネットビジネスの拡大に伴い、x86サーバーが市場をけん引 v 2012年、国内ハイエンドサーバー市場はIBMがトップ。安定したメインフレーム出荷が奏功。 v 2012年の国内ハイエンドサーバー市場規模は1,559億円。2007年の市場規模の63.4%に縮小。 v 今後は、ビックデータ等の成長市場に対応したソリューションの強化により、ワークロードを増加させ、 出荷額減少を抑える施策が重要 メインフレームは、ハードだけで世界で5000億円、日本で1000億円 v  世界のメインフレーム・ハードウェア市場は5000億円、内2割が日本 v  IBMは、メインフレーム市場において世界シェアの約8割、日本のシェアは約3割 v  日本市場は世界の中でも特異である
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの国内出荷状況 UNIX メインフレーム IAサーバー v 台数ベースでは0.1%だが、売上高 に占める割合は21%。 v 競争・代替は少なく、利益率は、 IAサーバーに比べて大幅に高い。 安定した収益源。 v 大企業や金融機関を中心に安定し た需要を維持。 台数ベース 金額ベース 金額単位:百万円電子情報技術産業協会(平成25年8月8日)レポートを加工
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 性能の変遷と競合状況 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 z900 z990 z9ec z10ec z196 zxxx 770 MHz 1.2 GHz 1.7 GHz 4.4 GHz 5.2 GHz 5.5 GHz 2000 z900 189nm SOI 16コア 完全64ビット
 z/アーキテクチャー 2003 z990 130nm SOI 32コア スーパースカラー
 モジュラーSMP 2005 z9 EC 90nm SOI 54コア システム・レベルの
 拡張性 2008 z10 EC 65nm SOI 64コア 高クロック・コア 3レベル・キャッシュ 2010 z196 45nm SOI 80コア OOOコア eDRAMキャッシュ RAIMメモリー zBX統合 2012 zEC12 32nm SOI 101コア 拡張OOOコア eDRAMキャッシュ拡張 PCIeフラッシュ・メモリー スケーラビリティーのための
 アーキテクチャー拡張 1000 0 2000 3000 4000 5000 MHz 6000 *1) Itanium2はターボ・ブースト・テクノロジーにより1.85Ghzで動作可能 l  クロック比では5.7%の伸び l  単体プロセッサーの処理能力は約1.25倍 (約1,200→1,500PCI) l  筺体全体処理性能は約1.5倍(約52,000→約78,000PCI) HPなど Intel Itanium2 1.73GHz Fujitsu/Oracle SPARC64 VII+ 3.0 GHz *1)
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce CPU性能の向上 ES900 1台 = 250MIPS 1993年 2003年 2012年 z990 1コア = 450MIPS zEC12 1台 = 78000MIPS 312倍
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce The  BUNCH“(束) Burroughs,UNIVAC,NCR,CDC,Honeywell GE,RCA 撤退 メインフレームの歴史(1) 汎用機の黎明 IBMと7人の小人たち Burroughs,CDC,GE,Honeywell,NCR,RCA,UNIVAC UNIVAC1 世界初の商用コンピューター 1951 IBM 709 世界初の商用汎用コンピューター 1957 IBM System360 世界初の汎用コンピューター 1964 IBM System370 1970 アーキテクチャ の採用
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの歴史(2) アーキテクチャー登場の意味 業務ごとの専用機 l  技術計算専用 l  事務計算専用 l  ・・・ IBM System 360以前のコンピューター l  業務ごとにたくさんのコンピューターが必要 l  プログラムの相互利用ができなす l  デバイスの相互利用ができない 単 一 処 理 クローズド戦略 (ブラックボックス) 単独競争 コスト低下 適用領域の拡大 顧客資産の保護 ビジネス・コンピューター市場の形成と拡大 汎用機 ひとつの コンピューターで 全ての業務に対応 アーキテクチャーの登場 l  複数のコンピューターを統合 l  小型から大型までプログラムの互換性を保証 l  デバイスの互換性を保証 IBM System 360 1964 オープン戦略 (アーキテクチャー公開) エコシステム 多 重 処 理
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce   コンピューター本体や周辺機器、プログラムなどの開発方法の   標準化を図りも開発生産性向上、外部開発の促進、コスト削減 標準化された技術仕様 コンピューター・システムをハードウェア、汎用オペレーティング・システム、アプリケーションに区分、 それぞれの機能と共に、各境界条件やインターフェイスを定義し、その技術情報を公開。 メインフレームの歴史(3) アーキテクチャーとは System/360 System/370 ESA/370 System/370 XA ESA/390 Zアーキテクチャー アーキ テクチャー 仮想マシン 仮想ストレージ(MVS) 動的サブチャンネル データイン・メモリー ESCON/FICON 並列シスプレックス HiperSockets IDR 24bits/16MB 31bits/2GB 64Bits/18.4EB System 370 308X 309X System z System 360 汎用機の登場 1964年4月7日 BX メインフレーム UNIX、PCサー バーの統合
