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1 Enterprise Computing Prof. Dr.-Ing. Wilhelm G. Spruth WS 2011/12 Teil 8 IRD und zbx copyright W. G. Spruth, wgs

2 Logical Partition LPAR Die System z PR/SM (Processor Resource/System Manager) Hypervisor Einrichtung verwendet ein als LPAR (Logical Partition) bezeichnetes Verfahren. Für jedes Gastbetriebssystem wird eine eigene LPAR eingerichtet. Die PR/SM Hardware stellt mehrfache (bis zu 60) getrennte reale Speicher zur Verfügung. Hypervisor implementiert in Firmware

3 LPAR # 2 reale (absolute) Adresse + FF FF FF..FF LPAR # 3 LPAR # 2 LPAR Zone Origin Register LPAR # 1 HSA PR/SM Code FF..FF FF..FF Jede CPU hat ein LPAR Relocate Register, als LPAR Zone Origin Register bezeichnet. Hier ist die Anfangsadresse des Bereiches im physischen Speicher enthalten, der dieser LPAR zugeordnet ist. Zusätzlich existiert ein Zone Limit Register. Es definiert, die maximale reale Hauptspeicheradresse, welche dieser LPAR zugeordnet ist physischer Speicher LPAR Speicherplatz-Verwaltung Basis Fall

4 zseries Ein/Ausgabe Anschluss CPU CPU CPU SAP SAP Enterprise Storage Server Hauptspeicher Kernel Kernel HSA Channel Subsystem Kanäle User Address Spaces PR/S Die HSA (Hardware System Area) ist ein Teil des System z Hauptspeichers. Sie liegt außerhalb des Adressenraums, auf den die CPUs zugreifen können. Der z196 Rechner hat eine 16 GByte große HSA. Das Channel Subsystem besteht aus SAP (System Assist) Prozessoren und Code in der HSA. Es bildet das virtuelle I/O Subsystem, mit dem der Betriebssystem Kernel glaubt zu arbeiten, auf die reale I/O Struktur ab. Es 0370 ww6 wgs 10-04

5 Intelligent Resource Director Integrated Coupling Facility zbx System z Blade Center Extension

6 Intelligent Resource Director IRD Der Intelligent Resource Director (IRD) ist eine Erweiterung der LPAR Technology. Die Erweiterungegen bestehen im Wesentlichen aus 4 Einzelkomponenten. Dynamische Verwaltung des realen Speichers LPAR CPU Management Dynamisches Channel Path Management Channel Subsystem Priority Queuing

7 LPAR # 3 LPAR # 2 LPAR # 1 HSA LPAR Speicher dynamisch ändern Aufgabe: LPAR #1 zusätzlichen realen Speicher zuordnen, und diesen entweder LPAR 2 oder LPAr#3 wegnehmen LPAR # 1 kann auf Kosten der benachbarten LPAR # 2 Speicherplatz erhalten. Es ist nicht möglich, auf Kosten der nicht benachbarten LPAR # 3 Speicherplatz zu erhalten. Jede LPAR glaubt, einen eigenen realen Speicher mit einen linearen zusammenhängenden (contiguous) Adressenraum zu besitzen.

8 Virtuelle Adresse normale Adressumsetzung Reale Adresse zusätzliche PR/SM Adressumsetzung Physische Adresse z/os Anwendungen verwenden virtuelle Adressen, die mit Hilfe von Segment- und Seitentabellen der normalen virtuellen Adressumsetzung in reale Adressen umgesetzt werden. Um allen LPARs einen zusammenhängenden (Contiguous) Adressenraum zu gewährleisten, dessen Größe aber dennoch dynamisch geändert werden kann, werden die realen Adressen nochmals mit Hilfe eines Block Tables durch eine weitere PR/SM Adressumsetzung in physische Adressen umgesetzt. Die Seiten und Rahmen der zusätzlichen PR/SM Adressumsetzung haben eine Größe von 64 Mbyte, gegenüber 4 KByte bei der normalen virtuellen Adressumsetzung.

