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大型主機既守成又創新 雲端架構樂勝x86機海

2014-07-21
大型主機(Mainframe)問市至今已五十年,歷經不同世代變遷與挑戰,至今仍持續不斷地進化中。在IBM任職逾二十年並擁有「IBM傑出工程師」頭銜的IBM全球主機技術研究院院長傅毓勤博士說,有些人一聽到大型主機就會直覺想到昂貴,而不想深入了解,可是真正應用後才會發現,將許多主機系統整合到單一大型主機,像是電力、空間、管理等方面,其實往往更能節省開支。
「此外,多數人較關注硬體層的高可用性,卻忽略軟體也同樣需要,相對於可用性的名稱為停止運行(Outage)。現今技術,除了大型主機以外,沒有人可以做到真正的高可用性。」傅毓勤強調。

他舉例,遇到硬體汰換升級,會有短暫服務中斷時間,稱之為計畫中的停機;若為Sysplex環境,即可在不中斷服務下逐一汰換。同樣的,軟體升級也是如此。但是軟體相較硬體更有機會遭遇到新版本與舊版本相容性問題,至今只有大型主機架構可避免,因為大型主機從剛開始的設計就是以高可用性為最高指導原則,不需要任何停機修補更新程式。

「架構於z/OS之上的DB2,同樣也是以高可用性為核心所設計,這也是IBM較獨特之處,從底層硬體到上層軟體都是IBM自家設計,整合性更高。DB2運行工作可呼叫作業系統,甚至是由硬體指令來執行,而硬體研發則會增添新的指令集供DB2應用。」

IT技術的發展腳步永無法停歇,擁有高可用性架構後,進一步思考的是提供營運不中斷的應用環境,於是又發展出Capacity on Demand,概念上如同雲端運算架構中實體資源可依照需求彈性配置,可藉此技術建立災難備援。傅毓勤說明,在異地架構一套相等運算環境作為備援,亦是冗餘建置,為避免浪費投資,異地的備援主機系統只需保留最低運算能力待命,當遇到災難發生時,將線上服務的主機運算資源切換到備援主機繼續執行服務,此時IBM才會收取該主機額外使用的費用。如此一來,雖同時建置兩套主機,卻只需支付略多於單套的價格即可實現。

大型主機破除專屬 建構混合式運算系統

隨著應用需求持續不斷發展軟、硬體系統的IBM,在1993年大型主機核心技術突然大轉彎,傅毓勤回憶,IBM開發的硬體晶片技術本來是基於Bipolar製程,但卻發現效能潛力不及後起之秀的CMOS製程,於是決定放棄原有的研發技術,投資轉向體積較小、運算速度卻可更快的CMOS。「這個決策對IBM而言並不容易,除了鉅額投資經費付諸流水,還需要有認錯的勇氣。」傅毓勤說。

其實技術面任何一種改革的背後,皆是為了滿足業務面的需求。在2010年以前,大型主機內的硬體技術皆為可完全自行掌握的系統,作業系統有IBM專屬的 z/OS、TPF(Transaction Processing Facility),以及開放陣營的Linux。但是2010年IBM做了一個劃時代的改變,設計推出具備Hybrid運算架構的zEnterprise。

大型主機上只要再增加zBX(zEnterprise BladeCenter Extension),便可整合IBM Power Blade或Intel技術的Blade,甚至是為特殊用途的建置,例如加速器,變成是眾多技術平台組合而成的系統,如此一來,亦可執行更多種類的作業系統,包括以往不支援的Windows。主機內部系統間是基於TCP/IP高速網路連接,管理上則是透過Unified Resource Manager,統一配置虛擬主機的CPU、記憶體、網路介面、儲存等資源,且擁有辨識不同技術平台CPU的能力,即可隨需配置提供不同作業系統運行。

傅毓勤觀察,IBM變革的原因,目的在於統整現行不同技術平台的運算資源。以往三層式架構所建置的應用服務,如今可全數統整到單一主機系統,即可讓彼此之間透過專屬網路通道溝通,不僅有助於效能上提升,且資料的流通皆在相同的主機內,更可兼顧安全性,如此一來,資料就不需再經過加解密機制來保護。

但他也強調,IBM的用意並非為一統天下,只是提供日漸複雜的企業應用環境另一種選項。畢竟進入到雲端運算時代,對於IDC、雲端服務提供者而言才是最大挑戰,需支援更多不同應用需求,則不僅可採用x86平台以機海戰術來因應,也可以直接建置二台大型主機,端看用戶的選擇。

資訊科技的發展看似不斷地演進,背後的本質其實是相同的,只有應用模式才是真正的創新,即便雲端運算亦只是資訊科技進步下必然的發展方向。


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