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの歴史(4) アーキテクチャーとオープン化 ブラックボックス 業務ソフトウェア 制御ソフトウェア ハードウェア l  全てをベンダー各社が独自設計・独自 開発 l  外部仕様(インターフェイス)や内部仕 様(プログラム・コードや実装方法)は 非公開 l  全てを独自技術で作り、競争優位を 確立、顧客を囲い込み 設計 開発 公開 レベル 競争 戦略 ~1964 メインフレーム以前 アーキテクチャー アプリケーション オペレーティング・システム ハードウェア l  全てをベンダー各社が独自設計・独自 開発 l  外部仕様のみを公開、内部仕様は非 公開 l  コンポーネントを独自技術で作り競争 優位 l  互換グループの拡大による市場全体 で顧客を囲い込み 1964  ~   メインフレーム、IAなど オープン アプリケーション オペレーティング・システム ハードウェア l  全てをベンダー各社が独自設計・独自 開発 l  コミュニティでの共同設計・共同開発 l  外部仕様、内部仕様の全てを公開 l  標準化推進役として存在感 l  互換グループ拡大による市場全体で 顧客を囲い込み l  実装や応用で競合優位 1984 ~   Linux、MySQL、OSSなど
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce アーキテクチャーの変遷 プロセッサー性能 密度と処理能力  : 2倍/2年 ストレージー性能 IOPSとレイテンシ   : 3倍/2年 ネットワーク性能 ネットワーク帯域 :10倍/5年 ほとんどのシステムは、モジュラー型に変わって⾏行行く 高速化されたネットワークで コンポーネントを連結させる 伝統的なシステム・デザイン 最近のシステム・デザイン 旧メインフレーム・パーソナルコンピュータなど 新メインフレーム・クラウドなど
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの内部構造 Book 3Book 1 Memory x16 PCIe Gen2 8 GBps Memory Memory Memory Book 0 Book 2 PCIe switch OSA-Express4S PCIe (8x) PCIe (8x) HCA2 (8x) PCIe switch PCIe switch FICON Express8S PCIe switch 4 GB/s PCIe Gen2 x8 … SC1, SC0 (FBC) PU PU PU PU PU PU SC1, SC0 (FBC) PU PU PU PU PU PU SC1, SC0 (FBC) PU PU PU PU PU PU SC1, SC0 (FBC) PU PU PU PU PU PU PCIe I/O ドロワー 6 GBps HCA2 (8x) IFB-MP RII IFB-MP FICON Express8 2 GBps mSTI Channels 1 GBps mSTI 2 GBps mSTI Ports 2GBps mSTI FPGA FPGA RII IFB-MPIFB-MP OSA-Express3 I/O ケージ および I/O ドロワー RII RII Fabric-based Architecture / Fabric Interconnect (モジュールを超高速ネットワークで結合)
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの 機能と特徴 以下、IBMのメインフレームを中心に解説いたします。
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce あらゆる企業内サーバー資源の統合 メインフレームとオープン・システムの違い ミッションクリティカルな 基幹業務システムの安定稼働 複数かつ多様な業務システム の効率的・同時安定的稼働 信頼性と可用性の確保 安心の担保 互換性の確保による顧客資産 の保護 l  単一業務/1システムを前提とし、CPUやメモ リーなどの部分的ワークロード管理 l  CPUによるI/O処理で資源利用の非効率 l  SWによる仮想化、資源の固定的配分 l  ハードウェア停止時間の最小化 l  ハードウェア障害に伴う計画外停止レベルの 連続可用性の追求 l  操作ログ、メッセージ・レベルの問題判別 l  ソフトウェアとハードの依存、互換性の限界 l  OSとミドルの個別開発、互換性連携問題 l  スケールアップの限界、スケールアウト対応 l  別ソフトによるクラスタリング機能の実現 l  ネットワーク経由で脆弱性を攻撃しスーパー ユーザーに昇格さえできれば、システムの完全 に支配可能という構造的限界 単一業務処理の高速化 を起点とした開発の歴史 オープンシステムエンタープライズ・サーバー に求められる要件 l  複数業務/1システムを前提とし、ハードからミ ドルウェアまで連携した総合的ワークード管理 l  チャネルによる計算とI/Oの分離 l  HWによる仮想化と資源の動的再配分 l  アプリケーション停止時間の最小化 l  システム保守による計画停止も含めた連続可 用性の追求 l  プロセス・レベルのログ収集と問題判別 l  マイクロコードによる上位互換性の保証 l  OSとミドルの一体開発による互換性の保証 l  広範なスケールアップによる能力強化 l  設置場所をまたがるシステムをひとつのシステ ムとして稼働させ、高可用性を実現する機能 をOSの機能として実装 l  セキュアOSにて、外部侵入・支配不可能 複数業務処理の効率化 を起点とした開発の歴史 メインフレーム
