Oracle für zlinux auf dem Mainframe

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1 Mittwoch, 10. November h00, Variohalle 6 Oracle für zlinux auf dem Mainframe Joachim Jaensch ORACLE Deutschland GmbH, Riesstraße 25, München Schlüsselworte: Mainframe, zseries, Oracle, z/os, zlinux 1. Einleitung Oracle hat auf dem Mainframe eine fast 20-jährige Geschichte. Dabei hat es auf dieser Plattform nie die Verbreitung erfahren, wie zum Beispiel unter Unix. Ein Grund dafür ist zum Beispiel in der starken Dominanz von DB2 auf z/os (vormals OS/390). Mit der Verfügbarkeit von Linux auf S/390 bzw. zseries Ende 1999 ergaben sich völlig neue Möglichkeiten für diese Plattform. Neben dem propritären Betriebssystem z/os konnte erstmalig auch Open-Source Software zum Einsatz kommen. Durch Einsparung von Lizenzkosten fürs Betriebssystem wird die Nutzung des Mainframes attraktiver und stellt eine Alternative zu anderen Hardware-Architekturen dar. Auf zseries kommen ausschließlich die Enterprise Server der Linux Distributoren zum Einsatz. Gegenwärtig sind das die Distributionen SuSE, RedHat und TurboLinux. Die Nutzung ist aber nicht kostenlos. Die von den Kunden geforderte Hochverfügbarkeit und der für diese Linux Server gebotenen 7x24 Stunden Support erfordern den Erwerb einer Maintenance Licence, deren Kosten aber weit unter denen fürs z/os Betriebssystem liegen. 2. Oracle Produkte auf dem Mainframe Oracle unterstützt gegenwärtig nur die Distributionen SuSE und Red Hat auf dem Mainframe. Oracle9i Release 2 ist die erste Linux-Version der Oracle Datenbank die auch für die S/390 Hardware zertifiziert wurde. Mit der Verfügbarkeit der zseries Hardware wurde Oracle9i (31-Bit) auch unter SuSE SLES8 (64-Bit) zertifiziert. Neuestes Oracle Release ist Oracle 10g für zseries Linux. Es ist eine 64-Bit Release und hebt damit bisherige Einschränkungen für die Größe nutzbarer Speicherbereiche (z.b. SGA-Größe) auf. Erwähnenswert ist weiter die Tatsache, daß unter Linux/390 bzw. zlinux neben der Enterprise Edition auch erstmals die kostengünstigere Standard Edition lizensiert werden kann.

2 17.Deutsche ORACLE-Anwenderkonferenz Database Abb. 1: Oracle für die Mainframe Plattformen Bis Version8i war auf dem Mainframe nur Oracle für OS/390 bzw. z/os verfügbar. Mit der Version 9i wurde das erste Oracle Release für Linux/390 bereitgestellt. Anfänglich ohne COBOL-Support wurde mit dem Patch Set 3 ( ) auch der COBOL Pre-Compiler bereitgestellt. Neben der Datenbank kann auch das "Transparent Gateway for DRDA" unter Linux/390 bzw. zseries Linux installiert werden. Zukünftig soll es mit Oracle Version 10g weitere Produkte unter zlinux geben (Abb. 2). Geplant ist die Bereitstellung des Oracle Application Server 10g für zlinux. Während gegenwärtig unter Oracle 9.2 nur die Komponente OC4J (Containers for J2EE) unterstützt ist, soll es dann zusätzlich Portal, Wireless, Web Cache und Identity Management geben. Möglichkeiten der Interaktion zwischen zlinux und z/os bestehen durch die unter z/os vorhandenen Oracle Gateways und Access Manager. Auf der einen Seite gestatten die Oracle Gateways einen Zugriff auf alle vorhandenen Mainframe Datenquellen unter z/os und und über die Access Manager können existierende z/os Anwendungen auf beliebige Oracle Datenbanken im Netz zugreifen. Abb. 2: Oracle Produkte für z/os und zlinux

