大型机

大型机，或者称大型主机，英文名mainframe。大型机使用专用的处理器指令集、操作系统和应用软件。大型机一词，最初是指装在非常大的带框铁盒子里的大型计算机系统，以用来同小一些的迷你机和微型机有所区别。大多数时候它却是指system/360开始的一系列的IBM计算机。这个词也可以用来指由其他厂商，如Amdahl,HitachiDataSystems(HDS)制造的兼容的系统。有些人用这个词来指IBM的AS/400或者iSeries系统，这种用法是不恰当的；因为即使IBM自己也只把这些系列的机器看作中等型号的服务器，而不是大型机。

1、应用范围

在国内，随着银行、保险、证券、航空、铁道部、海关等行业的处理信息需求量猛增，对处理速度要求越来越高，要求响应时间越来越短，在这种情况下这些行业对大型机的需求只增不减。

从全球来看，美国、加拿大的大部分行业都在使用大型机作为服务器，大型机应用人才需求逐年增长。

从国内市场来看，IBM大型机已经在金融、制造、交通等行业得到广泛应用。

2、风雨征程

尽管现在一台普通的桌面电脑就已经拥有了和IBM研发的第一台大型计算机System/360(以下简称S/360)相媲美的性能，但在四十年前，S/360是无可争辩的开启了一个新的运算时代。从美国“阿波罗登月计划”的成功到全球商业模式的变换，无一离得开大型机的功劳。

在四月七日，IBM公司大举庆祝S/360的四十岁生日，在硬件更新换代越来越迅速的IT世界里，四十年已经是一个让人觉得非常久远的数字了。在1964年4月7日，IBM投入巨资研发的S/360正式面世，并由此开始了“蓝色巨人”的辉煌历程。

直至今日，还是有不少人(包括IBM的内部人士)认为当年投入50亿美元(相当于目前的300亿美元)的巨资来研发大型计算机是一个非常冒险的决策，要知道当时IBM的年度收入仅仅为32亿美元。

即使是在S/360的研发工作完成了之后，IBM内部也没有任何一个人能看到这台庞然大物的发展前景。“一开始时根本没有任何机构对S/360感兴趣。四月份我们没有买出一台大型机，五月份没有，六月份也没有，到了七月份，我们不由得担心是不是花了五十个亿得来的只是无人问津的机器。”S/360的首席工程师BobEvans回忆起当时的情景时如是说。

“到了七月底，终于买出了第一台S/360，然后订单就从来没有停止过。银行、保险公司、航空公司和*机构都开始发现大型机真的能帮他们解决很多问题。总而言之，S/360最终的销售情况比我们所能想像的要好得多。”已经退休的BobEvans在庆祝宴会上接受法新社的记者采访时这样描述自己当年如释重负的心情。

从1964年底始，大型机就成了“蓝色巨人”最为畅销的产品，IBM公司的年度销售额也从1964年的32亿美元跃升到1970年的75亿美元。在2003年，IBM最新推出的z890大型机单一机种全球的销售额就达到了42亿美元，占总营业额的约5%，如果考虑到相关的软件和服务业务，与大型主机相关的销售收入在公司营业额中的比例将上升到25%，占了公司全部利润的45%。

在被问及大型机的发展前景时，IBM公司负责相关业务的市场主管ColleenMartin说：“恐龙也是经历了一段非常漫长的年代后才最终绝种的，而大型机则是计算机世界中的恐龙。在未来的四十年内，大型机仍将会不断的改进并为全球的企业提供更为卓越的运算性能。”

在这一点上，作为S/360之父的Evans有着不同的见解，他认为互联网、个人电脑和服务器三者的联合运用将会取代大型机，属于大型机的辉煌时代已经成为过去了。

3、发展史

1994年，IBM公布了System/390并行系统综合体产品，它包括了耦合器、S/390并行事务服务器、高速耦合链路以及软件功能增强。并行系统综合体设计用于提供应用的持续可用性、减少或消除计划的应用程序,并且能够扩展到实际上不受限的容量。

1995年，互补金属氧化物半导体（CMOS）所支持的处理器引入到了大型机环境，为现代大型机技术设定了新的路径图。CMOS芯片需要的电力比只使用一种类型晶体管的芯片要少。

1998年，IBM引入了System/390第5代服务器。Turbo型号突破了1000个MIPS的障碍,使它成为世界上最强大的主机之一。

1999年，IBM引入了System/390第6代服务器。它是第一个使用IBM创新的铜芯片技术的企业服务器2000年IBM公布了IBMeServerz系列900,它是从头构建的第一个以电子商务作为其主要功能的IBM主机。z系列主机构建用于处理不可预测的电子商务需求,使得数千个服务器能够在同一个机箱中运作。IBM还向z/OS引入了新的64位操作系统。