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce l  受発注処理 l  販売管理 l  在庫管理 l  ・・・ メインフレームに求められてきたこと/基幹業務システム ひとつひとつの処理やデータ構造は単純で定型的 大量で、業務間で複雑に絡み合い、時間的制約 多様な処理要件 異なる負荷特性 基幹系業務システム 外部記憶 装置 中央演算装置 主記憶装置 高価で、限られたシステム資源 できるだけ多くのユーザーが、 同時に、効率よく、確実に・・・ 大量印刷 大量データ 入力 Ø 大量の処理 Ø 多重・高速 Ø 終了期限設定 バッチ処理 ü 売上げ計算 ü 振込み処理 ü 部品表展開 Ø 高速処理 Ø 高速応答 Ø オンライン オンライン・リアルタイム処理 ü 預金引き出し ü 座席予約 ü 検索・照会
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームに求められてきたこと/RAS 基幹系業務システム 信頼性 Reliability 可用性 Availability 保守性 Serviceability ハードウェアやソフトウェアの 故障やトラブルの頻度が少ない あるいは故障やトラブルの 継続する期間が短いこと 使い続けることができること 保守が容易であること、 あるいは、保守に際して システムを停止させる期間が 短かったり、不要にできること 製品の品質 冗長化や障害の局所化 無停止保守やモジュール化 サーバーはHP 仮想化はXen DBMSはOracle 単体の完成度は高くても 組み合わせ全体や管理、運用 を誰が保証するのか? オープン・システム の限界 ひとつのメーカーが、システム全体の組み合わせを保証 高品質、冗長化、無停止などを追求してきた歴史
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce あらゆる企業内サーバー資源の 統合と運用の自動化による TCOの削減 メインフレームに求められてきたこと/特徴と機能 ミッションクリティカルな 基幹業務システムの 安定稼働 複数かつ多様な業務システムの効率的・同時安定的稼働 ワークロード管理 チャネル サブシステム ハードウェア による仮想化 完全な安心の担保 クラスタリング セキュアOS 卓越した 信頼性と可用性 の確保 ハード・os・ミドル による連続可用性 計画停止も含む 連続可用性 プロセス・レベル の障害判別 互換性の確保 による 顧客資産の保護 マイクロコード による上位互換 OSに統合された 運用管理 きめ細かな スケールアップ
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 複数かつ多様な業務システムの効率的・同時安定的稼働 UNIX/PCサーバーメインフレーム Ø  複数業務処理/1システムを念頭に開発 Ø  OS、TPモニター(CICS/IMS)、DBMSの境界をまた がったワークロード管理 Ø  CPUに加えメモリーやI/Oの優先順位も管理 Ø  パーティションをまたがる資源の割振り Ø  ポリシーベースのパフォーマンス目標を管理 Ø  単一業務処理/1サーバを念頭に開発 Ø  CPUと実メモリーだけというように部分的なサ ポートしか行われていない(HP-UXにおいて CPUを対象として実現されている) Ø  限られた一部の機能をパッケージ・ソフトウェ アによる。OSの基本機能ではない ワークロード管理 Ø  I/Oの制御をOSから切り離し、専用プロセッサ(チャ ネル・サブシステム)に処理を移管 Ø  一つの重いI/O要求が発生しても、OSは併行してタ スク処理可能。著しいレスポンスの低下を回避 Ø  I/O要求が発生するとWIO(Wait I/O)状態とな り、CPU側でビジー状態ではないにもかかわ らず、CPUを使用できず Ø  高負荷が重なるとI/O処理ができずレスポンス が低下 動的チャネル サブシステム Ø  ハードウェア(マイクロコード)で仮想化機能を提供し オーバーヘッドを極小化(LPAR) Ø  業務によるシステム資源の使用状況をOS が監視 を行い、設定条件に応じて自律的に資源を再配分 (IRD) ハードウェア による仮想化 Ø  仮想サーバーを設定するパーティションの単 位がプロセッサー単位/ハードウェアのノード 単位等、多くの制限 Ø  動的なシステム資源の再配分機能なし(HP- UXは対応) メインフレームの特徴と機能
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの特徴と機能/ワークロード管理 処理特性の異なるプログラムをハードウェア資源のバランスを取 りながら同時並行的に、効率よく稼動させるための機能ワークロード管理 UNIXやPCサーバで 典型的に見られる現象 オンライン系のプログラムが単独で稼動している場合に良好なパフォー マンスを発揮していても、裏でバッチ系プログラムを走らせたとたんに、 オンライン系プログラムのレスポンスタイムが極端に悪化する。 Ø  プロセッサやI/Oなどのハードウェア資源の不足 Ø  複数プログラム間の資源バランス適切調整が困難 処理の優先順位を 変更するだけでは 解決困難 オンライン系プログラムの優先順位を単純に上げただけでは、 バッチ系プログラムが、いつまで経っても完了しない スターベーション IRD(Intelligent Resource Director)WLM (Workload Manager)