9 LPAR # 2 reale (absolute) Adresse ff..ff LPAR # 2 Der physische Speicher wird in 64 Mbyte große Blöcke aufgeteilt. offset 26 Bit LPAR # 1 LPAR # 2 An Stelle des Zone Origin Registers existiert ein Block Table Adress Register. Dieses enthält die Anfangsadresse eines Block Tables in der HSA. LPAR # 2 LPAR # 1 HSA Block Table Adress Register PR/SM Code LPAR Block Table physischer Speicher IRD Adressumsetzung Für jede LPAR ist ein derartiger Block Table in der HSA enthalten. Die unteren 26 Bit der von einer LPAR erzeugten realen Adresse zeigen auf ein Datenfeld innehalb eines 64 MByte Blockes. Die oberen Bit der von einer LPAR erzeugten realen Adresse zeigen auf einen Eintrag des LPAR Block Tables. Dieser enthält die Anfangsadresse eines 64 MByte Blockes im physischen Speicher. Hierdurch verfügt der reale Speicher einer jeden LPAR über einen zusammenhängenden Adressenbereich, beginnend mit , obwohl dessen physischen 64 MByte große Blöcke an beliebiger Stelle in dem physischen speicher angeordnet werden können.

10

11 LPAR weights z/os kennt logische CPUs. PR/SM bildet logische CPUs auf physische CPUs ab.

12 Abbildung von logischen CPUs auf physische CPUs

13 54 CPUs, 60 LPARs 3 TByte Haupt- CPU CPU CPU CPU CPU CPU speicher Channel 14 Prozessoren Subsystem Channel Path (Kanal) FICON max 256 Protokoll Dynamic Channel Path Management (DCM) z/os kennt nur logische I/Os. S/390 Control Unit S/390 Control Unit S/390 Control Unit S/390 Control Unit ESS Dynamic Channel Path Management (DCM) passt die Channel Configuration dynamisch an sich ändernde Work Lads an. Subchannels ESS = Enterprise Storage Subsystem

14 Physical FICON Links Multiple Image Facility (MIF) Im einfachsten Fall sind die Kanäle einzelnen LPARs fest zugeordnet. Mit Hilfe der (extended) Multple Image Facility (EMIF) können Kanäle von mehreren LPARs gemeinsam genutzt werden.

15 Dynamic Channel Path Management (DCM)

16 PR/SM and LPAR Sicherheit und Isolation Zertifikat der USA Regierung:LPARs haben äquivalente Sicherheits-Eigenschaften wie physikalisch getrennte Rechner. Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) stellt IBM für den Processor Resource/System Manager (PR/SM) des Mainframes z900 das weltweit höchste Sicherheitszertifikat für einen Server aus Die Zertifizierung des BSI bescheinigt, dass Programme, die auf einem IBM eserver zseries z9 in verschiedenen logischen Partitionen (LPAR) laufen, ebenso gut voneinander isoliert sind, wie auf getrennten physikalischen Servern. Die Partitionierung weist einzelnen Applikationen und Workloads unterschiedliche Bereiche auf dem Server zu und kann diese komplett voneinander abschirmen. So können beispielsweise Web-Anwendungen und Produktionsanwendungen, die in getrennten logischen Partitionen laufen, komplett voneinander isoliert betrieben werden, obwohl sie die physischen Ressourcen des zseries Servers gemeinsam nutzen. IBM Presseinformation SG/94/2003, CeBIT 2003: 14. März

17 LPAR #1 LPAR #2 LPAR #3 HSA Inter-LPAR Communication mit Hipersocketss

18 LPAR 1 LPAR 2 Anwendung Anwendung Puffer Puffer TCP/IP TCP/IP QDIO iqdio iqdio QDIO z/os zlinux Kernel Kernel Socket Firmware Socket Verbindung Verbindung PR/SM Puffer Ethernet Puffer Adapter Ethernet Ethernet Socket bzw. Hipersocket Verbindung Da sich die LPARs wie getrennte physische Rechner verhalten, kann man jeder LPAR einen Ethernet Adapter Port zuordnen, und die beiden Ports über ein Ethernet Kabel miteinander verbinden. Das z/os Communication Manager Subsystem unterstützt eine Ethernet Verbindung mit der Queued I/O Access Method (QIO). LPARS auf dem gleichen Rechner können statt dessen idqio verwenden. Hipersockets sind Socket Verbindungen über iqdio, benutzen HSA Speicher zu Speicher Kommunikation.