2003年，IBM公布了eServerz系列990,它是世界上最复杂的服务器、eServer系列的新旗舰产品。它为动态地平衡关键应用提供了均衡的、高度安全的平台,并且是投入了4年时间和超过10亿美元所得到的成果。运行z/OS1。4的z990上的每秒SSL交易量增加到11000。

2004年，IBM公布了新的IBMeServerz系列890。eServerz890有一些新的选择方案,用于帮助更好地管理软件成本和设计用于提供简化、响应能力更好的基础架构的创新技术。z890保留了System/360包容每一位用户的每种需求这一传统,并为中型企业提供了64年4月7日,诞生了第一台IBM大型机（SYSTEM/360,简称S/360）。这项投资50亿美元的投资,被证实是一项启动创新商业运作的历史性变革。

2006年，IBM向全球正式推出专门针对中端用户、具有突破意义的IBMSystemz9BusinessClass大型主机。此外，IBM还宣布增加Systemz9EnterpriseClass（IBMSystemz9109）服务器新功能,以强化系统的业务灵活性。

2008年，IBM宣布推出Systemz10大型主机以帮助客户创建一个全新企业级数据中心。凭借新的设计,Systemz10通过显著提升性能、降低用电与冷却成本,以及占地空间需求,从而大幅度提升数据中心的效率。同时,它提供了无与伦比的安全水平,并通过自动化管理和自动跟踪IT资源来响应不断变化的业务需求。

IBMSystemz10企业级服务器（z10EC柜式）专业为企业级业务需求设计的世界一流的企业级服务器。z10EC为企业发展和大规模整合,实现更高的IT安全性、弹性和可用性,以及降低IT风险提供了全新的性能和容量,同时引入了即时资源分配来响应不断变化的业务需求。

2010年7月，IBM宣布推出zEnterprise大型主机服务器和一个全新设计的系统,该系统能够允许大型主机、POWER7和Systemx服务器上的工作负载共享资源,并作为一个单一的、虚拟的系统进行管理。全新的大型主机也是迄今为止最强大、且最具能源效率的大型主机。

4、大型机的工作

大型主机的工作一般分为两类：批处理和在线交易处理，其中包括基于网站的应用，如下图所示：

大型机的工作

批处理

大型主机的一个主要优点是其处理来自高速外存设备的万亿数据并正确输出的能力。例如，大型主机可以帮助银行等金融机构处理季度报告并且客户公开（例如公民季度股票或养老金，*的财政结算等）；大型主机系统还可以帮助零售店核算每日销售报告，供零售商参考。

完成以上工作的都是批处理程序。他们在没有用户干扰的情况下在主机上运行。一个如上批处理作业可以持续运行几个小时。通常在大型主机上而不在分布式系统上运行批处理，是因为分布式系统通常缺少：

足够的数据存储空间；

有效的处理能力或整合能力；

对系统资源和任务分配的复合系统范围内管理

大型主机操作系统通常装备精密的任务分配软件，使得数据中心的员工能够提交，管理，跟踪批作业的执行和输出。

批处理有如下特点：

处理大量的输入数据，记录存储访问并产生大量输出。

虽然对响应时间要求不高，但是批处理经常要求在批窗口中完成，并且这段时间在线活动不怎么多并且服务标准协议来描述。

产生大量的用户信息。

一个事先预订的批处理包括预先建立的一系列的执行任务。

在线交易处理

大型主机为大量的在线交易处理系统提供服务。这些是商业核心运作所依赖的极其关键

的应用程序。使用在线系统的行业如下：

银行业－ATMs，客户服务的出纳员系统

保险业－政策管理和受理保险的代理系统

旅游和运输业-航空订票系统

制造业-库存管理、生产进度安排

*－税收处理、执照发配和管理

从事以上行业如何和大型主机系统打交道？很多因素都会影响一个公司交易处理的工作负荷的设计，包括：任何时刻与系统交涉的用户数量、每秒交易数量（TPS）、应用程序的有效性需求（譬如，应用程序必须是每天24小时、一周7天运行，每周一个晚上暂时中断？）

不同的安装程序用户的交互界面不同。在设计应用程序时，安装程序会重新配置大型主机现有的程序，加入用户网页浏览器接口，这就需要新的应用程序，只要购买软件便可实现.可是终端用户往往意识不到大型主机的存在。本书将不会介绍如何通过网络浏览器来实现与

主机的对接，因为这和用户通过网站互动道理是一样的，唯一的不同连接在另一端的是大型主机而不是人。在线交易大多数人都很熟悉，比如：ATM机上的交易、如存款、取款、查询、超级市场购物时使用银行借记或信用卡支付、网上购物。