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの特徴と機能/ワークロード管理 処理特性の異なるプログラムをハードウェア資源のバランスを取 りながら同時並行的に、効率よく稼動させるための機能ワークロード管理 チャネル・サブシステム オンライン オンライン バッチ WLM(Workload Manager) 応答時間0.5秒 応答時間1.5秒 終了時間朝6時 論 理 区 画 IRD(Intelligent Resource Director) ポリシーを満た すようにシステ ム資源の配分を 動的に調整 論理区画 (LPAR)をまたぎ システム全体の 資源の配分を 動的に調整 ポリシー・ベースでパフォーマンスの最適化を実現 l  パフォーマンス目標(レスポンスタイムやバッチの完了時間)を設定 l  パフォーマンス目標を可能な限り満たせるように、優先順位を動的に調節
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの特徴と機能/動的チャネル・サブシステム ?  メインフレームのCPUは高速ではないのに、高負荷時にも安定稼動し一定の応答時間が得られる ?  オープン系のCPUは高速なのに、負荷がある時点に達すると急速にスループットが低下する Ø 接続経路が高負荷(ビジー)な場合には別経路を選択して使用 Ø I/Oの飛び越し(優先度の高いI/O要求が来た場合、実行中の他のI/Oに優先して結果を返す)など I/Oの基本設計 の違い チャネル I/O専用プロセッサ(最大1024個) I/Oに伴う CPUの負荷を軽減 Ø I/Oの制御をOSから切り離し、上記の 専用プロセッサに任せている。 Ø 一つの重いI/O要求が発生しても、OS は併行してタスク処理を進める。 Ø 著しいレスポンスの低下を回避できる。 Ø I/O要求が発生するとWIO(Wait I/O)状態 となり、CPU側でビジー状態ではないに もかかわらず、資源が使えなくなる。 Ø 高速CPUを用いても、I/O処理が重い、 高負荷等の事象が重なると必然的にレス ポンスが低下する。 メインフレーム系 オープン系 VS
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの特徴と機能/動的チャネル・サブシステム CPU 業務ロジックの処理 SAP System Assist Processor I/O処理の準備 データ転送 動的チャネル サブシステム CPU 業務ロジックの処理 I/O処理の準備 データ転送 業務ロジックの処 理とI/O処理を非 同期に実行 入出力の経路を 使用状況に応じ て動的に選択 業務ロジックとI/ O処理をCPUで 実行 ひとつの経路で 入出力を行う メインフレーム UNIX/PCサーバー
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレーム 高価なハードウェア資源を 機能や特徴を損なわず 効率的に使いたいという コスト効率面での要件 オープン系システム サーバーやディスクが多くなり、 複雑になりすぎたので サーバーの台数を減らして 簡素化したいという運用面の要件 メインフレームの特徴と機能/仮想化 アプリケーション OS ハイパーバイザー ハードウェア 仮想化 仮想化仮想化 仮想化 仮想化 オーバーヘッドの減少 仮想化支援機能 Intel-VT,AMD-V TCO TCA 仮想化
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 「サーバー仮想化」の歴史 1970 1980 1985 19901975 1995 2000 20102005 メインフレームの仮想マシン(VM)技術 メインフレームのLPAR技術 UNIXの LPAR技術 IAの VM技術 1967 1988 2001 1997 v サーバーの仮想化技術の長い歴史(1967〜) Ø  サーバー仮想化はIBMメインフレーム長い歴史の中で 培われたもの v メインフレームからUNIX(RISC)環境へ Ø  メインフレームで実現されていた高度な仮想化技術は 2000年前後からオープン系プラットフォームに移植 v そしてIAサーバー環境へ Ø  IAサーバーで仮想化が実用的なものとして取りざたさ れるようになったのは、ここ数年 IBM System/360 モデル  67
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 削 減 削 減 「サーバー仮想化」 狙いの違い 部門やユーザー毎に、自分たち専用の コンピューターを導入したい。 高価で、複数台購入できない。 一台の物理マシンを、ソフト的に複数 台のコンピューターに見せかけ、それぞ れを専用マシンとして利用させる メインフレーム 増え続けるTCOを、削減したい。 安価になり、既存のマシンを増強せず 台数を増やすことで能力増強をし続け た結果、導入台数が増えてしまった。 複数の物理マシンを、一台の物理マシ ンをソフト的に複数台のマシンに見せ かける技術で、物理的に集約する。 課題 問題 解決策 仮想マシン 仮想マシン 仮想マシン 分割 仮想マシン 仮想マシン 仮想マシン 集約 高価 オープン系サーバー オープン系サーバー オープン系サーバー 安価
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 卓越した信頼性と可用性の確保 UNIX/PCサーバーメインフレーム メインフレームの特徴と機能 Ø  アプリケーション・レベルの停止時間の最少化 Ø  CPU やメモリーといった主要部品を冗長化 Ø  ハードウェアに加えOSやミドルウェア、ストレージの 組合わせで99.999%の可用性を実現 Ø  ハードウェア障害によるシステム停止時間の 最少化 Ø  ハードウェア・レベルの冗長化 ハード・os・ミドル による連続可用性 Ø  システムの保守に必要な計画停止を含めた連続可 用性の向上を追及 Ø  単なるハードウェア部品の冗長化だけではなく、 ハードウェアからOS、ミドルウェアにおいてシステム の稼働状況を監視し、障害発生時には速やかな通 知と回復処理を実行 Ø  システム障害による計画外停止の最小化 Ø  ハードウェアの冗長化や仮想サーバーによ FT/yperAにて実行 計画停止も含む 連続可用性 Ø  徹底した監視機能とログの記録機能により、システ ム障害時、どのユーザーのどのプロセスが原因に なったかを特定可能 Ø  過去の障害情報がサポート・センターのデータベー スに蓄積。類似の事例から対応策を迅速に解明 Ø  操作ログやエラー・メッセージは1部の機能に ついて提供されており、問題の原因を特定す るには不充分 プロセス・レベル の障害判別