19 LPAR 1 LPAR 2 LPAR 3 LPAR 4 LPAR 5 LPAR 6 LPAR 7 LPAR 8 z/os zlinux zlinux zlinux zlinux zlinux zlinux zlinux NAT VLAN 10.x.x.x VLAN PRSM IP x.x.x.1 IP x.x.x.2 Real Network Der PR/SM Hipersocket Mechanismus iqdio ist in der Lage, eine komplexe Netzwerkstruktur mittels virtueller Ethernet LANs abzubilden LPAR 2 arbeitet als externer Router für die VLANs

20 In vielen großen Unternehmen und staatlichen Organisationen existieren neben den Mainframes tausende von verteilten (distributed) Servern. Diese distributed Organisation bewirkt hohen Personalaufwand und Kosten. Trend: Distributed Server zentralisieren. Wenn möglich: Schritt 1 - Nach Linux migrieren Schritt 2 nach zlinux migrieren

21 internal Queued Direct I/O (iqdio) Die iqdio Interface stellt eine Hochgeschwindigkeits-IP-Datenkommunikation zwischen LPARs eines zseries Rechners zur Verfügung. Sie arbeitet wie eine IP-LAN Schnittstelle; der Datenaustausch erfolgt aber direkt über den Hauptspeicher. Komplexe LAN Strukturen mit mehrfachen Routern können mittels iqdio abgebildet werden.

22 Intelligent Resource Director Integrated Coupling Facility zbx

23 Beispiel Konfiguration

24 Parallel Sysplex GDPS A Geographically Dispersed Parallel Sysplex (GDPS) is the ultimate Disaster Recovery and Continuous Availability solution for a System z multi-site enterprise

25 2010 Peter Stammbach, STK 9310, 9490 StorageTek Cartridge Subsystem, 10 km HDS Hitachi Data Systems

26 z/os # 1 z/os # 2 ICF PR/SM Integrierte Coupling Facility ICF Die Coupling Facility (CF) kann statt in einem getrennten Rechner auch in einer virtuellen Maschine (LPAR) eines zseries Knotens (System) untergebracht werden, wobei in anderen Partitionen zwei oder mehr z/os Images laufen. Diese Art der CF wird als Integrated Coupling Facility (ICF) bezeichnet. Die ICF läuft auf einer oder mehreren hierfür dedizierten CPUs eines SMP. ICFs haben in den letzten Jahren zunehmend an Popularität gewonnen. Die ICF stellt CF Funktionalität ohne Coupling Links zu Verfügung. Letztere werden durch den PR/SM Hypervisor emuliert. Aus Zuverlässigkeitsgründen sollten immer mindestens 2 CFs vorhanden sein.

27 ICF Konfiguration

28 Generali April 2010

29

30 Intelligent Resource Director Integrated Coupling Facility zbx

31 There are many industry applications, where a distributed topology is the standard. Distributed environments are suited for applications where: The workload is CPU intensive Does not require high levels of data sharing Highest levels of availability are not required Distributed System Characteristics - Multiple management interfaces Redundancy required for availability On-site assembly End-user service for problem resolution

32 Many standard industry applications are only available on specific platforms, e.g. Windows, Unix, The distributed environment results in rather high complexity and administration cost.

33 9 772 Server insgesamt (Stand Oktober 2011) Beispiel Fiducia AG, Karlsruhe

34

35 Generali Rechenzentrum, Aachen, 2010

36 HP Itanium Superdome Blade

37 IBM Blade for Intel-, PowerPC- und Cell

38 IBM BladeCenter

39 Superdome 2 Cell Blade zenterprise Blade Center Extension 2 Blade Centers 2 x 14 Blades 56 CPU Chips 448 Cores z 196 zbx

40 The first rack (Rack B) in the zbx is the primary rack where one or two BladeCenter chassis and four top of rack (TOR) switches. 42U (rack units, U = 1,75 Zoll =44,45 mm )

41 Intranode Management Network Intraensemble Data Network OSD (QDI/O) OSM (INMN) OSX (IEDN)

42 ISS Internet Security Systems; HPC High Performance Computing; zbx z Blade Extension;

43 Zwei unterschiedliche Zielsetzungen 1. z/os Integration mit anwendungsorientierten Spezialprozessoren 2. Administration einer bisher verteilten (distributed) Serverkonfiguration

44 2 + 2TOR Top of Rack Switche Intranode Management Switche Intraensemble Data Switche Blade Center Blade Center 10 GbE Switche 8 Gbit/s FC Switche

45 OSD (Queued Direct Input/Output) OSM (INMN) OSX (IEDN)

46 1. HMC management network 2. Intranode Management Network 3. Intranode Management Network - extension 4. Intraensemble Data Network 5. 8 Gbps Fibre Channel attached disk storage Single node zbx ensemble

47 HiperSockets eliminates having to use I/O subsystem operations and to traverse an external network connection to communicate between logical partitions in the same z196 server. The public internet communications can be isolated across one VLAN in the intraensemble data network (IEDN).