在线交易通常具有以下特点：小量的数据输入、存储记录存取和处理，小量的数据输出。快速的响应时间，通常一秒内完成。可处理大量交易中的大量用户。与用户的交易接口24小时保证交易和用户资料安全。例如，在银行的分支办公室，客户可用在线服务查询帐户或进行投资。

使用大型主机的一般在线交易

1．用户正在使用ATM，ATM拥有多功能的用户友好界面：取款、账户查询，存款，转账或者从信用卡帐户透支。

2．通过个人网络，银行员工执行顾问，资金应用和理财等工作。

3．在银行的中心机构，商业分析者执行调和业务等高级职能。其他员工使用特别的在线系统，使办公自动化以便管理客户关系，预算计划和股票控制。

4．所有请求被输入大型主机处理。

5．大型主机上运行的程序完成对数据库管理系统的更新和查询（比如DB2）。

6．特定硬盘存储系统存储数据库文件。

大型主机的设计是定位于大量使用用户。大多数与大型主机打交道的是终端用户，即使用连接到系统的各种应用程序。然而，由于用户数量庞大，系统上运行的众多应用程序和支持用户及应用程序的系统软件的精密性和复杂性，支持和操作整个系统需要各种人力资源。在大型主机计算中，这些角色有不同的称谓，后面将涉及到以下几种：

系统程序员

系统管理员

应用程序设计人员和程序员

系统操作员

产品控制分析员

分布式系统和大型主机领域里很多角色一样，然而，工作职责却一直没有明确的界定。从20世纪60年代开始，大型主机的角色不断扩展以创造一个系统软件和应用可以运行、有效服务大量用户的环境。大型主机支持人员的队伍越来越大，但相比其支持的用户数量、执行的交易数量和运行于大型主机上的业务价值，数量反而减少了。

5、大型机之父

阿姆达尔被认为是有史以来最伟大的计算机设计师之一。作为商用大型机最早的"建筑师"，阿姆达尔缔造了IBM360的辉煌，使其在50~60年代统治整个大型计算机工业，奠定了IBM计算机帝国的*。当阿姆达尔没能说服IBM接受他的想法时，他开始向这个电脑巨人挑战，亲手点燃了IBM大型机兼容机的全新市场。他的公司--阿姆达尔公司，是第一家研制出能与IBM设备兼容的交互式大型计算机的公司。

姓名(中文)　　吉恩·阿姆达尔

姓名(英文)　　GeneAmdahl

出生年月　　1922年11月16日

出生国家、地点美国南达科他州的弗德鲁

6、操作系统

使用Linux作为大型机操作系统就获得更多灵活性，能帮助大公司显著降低数据中心运营成本与复杂性。

这种围绕着融合基础架构系统的宣传，如思科的统一计算系统，让数据中心管理员不禁回忆起存在很长时间的融合基础架构系统类型：大型机。

说起大型机不得不提IBMSystemz，它是由一系列计算机组成，而不仅仅是一个计算系统。在数据中心中，操作一台大型机可比操作上百台物理服务器有效率多了，同时还能降低运营成本。在大型机巨大的物理盒子中的是逻辑分区(LPAR)，可选择使用不同操作系统当做独立的物理机运行。这些包括Linux操作系统，相对专有的与闭源的操作系统，如OS/390，大大降低了成本并提升了灵活性。

LPAR其实是基于硬件的虚拟化，该硬件能动态按需扩展。在LPAR存在第二层的虚拟化，z/VMhypervisor能访问大型机硬件。

至于第三层虚拟化，通常只在测试中用到，可以在z/VMhypervisor里再安装z/VM。

Linux大型机操作系统运行在IBMLinux集成设施IFL之上。IFL处理器只运行Linux，因此成本比运行通用处理器要便宜些。

大型机里的冗余处理器执行步骤与集成检查确保数据不丢失，即使某个处理器挂点也无影响。IBM大型机也使用HiperSockets，这是个只存在于内存的快速TCP/IP连接，很难受到攻击。金融和其他高可靠性部门能从大型机获得高可靠数据处理过程。

使用Linux大型机的公司在企业环境中执行关键业务应用。大量开源Linux版本都可在大型机上使用，但已投资购买大型机的多数公司应该也花钱购买了企业Linux版本。公司不想砍掉软件支持的成本，因为一旦发生问题就得靠自己解决，那就麻烦了。

虽然大型机有诸多好处，但是为其开发Linux软件却有点难。只有大型的资金充足的公司能负担大型机费用，并且为大型机开发软件得群策群力。相比之下，多数公司能负担基于英特尔的服务器系统进行软件开发。软件开发者可使用大型机模拟器，如免费的Hercules仿真器去开发运行在大型机硬件上的Linux软件。