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの特徴と機能/信頼性と可用性を確保する方法 33 SPOF : Single Point of Failure MTBF : Mean Time Between Failure 高額であっても 高度なRASを必要としている用途に適用 SPOF になる箇所 を作らない MTBF 35年以上 (実績) 同じ障害を 二度と発生 させない v  エラー自動修正(ECCメモリ) v  保護キー v  故障部品を稼動中に取換え v  計画停止を含を連続可用性 v  2重電源 v  バッテリ・バックアップ機構 v  CPU故障時の自動切換え v  CPU演算回路2重化 v  障害をプロセスレベルで判別 v  保守情報を全世界で共有 CPU メモリー 電  源 稼働時 保 守 障 害 対 応
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 互換性の確保による顧客資産の保護 UNIX/PCサーバーメインフレーム メインフレームの特徴と機能 Ø  CPUとOSの中間にマイクロコードを介在させ、両者 のテクノロジー進化のギャップを吸収し、上位/下 位の両互換を保証 Ø  CPUが変わっても、OSやアプリケーションの変更が 不要 Ø  新しいサーバーを使用する場合には、最新の OS 環境が要求され、アプリケーションによっ ては充分な互換性が提供されない マイクロコード による上位互換 Ø  OS に、オペレーティング・システムの基本機能に加 えてシステムの運用管理に必要な各種機能をコン ポーネントとして搭載 Ø  システム移行時でも、既存の組み合わせに対して メーカーが互換性を保証 Ø  運用管理機能を別のパッケージ・ソフトウェア を使用するケースが一般的 Ø  サーバー環境の移行時には、OSと各種運用 管理製品の組合わせや機能の差異について 制限が発生 (例えばシステム監視を実施する パッケージ・ソフトウェアが新しく採用するOS の環境に適合していないなど)。 OSに統合された 運用管理 Ø  必要に応じて、きめ細かくスケール・アップ Ø  搭載するプロセッサー数や業務要件が必要とする 処理能力に適合した幅広いモデルを提供 Ø  能力増強や移行パスに基づくアップグレードが一般 的 Ø  製品ラインアップは整っているが、初期に導入 を行った機器からのアップグレードが、行われ ることはあまりない きめ細かな スケールアップ
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの特徴と機能/マイクロコード ソフトウェア ハードウェア CPU回路 Wired  Logic方式 IA系、その他 1命令 → 1回路 ソフトウェア ハードウェア CPU回路 マイクロコード (ファームウェア) Micro-programming方式 長期に使い続けることを前提に 上位互換、下位互換と テクノロジー進化への対応 を同時に実現 UNICODE変換、HiperSockets プロセッサー・ユニットの切り替え ソート処理 など マイクロコードによる仮想化 1命令 → 1マイクロコード → 1~複数の回路 仮想化 機能等 最新メインフレームでもS/360のプログラム・コードが、変更なしにそのまま稼働 Ø CPUとOSの中間にマイクロコードを介在させ、両者のテクノロジー進化のギャップを吸収、互換を保証 Ø CPUが変わっても、OSやアプリケーションの変更が不要 アーキテクチャー アーキテクチャー
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 完全な安心の担保 UNIX/PCサーバーメインフレーム メインフレームの特徴と機能 Ø  ユーザーやプログラムは、自分以外のアドレス空間 は原則アクセス不可能。スーパーユーザーは存在 しない Ø  ユーザーやプログラムは、自分用に指定されたスト レージ装置以外は、アクセス不可能 Ø  マイクロコードにアクセス不可能 Ø  ネットワーク経由で進入後、脆弱性を攻撃し スーパーユーザーに昇格さえできれば、その コンピュータは完全に支配下に置ける セキュアOS Ø  複数のシステムをひとつの論理的な業務サーバー として機能 Ø  プロセッサーだけではなく、I/Oを含めたシステム構 成全体の冗長化や設置場所をまたがるシステムを ひとつのシステムとして稼働させ、高可用性を実現 する機能をOSの機能として実装 Ø  クラスタリング技術は進化をしているが、シス テム間を接続する通信経路がイーサネットな どのTCP/IPネットワークを使用することが多く、 通信の効率化が課題 Ø  別のパッケージ・ソフトウェアにて実装 クラスタリング 並列シスプレックス
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの特徴と機能/クラスタリング l  メインフレームでは複数のOSが同一の磁気ディスク装置を共有(シェアー)する事は一般的。 l  整合性を保つためのキャッシュやロックなどの排他制御は、OSレベルで実現(IBM IRLM、並列シスプ レックスなど)。 l  ミドルウェアのクラスタリング機能(IBM XRFなど)を組み合わせた場合は、障害発生時にディスクやプロ セスの引継ぎをする事なく、待機系(アクティブスタンバイ)が瞬時に処理を引き継ぎ、ユーザーには瞬 間的な業務停止も見せない。 l  障害機で処理中であったトランザクションも、TPモニタのログから可能な限り復元し引き継ぐ事ができる。 単体構成 ディスクの二重化構成 (HyperSwap) クラスター構成 (Parallel Sysplex) 広域分散クラスター構成 (Geographically Dispersed Parallel Sysplex ) 完全ノンストップ・コンピューティング環境の実現