48 The public internet communications can be isolated across one VLAN in the intraensemble data network (IEDN). It is unnecessary to implement firewalls, IP filtering, or encryption for data flowing over the IEDN.

49 Smart Analytics Optimizer WebSphere Data Power Appliance

50 Smart Analytics Optimizer Set of software and hardware that provides a cost optimized solution for running Data Warehouse and Business Intelligence queries against DB2 for z/os, retaining the data integrity, data management, security, availability and other qualities of service of the z/os environment. It. The offering is comprised of hardware and software. The software consists of the IBM Smart Analytics Optimizer for DB2 for z/os, Version 1.1 Program Product. The hardware exploits special purpose blades, hosted in a zbx. It uses the x86 technology: Two 2.93 GHz quad core processors 48 GB memory (24 GB for each quad core processor) 32 GB Solid State Drive (SDD) Netezza - FPGA Netezza kombiniert, Hardware, Firmware, Betriebssystem und Datenbank-Software um eine Lösung für nie dagewesene Analyse-Performance bereit zu stellen.

51 WebSphere DataPower Integration Appliances WebSphere DataPower Integration Appliance XI50 WebSphere DataPower XML Accelerator Appliance XA35 WebSphere DataPower Message-Routing Appliance XM70 WebSphere DataPower XML Security Gateway Appliance XS40 WebSphere DataPower B2B Gateway Appliance XB60

52 WebSphere DataPower Integration Appliance bietet transportunabhängige Transformationen zwischen den Formaten Binärdatei, unstrukturierte Textdatei und XML-Nachricht, um sichere XML-Unterstützung, Unternehmensnachrichtenbusse und Mainframe-Konnektivität zu ermöglichen. WebSphere DataPower XML Security Gateway Appliance dient der Gewährleistung der Sicherheit bei XML- und Web-Service-Transaktionen, einschließlich Verschlüsselung, Firewallfilterung, digitaler Signaturen, Schemavalidierung, WS-Security, XML-Zugriffskontrolle, XPath und detaillierter sowie detaillierte Protokollierung. WebSphere DataPower XML Accelerator Appliance beschleunigt gängige Typen der XML-Verarbeitung. Es lagert diese von Servern und Netzen aus und unternimmt eine XML-Analyse, eine Validierung des XML-Schemas, XPath-Routing, Extensible Stylesheet Language Transformations (XSLT), XML- Komprimierung und weitere grundlegende XML-Verarbeitung in Wirespeed-XML-Performance. Die WebSphere DataPower Appliance liefert Message-Routing mit vorhersagbaren Datendurchsätzen mit extrem niedriger Latenzzeit für die Verteilung von Daten. Das spezialgefertigte Gerät findet seinen Einsatz in Unternehmen im Finanzmarkt und in anderen Branchen, in denen der Geschwindigkeit der Datenbereitstellung überragende Bedeutung zukommt. Die WebSphere DataPower Appliance ist eine B2B Gateway Appliance für die Erweiterung Ihrer Infrastruktur in Richtung Businesspartner Management und AS2/AS3 Messaging. Die Appliance überzeugt durch performante Bearbeitung von AS2/AS3 Nachrichten und die strikte Umsetzung von Sicherheitsfunktionen. Das ideale B2B Gateway für Ihre DMZ.

53 Alle Books (besonders deren Distributed Converter Assembly Stromversorgungen, DCAs), alle I/O Cages und zwei redundat ausgelegte Stromversorgungen beinhalten eine Flexible Support Processor (FSP) Card, die über ein Ethernet Kabel mit dem Support Element (einem Thinkpad Laptop) verbunden sind.

54 zenterprise Node A zenterprise node is a single z196 system with 0 to 4 attached zbx racks, up to 2 Blade centers per rack, managed with the help of the Intra Node Management Network

55 zmanager Unified Resource Manager The zmanager is a key component is the zenterprise Unified Resource Management. The zmanager is firmware that executes on the Hardware Management Console and the Support Element. There are six management areas that make up zmanager: Operational controls (Operations) Virtual server lifecycle management (Virtual servers) Hypervisor management (Hypervisors) Energy management (Energy) Network management (Networks) Workload Awareness and platform performance management f:\redbooks\z196\doc06.pdf p.16

56 Ensemble with three nodes

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