3 3. Linux Distributionen und Oracle Versionen Das Betriebssystem Linux wird wie andere Open Source Software unter der GNU Public License (GPL) durch geprüfte Distributoren vertrieben. Für den Mainframe gibt es eine Red Hat Linux und ein Suse Linux Distribution (Abb. 3). SuSE (jetzt zu Novell gehörend) und Red Hat arbeiten dabei in enger Partnerschaft mit der IBM zusammen. Die Distributoren liefern ein fertiges Paket für eine bestimmte Hardware-Plattform aus. Alle Komponenten dieses Pakets sind ausgiebig getestet und haben ihre Funktionalität bereits unter Beweis gestellt. Der Distributor übernimmt weiterhin den Support und die Wartung für die ausgelieferte Linux Version. Die dafür erhobene Lizenzgebühr ist abhängig vom Umfang des gebotenen Services. Im Bereich von Enterprise Linux auf dem Mainframe handelt es sich dabei ausschließlich um 7*24 Stunden Support, der im Vergleich mit anderen Linuxund Hardware-Plattformen teurer ist. Linux auf dem Mainframe ist noch ein relativ junges Betriebssystem. Durch Initiative der IBM wurde es möglich, 1999 die erste Version auf S/390 bereitzustellen. Seitdem erfreut sich S/390 Linux bzw. zlinux immer größerer Beliebtheit. Im Gegensatz zu z/os (OS/390) ist Linux/390 bzw. zlinux ein reines ASCII Betriebssystem. Es handelt sich dabei um den gleichen Linux Code wie auf Intel- und RISC- Architekturen. Linux auf dem Mainframe ist nicht als Ablösung des z/os zu sehen. Beide Betriebssysteme haben ihre Stärken und Schwächen und sollten somit zusammen koexistieren. Abb. 3: Linux Distributionen und Oracle Versionen Oracle kündigte 1998 die Unterstützung von Linux auf allen Hardware-Plattformen einschließlich s/390 und zseries an. Drei Jahre später wurde die erste Oracle Version für "S/390 based Linux" als sogenanntes Developer Release über das Oracle Technologie Netzwerk ( zum kostenlosen Download angeboten. Diese Version war ein Oracle9i, Release 1 (31-Bit).

4 17.Deutsche ORACLE-Anwenderkonferenz Database Knapp drei Monate Jahr später folgte das erste Update für die 31-Bit Version und es wurde ein weiteres Developer Release Oracle9i, Release 1 in 64-Bit Architektur bereitgestellt. Im März 2002 erfolgte dann das offizielle Announcement von Oracle, eine Oracle9i, Release2 Datenbank für S/390 Hardware-Plattform noch im gleichen Jahr bereitzustellen. Die aufgeführten Oracle Aktivitäten lösten einen wahren Ansturm auf die Download Seite im OTN aus. In kurzer Zeit wurde das Developer Release mehrere hundert mal heruntergeladen. Im September 2002 war es dann soweit Oracle9i, Version war fertiggestellt. Kunden und Interessenten konnten entweder das CD-Pack bestellen oder die Software über "Oracle Store" ( herunterladen. Bis heute ist das Interesse an dieser Software ungebrochen wie die aktuelle Download Statistik beweist (Abb. 4). Abb. 4: Oracle für Linux/390 bzw. zlinux - Download Statistik 4. Technische Aspekte IBM zseries Hardware (vorher S/390 Hardware) ist speziell für eine große Anzahl unterschiedlicher Workloads geeignet. In 40 Jahren entwickelte sich diese Rechnerarchitektur zu einer Plattform, die bezüglich Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Skalierbarkeit den höchsten Anforderungen entspricht. Um eine möglichst effektive Ausnutzung der Ressourcen des Mainframes zu gewährleisten wurde schon vor Jahren das "Logical Partitioning" (LPAR) auf der Grundlage von Processor Resource/Systems Manager (PR/SM) als erstes Feature zur Virtualisierung von Hardware Ressourcen entwickelt. Eine weitere Möglichkeit der Virtualisierung ist durch das Betriebssystem z/vm gegeben. Dadurch können die physischen Ressourcen wie CPU, Speicher und I/O-Geräte auf eine Vielzahl unterschiedlicher und voneinander unabhängiger Betriebssysteme verteilt werden.