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームの特徴と機能/クラスタリング 最大32台 シングル システムイメージ 並列シスプレックス Parallel Sysplex l  待機系ではなく全てが本番系として稼働し、接続台数に比例して処理能力をスケールアウト l  障害時、保守時の停止に際し、他機が実行を自動的に引き継ぎシステム全体の停止を回避
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 最初から企業などの大規模組織での使用を考慮したセキュリティ設計 メインフレームの機能(6) セキュリティ n ユーザーやプログラムは、自分以外のアドレス空間は原則アクセス不可能 Ø  ハードウェアでフラグを持っている。他に起動しているアドレス空間(プロセス)を知る事も不可能 Ø  アドレス空間同士の連携はCSAなどメモリ上のデータ域か、SSIなど極めて特殊な権限事前登録後の 特定アドレス間のみ。 Ø  オープン系では通常、ネットワーク経由で進入後、脆弱性を攻撃しスーパーユーザーに昇格さえでき れば、そのコンピュータは完全に支配下に置ける。メインフレームの場合は、仮に同様の攻撃に成功 しても、1アドレス空間しか支配できず、他のアドレス空間や他のデータセットへの読み書きもでき ず、システム全体の管理ユーザーにもなれない。 n ユーザーやプログラムは、自分用に指定されたストレージ装置以外は、アクセス不可能 Ø  ジョブ制御言語(JCL)で指定されたデータセット以外は存在を知る事も不可能。 Ø  動的割当(ダイナミック・アロケーション)も基本的には同様。 n システム権限が分散されている Ø  OS管理ユーザー、データ管理ユーザーなどが別々に設定できる。 Ø  オープン系のようなスーパーユーザーは存在しない。いわゆるセキュアOS。 Ø  運用上もプログラマーとオペレーターは分離されている(プログラマーはOSのコマンドは使わない、 オペレーターはプログラムを書くことはない) n ソフトウェアからマイクロコードにアクセスする事はできない Ø  論理パーティション(LPAR)間のTCP/IP通信を仮想化した場合、メモリ間となり筐体外に出ない
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレーム Linux
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームを利用することの意義 Linuxサーバー としての需要拡大
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームを利用することの意義 メインフレーム  (IBMz) z/VM Linux Linux Linux Linux Linuxをメインフレームで 稼働させることの意義 サーバー統合 高い信頼性や可用性、無停止 での保守性・拡張性による障害 時のリスクを最小化 高いI/O処理性能により、I/Oの ボトルネックを解消し、スルー プットを高速化 洗練された運用管理や障害検 知・対応機能を利用 数百という数のサーバを高効率 に統合 PCサーバーにはできない 高度な運用品質
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce メインフレームLinuxによるサーバー統合 メインフレーム系アプリ との高速連携 高い効率・信頼性の高い システム・プラットフォーム 効率の良いバッチプログラム Nobel SUSE Linux Enterprise Server Red Hat Enterprise Linux LPAR / VM + HiperSockets (マイクロコードによる論理的高速通信)
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce サーバーの統合化の実際 サーバーの統合 既存資産の継承 Ø 1機能1サーバー Ø 冗長化構成 Ø ネットワーク接続 分散サーバーの統合 SMTP POP IMAP LDAP Anti V Web Linux Linux Linux Linux Linux Linux HW HW HW HW HW HW ー SMTP POP IMAP LDAP Anti V Web Linux Linux Linux Linux Linux Linux ー HiperSockets 単一システム として運用・管理 基幹システムと分散システムとの統合 レガシー SOA MVS Linux ー CrossMemory Web Linux Ø 高速アクセス Ø 運用管理の一元化 Ø 最新・オープン機能の活用 ハイエンドUNIXサーバーの統合 Ø 高性能 Ø 高信頼性 Ø 無停止 Ø I/Oオーバーヘッド Ø ワークロード管理 など 仮想マシン: 数台から数十台 仮想マシン: 数十台から数百台 内部の超高速ネットワークおよび論理ネットワーク(HiperSockets)により、ネットワーク機器の調達コストを大幅削減
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce サーバーの統合化の実際/効果 n  30台のメインフレーム   130サーバー/1メインフレーム n  40万人のユーザー n  3900台の分散サーバー n  40万人のユーザー Ø  TCO 60~75% 削減 Ø  消費電力 80% 削減 Ø  設置スペース 85% 削減 2007年8月1日 IBMサーバー集約計画 分散サーバーと メインフレームLinuxのTCO比較 メインフレームLinux統合 による削減効果
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce SDEとメインフレーム •  オープンなAPIでプログラム可能なインフラにより、 ソリューション・プロバイダーの幅広いエコシステム を促進 •  アプリケーション特性や最適な利利⽤用可能資源に基づき 、動的に資源配分されるワークロード •  分析を活⽤用したコンプライアンス・チェックでセキュ リティー脅威やビジネス・リスクを軽減 •  インフラの課題に即時対応し、ビジネスの要請への応 答性を⾼高めるための継続的な最適化 •  サービス提供の効率率率性向上とコスト抑制のためIT資 源を積極的に管理理 ワークロード定義 ワークロード最適化 資源の抽象化  &  最適化 コンピュート SDC ストレージ SDS ネットワーク SDN 管理理の簡素化 動的統合  –  即時対応  –  ⾃自動最適化                          (Simplified)                (Responsive)                      (Adaptive) オープンな業界標準  API Software Defined Environment 個別のシステムをプログラミングするように、一元的にプログラミングできるITインフラストラクチャーがあったらどうで しょうか?それは、個々のハードウェアに依存せず、手動で管理する必要のない、ソフトウェアによって全てが制御できる ITインフラストラクチャーであり、最も適切なリソースによって自動的にワークロードが処理されるITインフラストラク チャーです(日本IBMのホームページより)。
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce SDEとメインフレーム System  z PureSystems System  Storage Power  Systems System  x IaaS Federation Self Service Portal Service Catalog Image Tooling Virtual Application Virtual Systems Virtual Appliances Metering Chargeback Approvals Cloud  User   Automation, Management & Security IT  Admin   Open Stack IAAS API Workload Optimized Systems Software Defined Environment Compute     Networking     Storage  
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 補足資料
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 補足資料(1) メインフレームで使用されている言語 l  Javaは急速に増加しつつあるが、大規模処理における高速性を一部犠牲にせざるを得ない面があ る(但し、Java仮想機械の性能向上には各社ともOSぐるみで力を入れている)。 l  C言語やC++もメインフレームには余り向いているとは言えないが、取り入れざるを得ないとい うのが実情であろう。 l  メインフレーム向けCOBOLは最近ではXMLの構文解析などWeb用機能の向上に注力している (オブジェクト指向COBOLの国際規格も定められている)。特に、メインフレームの大規模 (バッチ)処理とCOBOLの親和性は高いので、COBOLは今でも中核言語であり、今後も外すこ とはできないと考えられる。 l  数値計算、科学技術及び工学分野などではFortranも健在である。ただ、もともとビジネス分野と 比べてメインフレームでの業務規模が小さいので目立たないだけである。Fortranはいわゆるスー パーコンピュータでは一種の“標準語”である。 l  PL/Iは現在でも用いられているが、新規システムの開発には余り用いられず、レガシーの感が否 めない。  85% :COBOL      7% :アセンブリ言語、C言語、C++      5% :PL/I      3% :Java、その他 Wikipedia より
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 補足資料(2) レガシーマイグレーションの方法 レガシー・マイグレーションにおける4つの方法の移行対象部分の違い レガシー・マイグレーションの方法は「ラッピング」,「リホスト」,「リライト」,「リエン ジニアリング」の4つに大きく分けられる。ラッピングは基本的にメインフレームをそのままの状 態で残す。リホスト,リライト,リエンジニアリングはどれもメインフレームを撤廃するが, ソースコードと業務ロジック(業務の流れや処理の方法)の移行法が異なる http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20051013/222701/
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 補足資料(3) レガシーマイグレーション上の考慮点 Wikipedia より