5 Linux auf dem Mainframe in den letzten zwei Jahren erheblich an Akzeptanz gewonnen. Dafür sind insbesondere die folgenden Faktoren verantwortlich: Wachsende Zahl von Softwareanbietern für zlinux Vorhandenes Unix / Linux KnowHow in den Firmen Ungenutze Mainframe Ressourcen Kompetente und zuverlässige zlinux Support-Struktur Zwang zur Kostenreduzierung Diese Punkte allein wären aber unbedeutend ohne eine starke Schlüsselrolle der IBM, die durch ihr Engagement und die klare Positionierung zu Linux auf dem Mainframe erst die notwendigen Voraussetzungen für diese Akzeptanz geschaffen hat. Positiver Nebeneffekt der Portierung von Linux auf zseries (S/390) ist die Implementierung neuer und effektiverer Algorithmen in den Linux Kernel. Beispiele dafür sind Verbesserungen in der Speicherverwaltung, dem I/O-System und im Task-Scheduler. Die Möglichkeiten der Virtualisierung über LPAR oder z/vm erschließen eine Vielzahl von Einsatz- und Konfgurationsmöglichkeiten für zlinux. Prinzipell wäre es möglich, zlinux native auf dem Mainframe laufen zu lassen. Das hat aber nur theoretischen Wert, weil damit eine zseries Maschine nicht effektiv zu betreiben wäre. Vielmehr ist die Kombination der beiden Virtualisierungsmöglichkeiten LPAR und z/vm für den Einsatz von Linux auf zseries zu interessant (Abb. 5). "IBM s zseries (mainframe) allows up to 15 Linux images (or Linux and other operating system images) to be loaded and run simultaneously on a zseries server. This consulitation is possible because of IBM s two types of virtualization technology one at the microcode level (hypervisor / LPAR) and one at the OS layer /z/vm). The first type offers native speed but limits the number of OS instances that can be run. The second allows for "virtually unlimited" scaling in the number of OS images that can run concurrently." Quelle: "Linux Is Ready", Seiten 23/24, Bloor Research North America, November, 2002 Beispiel: Vorteil: Hardware: LPAR mit einer oder mehreren dedizierten CPUs (IFL-CPUs) Software: z/vm läuft in dieser LPAR und virtualisiert seinerseits die vorhandenen Ressourcen über virtuelle Guest- Maschinen in denen dann jeweils ein Linux-Server läuft. IFL-CPU ist kostengünstiger als herkömmliche CPU für z/os Für Oracle wären nur die CPUs zu lizensieren, die über Hardware- Partitioning (LPAR) nutzbar sind.

6 17.Deutsche ORACLE-Anwenderkonferenz Database Abb. 5: Virtualization über LPAR und z/vm 5. Konfigurationen der Oracle Datenbank auf zlinux (Linux/390) Die Oracle Datenbank läuft auf dem zlinux Server unabhängig davon, wie die darunterliegende Hardware virtualisert wurde. Sie kann dabei als herkömmliche Single-Instance oder als Real Application Clusters (RAC) installiert sein (Abb. 6). Die Abbildung zeigt Oracle Datenbanken unter z/os und zlinux. Unter zlinux existieren zwei RAC Installationen, eine bei der beide zlinux Server im LPAR- Mode arbeiten und eine bei der die zlinux Server jeweils als VM Guest Maschine unter dem gleichen z/vm laufen. Zusätzlich läuft noch ein zlinux Server mit einer Single Oracle Instance. Unter z/os ist ebenfalls eine Oracle RAC Installation zu sehen. Alle Betriebssysteme sind über physische oder virtuelle HiperSockets ans Netz angebunden und können miteinander Verbindung aufnehmen. Bei Hiper- Sockets handelt es sich um ein internes Queued Direct Input Output (QDIO) Protokoll dessen Geschwindigkeit die des Gigabit Ethernet mehrfach übertrifft (Near-Zero-Latency). "Benchmarks with Linux on zseries 900 HiperSockets demonstrated four to six times more throughput than Gigabit Ethernet for batch streaming traffic, and between one and one half to three times more throuput for interactive traffic, dependent on the application environment" Quelle: "IBM eserver zseries HiperSockets: Optimizing Your Data Center Server Network", GM , IBM Corporation 2003 Den Verbund über virtuelle Hipersockets bezeichnet man unter VM auch als Guest LAN. Die Abb. 7 bis Abb. 9 zeigen dies noch etwas detailierter.

7 Abb. 6: Oracle Konfigurationen Abb. 7: Oracle RAC auf zlinux im LPAR Mode Abb. 8: Oracle RAC auf zlinux als VM Guests

8 17.Deutsche ORACLE-Anwenderkonferenz Database Abb. 9: Oracle RAC auf zlinux als VM Guests und Oracle Client auf z/os Transparent Gateway for DRDA (TG4DRDA) Neben der Datenbank, die als Enterprise oder Standard Edition installiert werden kann, ist für zlinux auch das TG4DRDA verfügbar. Wie alle Oracle Gateways dient es zur Integration fremder Datenbank- oder Datei-Systeme in die Oracle Welt. Das TG4DRDA nutzt die DRDA-Architektur der IBM. DRDA heißt Distributed Relational Database Architecture und wurde von der IBM entwickelt, um die verschiedenen DB2 Datenbanken miteinander kommunizieren zu lassen. Es hat ähnliche Funktion wie unser Oracle Net (früher SQL*Net) ist aber im Gegensatz dazu erst entstanden, als die IBM ihre verschiedenen Datenbanken auf den einzelnen Hardware-Plattformen in einer sogenannten DB2-Familie zusammengeführt hat. TG4DRDA ist dabei als Client zu sehen, der mit einem beliebigen DB2-Server Daten austauschen kann. Oracle bietet seit der Version 8i die Funktion "Heterogeneous Services" (HS) an. Damit wurde die Gateway-Funktionalität zum größten Teil in den Datenbank Kernel übernommen. Im Context von HS ist jedes Gateway ein sogenannter Agent, der die Schnittstelle zum Fremdsystem darstellt. Damit ist auch gesagt, daß keine Gateway autonom (ohne eine Oracle Datenbank) arbeiten kann. Man bezeichnet die Oracle Datenbank über die auf ein Fremdsystem zugegriffen wird auch als "Integrating Server" (Abb. 10).