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 補足資料(4) 稼働率 修理可能な系・機器・部品などが、ある特定の瞬間に機能を維持している確率(瞬間稼働率)、 または規定の時間で機能を維持している確率(平均稼働率)のこと。 稼働率Aと動作可能時間(MTBF)、動作不能時間(MTTR)の関係は以下のようになる。  稼働率    動作不能時間 99.999% 5分15秒 99.99% 52分34秒 99.9% 8時間46分 99% 3日15時間36分 A = MTBF MTBF+MTTR 年間停止時間
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 補足資料(5) 専用プロセッサ l  z/OS, z/VSEプロセッサ(CP : Central Processor) l  Linux専用プロセッサ  (IFL: Integrated Facility for Linux) l  Java専用プロセッサ  (zAAP : System z10 Application Assist Processor) l  DB専用プロセッー  (zIIP: System z10 Integrated Information Processor) l  結合機構    (ICF : Internal Coupling Facility) l  入出力専用プロセッサ(SAP:System Support Processor) 予備 64PU  (Processor Unit) ~3361 I/Oプロセッサー  (Processor Unit) + Ø  負荷の分散 Ø  パフォーマンスの最適化 Ø  ライセンス料金の低減 仮想ネットワーク(HiperSokets) IBM System Z
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 補足資料(6) IBM System/360以前のシステム
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce 補足資料(7)メインフレームの分割技術 - LPAR と VM 55 n 論理分割 (ロジカル・パーティショニング、LPAR) Ø ハードウェアの物理的、電気的な境界に関係なくライセンス内部コード (マイク ロコード)、ファームウェアなどのハードウェアと OS の中間層で分割する手法 l 物理分割よりも分割単位が小さく柔軟 l OS などのソフトウェアでは区画の定義は行わない Ø 区画ごとの独立性は高い(軍事レベルのEAL5認証) l ある区画の障害 (ハードウェア、ソフトウェア) がほかの区画におよぶ可能 性は少ない l 区画間でのプロセッサーや I/O パスなどのリソース共有が可能な場合が ある Ø 標準機能(無料で利用できる) Ø 最大区画数は60個  稼動OS数が上記を超える場合は下記のz/VMを使用 n ソフトウェア分割 (ソフトウェア・パーティショニング、z/VM) Ø システム・ソフトウェアによって複数の OS を稼働させる手法 Ø リソースのもっとも柔軟かつ効率的な利用を実現 (実装に依存) l 区画間でメモリーも含めたリソースの共有が可能 Ø ソフトウェア料金が必要 Ø 区画数は事実上無制限(数百個以上実現可能) Ø ダンプ、トレース、デバッグ、運用管理など、メリットは多い System z z/VM Guest1 zLinux Guest2 z/OS Guestn zLinux System z LPAR1 zLinux LPAR2 z/OS LPAR60 z/VM PR/SM ・・・・・ ・・・・・ HW SW HW SW
    • 2009-2014,all rights reserved by NetCommerce56 n  IBM、IBM ロゴ、ibm.comは、世界の多くの国で登録されたInternational Business Machines Corporationの商標です。 n  インテル, Intel, Intelロゴ, Intel Inside, Intel Insideロゴ, Intel Centrino, Intel Centrinoロゴ, Celeron, Intel Xeon, Intel SpeedStep, Itanium, およびPentium は Intel Corporationまたは子会社の米国およびその他の国における商標または登録商標です。 n  Linuxは、Linus Torvaldsの米国およびその他の国における登録商標です。 n  Microsoft, Windows, Windows NT および Windowsロゴは Microsoft Corporationの米国およびその他の国における商標です。 n  ITILは英国Office of Government Commerceの登録商標および共同体登録商標であって、米国特許商標庁にて登録されています。 n  UNIXはThe Open Groupの米国およびその他の国における登録商標です。 n  Cell Broadband Engineは、Sony Computer Entertainment, Inc.の米国およびその他の国における商標であり、同社の許諾を受けて使用しています。 n  JavaおよびすべてのJava関連の商標およびロゴは Oracleやその関連会社の米国およびその他の国における商標または登録商標です。 n  Linear Tape-Open, LTO, LTOロゴ, UltriumおよびUltriumロゴは、HP, IBM Corp.およびQuantumの米国およびその他の国における商標です。 n  富士通の商標およびロゴ、製品名は、富士通株式会社の商標です。 n  日立の商標およびロゴ、製品名は、日立製作所株式会社の商標です。 n  NECの商標およびロゴ、製品名は、日本電気株式会社の商標です。 n  UNISYSの商標およびロゴ、製品名は、米国Unisys Corporationおよび日本ユニシス株式会社の商標です。 n  他の会社名、製品名およびサービス名等はそれぞれ各社の商標。