9 Abb. 10: Transparent Gateway for DRDA Die Anbindung des Gateways an den DB2-Server ist heute nicht mehr nur über APPC/LU6.2 sondern auch über TCP/IP möglich. Unserer Kunden, bei denen das TG4DRDA installiert ist, nutzen fast ausschließlich das wesentlich einfacher zu konfigurierende TCP/IP Protokoll. Oracle Software Verfügbarkeit für zlinux (Linux/390) Zusammenfassend sind in Abb. 11 noch einmal alle Oracle Datenbankversionen für zlinux (Linux/390) aufgeführt, die Developer Releases und die Production Releases. Abb. 11: Oracle Datenbankversionen für zlinux (Linux/390) Häufig gibt Probleme mit der genauen Produktbezeichnung. Oracle orientiert sich dabei an der Hardware-Bezeichnung der IBM. S/390 ist dabei eine 32-Bit Architektur, bei der die Software aber nur 31-Bit zur Adressierung des Speichers nutzen kann. Bei der zseries handelt es sich um eine 64-Bit Plattform, bei der auch die Software diese 64-Bit zur Adressierung nutzen kann.

10 17.Deutsche ORACLE-Anwenderkonferenz Database Oracle stellt seine Datenbank für beide Architekturen bereit. Es gibt also: Oracle for S/390 based Linux 31-Bit Oracle for zseries based Linux 64-Bit Diese Bezeichnungen sind zu benutzen, wenn im MetaLink nach Produktinformationen gesucht wird. Es sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, daß das 31-Bit Oracle Release natürlich auch auf der 64-Bit zseries Hardware lauffähig ist. Betrachtet man nur die Production Releases, so läßt sich schon an der Version erkennen, ob es sich um 31-Bit oder 64-Bit handelt (Abb. 12). Abb. 12: Oracle Datenbankversionen für zlinux (Linux/390) Argumente für Oracle auf zlinux Bei den Argumenten für Oracle auf zlinux sind an erster Stelle die Argumente für Linux auf dem Mainframe zu nennen. Die Entscheidung für eine bestimmte Hardware- bzw. Software- Umgebung wird immer von deren Stärken und Schwächen abhängen. Der Mainframe ist eine relativ teure Umgebung. Das betrifft die Hardware und das propritäre Betriebssystem z/os. Das ist aber auch fast der einzige Nachteil. Die Plattform bietet ansonsten nur Vorteile für den Nutzer (Abb. 13). Entscheidet man sich für den Einsatz von Oracle auf zlinux profitiert man automatisch von den aufgeführten Stärken des Mainframes. Hinzu kommen Aspekte aus Sicht von Oracle, die man in die Plattformentscheidung einbeziehen muß (Abb. 14). Übereinstimmend beurteilen Analysten derzeit Linux nicht mehr nur als Betriebssystem für kleinere Server (Web-, File-, Print- und Application-Server). Durch ständige Verbesserungen der Skalierbarkeit des Kernels ist Linux heute auch in der Lage komplexere Anwendungen wie z.b. relationale Datenbanksysteme effektiv zu "handeln". Eine Reihe von Funktionen des Kernels 2.6 wurden vorab schon durch Red Hat und SuSE im Kernel 2.4 bereitgestellt (z.b. New Threading Model und Scheduling Improvements). Die Portierung von Linux auf den Mainframe durch die IBM hat Linux einen enormen Qualitätsgewinn

11 gebracht. Das engagierte Handeln der IBM in enger Zusammenarbeit mit den namhaften Distributoren haben Linux zu einer breiten Akzeptanz verholfen. Abb. 13: Argumente für Linux auf dem Mainframe Abb. 14: Argumente für Oracle auf zlinux Kontaktadresse: Joachim Jaensch ORACLE Deutschland GmbH Riesstraße 25 D München Telefon: +49(0) Fax: +49(0) Internet: