大型主機(jī)操作系統(tǒng)1

1、大型主機(jī)操作系統(tǒng)基礎(chǔ),肖政靈xiaozl550@sina.com 四川大學(xué)IBM技術(shù)中心,第一章 大型主機(jī)操作系統(tǒng)概述,內(nèi)容提要?大型主機(jī)操作系統(tǒng)?z/OS介紹?虛擬存儲(chǔ)和地址空間?z/OS的特點(diǎn)?z/OS的軟件產(chǎn)品?z/OS的中間件?z/OS與UNIX,IBM主機(jī)系統(tǒng)教育中心（ 成都）,擁有IBM新型的64位Z系列大型機(jī)一臺(tái)，大型機(jī)設(shè)置了z/OS V1.5以及Linux for zSeries操作系統(tǒng)，并裝

2、配有DB2,IMS,Websphere,CICS TS等應(yīng)用軟件，中心配備相應(yīng)的外圍設(shè)備作為控制臺(tái)。精密空調(diào)和UPS供電系統(tǒng)等輔助設(shè)備使得中心也適宜于生產(chǎn)環(huán)境下主機(jī)產(chǎn)品的運(yùn)行。,大型機(jī)IBM eServer zSeries z900,組成部件 主機(jī)（型號(hào)2064） 磁盤柜ESS（型號(hào)2105） 磁帶機(jī)（型號(hào)3590） 通訊控制器（型號(hào)2074）,主機(jī)系統(tǒng),型號(hào)： 2064-2C2 處理器： 64位2個(gè)處理器 (可擴(kuò)充至20個(gè)處

3、理器) 處理速度：600MIPS 內(nèi)存： 16GB 目前邏輯分區(qū)：4個(gè)，最多可達(dá)15個(gè) I/O吞吐能力：最低每秒24GB,存儲(chǔ)系統(tǒng),型號(hào)： Shark 磁盤陣列 容量： 873.6GB （可擴(kuò)充至11.2TB） 磁盤陣列,I/O通道,最多256個(gè)ESCON通道，或者160個(gè)ESCON通道 ＋96個(gè)FICON 目前2路OSA通道 令牌環(huán)、FDDI、以太網(wǎng)、ATM,主機(jī)總攬,主機(jī)特點(diǎn)：RAS高可靠性、高可用性、高服務(wù)性 操作

4、系統(tǒng)：z/OS V1R5、 LINUX 系統(tǒng)軟件：DB2 V7、IMS 、Websphare 5.0、CICS TS 2.3等支持語(yǔ)言：JCL、C、COBOL、JAVA、FORTRAN、PL/I、匯編等應(yīng)用特征：高性能科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、聯(lián)機(jī)事務(wù)處理、圖形處理等 適用范圍：具有大量數(shù)據(jù)處理要求，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性，安全性要求較高的各種商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行。,大型機(jī)概念,? 大型機(jī)是商業(yè)中用于儲(chǔ)存商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，事務(wù)處理/交易服務(wù)和應(yīng)

5、用程序的機(jī)器，相比于小規(guī)模的計(jì)算機(jī)，大型機(jī)上的這些程序和服務(wù)要求更高的安全性和可用性。? RAS-- reliability, availability,serviceability 指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總可靠性、響應(yīng)故障的能力和進(jìn)行完全不停機(jī)維護(hù)的能力。,Roles in the mainframe world,大型機(jī)上的操作系統(tǒng),z/OS 由OS/390更新演變而來(lái)的，具有極高的可升級(jí)性和高可靠性的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng).它是

6、基于64位z結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng). 以運(yùn)行緊急任務(wù)而具有更高可靠性而著稱的. 支持Web和Java應(yīng)用. ? z/VM 這種虛擬機(jī)使每一種操作系統(tǒng)看起來(lái)像擁有自己的資源.虛擬機(jī)和監(jiān)控系統(tǒng)一起使用,廣泛應(yīng)用于一些大型企業(yè)的服務(wù)器上,它可以支持用戶之間大量的數(shù)據(jù)交換,同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序. ? VSE為批處理和在線交易處理提供相對(duì)較小的、更簡(jiǎn)易的環(huán)境。? Linux for zSeries 將 IBM 大型機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和 Linux 操作系統(tǒng)的開放

7、標(biāo)準(zhǔn)的靈活性結(jié)合起來(lái)。簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)集成 ，快速部署。? z/TPF– z/Transaction Processing Facility 是大多數(shù)客戶的大容量交易事務(wù)處理平臺(tái)的首選。這些客戶涉及各行業(yè)，包括航空、貨運(yùn)、金融、衛(wèi)生保健和旅游。,z/OS介紹——z/OS的系統(tǒng)運(yùn)行方式,?S/370本機(jī)模式 主機(jī)同樣可以執(zhí)行S/370的217條指令，但是它利用S/370的擴(kuò)展實(shí)尋址的26為地址，可以將重要存儲(chǔ)器擴(kuò)展到64位。中

8、央存儲(chǔ)器的容量的增大意味著頁(yè)面調(diào)度次數(shù)（PAGING）的減少，因而提高了整個(gè)系統(tǒng)的性能。 ?ESA/390方式 是按企業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ESA/390所確定的功能來(lái)進(jìn)行的，其指令集擴(kuò)展到了229條指令。它使用32位地址，因此虛擬地址空間擴(kuò)展大了2GB，但仍與24位的程序相兼容?ESA/390 LPAR方式 系統(tǒng)雖然物理在一個(gè)機(jī)柜里。但是在邏輯上，它最多可以分成16個(gè)部分，這種在邏輯上的劃分是由PR/SM微碼來(lái)完成的。每個(gè)系統(tǒng)

9、可以擁有自己的通道 CPU和內(nèi)存，每個(gè)部分都可獨(dú)立工作獨(dú)立安裝一個(gè)系統(tǒng)。?COUPLE FACILITY 方式 主機(jī)被作為了一個(gè)單獨(dú)管理數(shù)據(jù)的主機(jī)。這種模式要運(yùn)行CFCC微碼，沒有任何應(yīng)用程序在CFCC上運(yùn)行。主要是在并行耦合系統(tǒng)中應(yīng)用。,大型機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史使用了獨(dú)有的處理器、操作系統(tǒng)、它自己的文件系統(tǒng)、截然不同的硬盤格式化方法和其它一些獨(dú)有的技術(shù)。,z/OS介紹——z/OS使用的硬件資源,z/OS介紹——模塊和宏,?一

10、組相關(guān)的指令稱為一個(gè)程序或功能模塊。能完成某項(xiàng)特殊功能的相關(guān)功能模塊集稱為系統(tǒng)組件?執(zhí)行經(jīng)常使用的系統(tǒng)功能的一系列指令能通過調(diào)用可執(zhí)行的宏指令(宏)實(shí)現(xiàn),z/OS介紹——程序狀態(tài)字,?程序狀態(tài)字（PSW）是一個(gè)64位的數(shù)據(jù)區(qū)，與控制寄存器、計(jì)時(shí)寄存器和預(yù)處理寄存器一起位于處理器中，它為硬件和軟件提供關(guān)鍵的細(xì)節(jié)信息?當(dāng)前的PSW包括下一條程序指令的地址和正在運(yùn)行的程序的控制信息?每個(gè)處理器只有一個(gè)當(dāng)前PSW,z/OS介紹——多道程

11、序設(shè)計(jì)和多重處理,?z/OS能支持多道程序設(shè)計(jì)，或同時(shí)執(zhí)行不同用戶的多個(gè)程序?z/OS在另外一個(gè)程序運(yùn)行之前通過捕捉并保存被中斷程序的所有相關(guān)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)多道程序設(shè)計(jì)?z/OS還可以執(zhí)行多重處理，即讓兩個(gè)或更多的處理器共享各種的硬件資源同時(shí)運(yùn)行，如內(nèi)存和外部磁盤存儲(chǔ)設(shè)備?多道程序設(shè)計(jì)和多重處理技術(shù)使得z/OS非常適合處理需要很多I/O操作的作業(yè)?多個(gè)用戶運(yùn)行許多各自的程序意味著，除了需要大量復(fù)雜的硬件以外，z/OS用戶還需要大量的

12、內(nèi)存來(lái)確保相應(yīng)的系統(tǒng)性能,z/OS介紹—— Control Block控制塊,一種作為傳輸媒介為整個(gè)z/OS 通信提供服務(wù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)程序執(zhí)行z/OS系統(tǒng)的任務(wù)時(shí)，它們?cè)诿麨榭刂茐K的存儲(chǔ)區(qū)域監(jiān)控該任務(wù)的執(zhí)行情況。z/OS存在四種類型的CB?與系統(tǒng)相關(guān)的控制塊?與資源相關(guān)的控制塊?與作業(yè)相關(guān)的控制塊?與任務(wù)相關(guān)的控制塊許多同類型單元的控制塊可以串接成隊(duì)列，每個(gè)控制塊指向隊(duì)列中的下一個(gè)控制塊。三種最常使用的CB?任務(wù)控制塊

13、(TCB)，用于表示一個(gè)任務(wù)單元?服務(wù)請(qǐng)求塊(SRB)，用于表示一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)的請(qǐng)求?地址空間控制塊(ASCB)，用于表示一個(gè)地址空間,從概念上來(lái)說，大型機(jī)和所有其他計(jì)算機(jī)都有兩種類型的物理存儲(chǔ)?大型機(jī)處理器自身的物理存儲(chǔ)，也稱為處理機(jī)存儲(chǔ)器或?qū)嵈?，可以認(rèn)為它是大型機(jī)的內(nèi)存。?大型機(jī)外圍的物理存儲(chǔ)，包括直接訪問的存儲(chǔ)設(shè)備，譬如硬盤驅(qū)動(dòng)器和磁帶驅(qū)動(dòng)器。這種存儲(chǔ)稱為輔助存儲(chǔ)器。這兩種類型的存儲(chǔ)的主要區(qū)別與它們被訪問的方式有關(guān)，即：

14、?實(shí)存的訪問與處理器是同步的。就是說，在數(shù)據(jù)從實(shí)存中取出之前處理器必須等待。?輔助存儲(chǔ)是異步訪問方式。處理器通過輸入/輸出（I/O）請(qǐng)求訪問輔助存儲(chǔ)，這個(gè)I/O請(qǐng)求根據(jù)系統(tǒng)中其它任務(wù)的要求按照預(yù)定時(shí)間運(yùn)行。,虛擬存儲(chǔ)和地址空間,?z/OS使用兩種類型的物理存儲(chǔ)（實(shí)存和外存）來(lái)實(shí)現(xiàn)另外一種存儲(chǔ)——虛擬存儲(chǔ)?在z/OS中，每個(gè)用戶都訪問虛擬存儲(chǔ)，而不是物理存儲(chǔ)?當(dāng)處理很大的任務(wù)時(shí)，使用虛擬存儲(chǔ)對(duì)于z/OS同時(shí)與大量用戶交互這種獨(dú)特的能

15、力是至關(guān)重要的?z/OS使用多種存儲(chǔ)管理部件來(lái)管理虛擬存儲(chǔ),虛擬存儲(chǔ)和地址空間——虛擬存儲(chǔ),?虛擬存儲(chǔ)意味著每個(gè)運(yùn)行的程序可以假定它訪問的是由體系結(jié)構(gòu)地址表定義的所有實(shí)存?唯一的限制是存儲(chǔ)器地址的位的個(gè)數(shù)?z/OS支持64位的地址，這允許一個(gè)程序?qū)ぶ犯哌_(dá)18446744073709600000字節(jié)（16ＥＸ）的存儲(chǔ)空間?為了使每個(gè)用戶程序執(zhí)行時(shí)感覺在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中真有這樣大的實(shí)存，z/OS只把每個(gè)程序的作用部分（active po

16、rtion）存放于實(shí)存中。而把其余的代碼和數(shù)據(jù)保存在輔助存儲(chǔ)上的特殊文件中，這種輔助存儲(chǔ)通常由一些高速的直接訪問存儲(chǔ)的設(shè)備（DASDs）組成,虛擬存儲(chǔ)和地址空間——地址空間,?操作系統(tǒng)分配給用戶或獨(dú)立運(yùn)行的程序的虛擬地址范圍稱為地址空間（Address Space）這是執(zhí)行指令和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可利用的相鄰的虛擬地址區(qū)域。地址空間的虛擬地址范圍從0開始，并可擴(kuò)展到操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)允許的最高地址?z/OS為每個(gè)用戶提供獨(dú)一無(wú)二的地址空間，并維

17、持屬于各個(gè)地址空間的程序和數(shù)據(jù)之間的差異?從某種程度上講，z/OS中這種地址空間的使用和UNIX線程是類似的，即UNIX內(nèi)核支持同時(shí)執(zhí)行的多線程?一個(gè)運(yùn)行的z/OS系統(tǒng)上會(huì)存在很多個(gè)地址空間,z/OS的特點(diǎn)（1）,?在z/OS中使用了地址空間。使用這一概念有很多優(yōu)點(diǎn)：不同地址空間中私有空間的隔離提供了系統(tǒng)安全性，然而每個(gè)地址空間同時(shí)提供每個(gè)地址都能訪問的公共區(qū)域?系統(tǒng)能保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性，無(wú)論系統(tǒng)中的用戶數(shù)量有多大。z/OS阻止用戶隨

18、意訪問或改變?nèi)魏蜗到y(tǒng)的對(duì)像，包括用戶數(shù)據(jù)，除非使用系統(tǒng)提供的強(qiáng)制遵守授權(quán)規(guī)則的接口?系統(tǒng)能完成大量并發(fā)的批處理任務(wù)，而不需要客戶從外部處理由于并發(fā)執(zhí)行或使用給定數(shù)據(jù)集時(shí)發(fā)生沖突引起的工作量平衡問題或完整性問題?安全性設(shè)計(jì)覆蓋了從系統(tǒng)功能到一般簡(jiǎn)單文件的各個(gè)層面。安全性可以整合到應(yīng)用程序、資源和用戶層面?系統(tǒng)允許多子系統(tǒng)同時(shí)通信，這為多個(gè)完全不同的面向通信的應(yīng)用同時(shí)運(yùn)行時(shí)提供了極大的靈活性。譬如，多個(gè)TCP/IP堆?？梢酝瑫r(shí)操作，每

19、個(gè)堆棧都有不同的IP地址并為不同的應(yīng)用提供服務(wù),z/OS的特點(diǎn)（2）,?系統(tǒng)提供了豐富軟件的恢復(fù)級(jí)別（recovery levels），使生產(chǎn)環(huán)境中的系統(tǒng)幾乎不必進(jìn)行非計(jì)劃的系統(tǒng)重啟。系統(tǒng)接口允許應(yīng)用程序提供自己的恢復(fù)級(jí)別(layers of recovery)。簡(jiǎn)單的應(yīng)用很少使用這些接口，通常復(fù)雜的應(yīng)用才會(huì)使用到?系統(tǒng)程式化地管理多個(gè)完全不同的任務(wù)，自動(dòng)平衡資源以滿足系統(tǒng)管理員確定的生產(chǎn)需求?系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成程式化的管理大量I/O配置

20、以支持方便的擴(kuò)展，這些I/O設(shè)備可能包括數(shù)千個(gè)硬盤，多個(gè)自動(dòng)磁帶庫(kù)，多臺(tái)的打印機(jī)，大量網(wǎng)絡(luò)終端等等?系統(tǒng)可以由多個(gè)操終端控制，也可以根據(jù)系統(tǒng)API編寫一些管理程序以完成某些自動(dòng)管理功能?系統(tǒng)管理員接口是z/OS的關(guān)鍵功能。它提供狀態(tài)信息，異常情況消息，工作流控制，硬件設(shè)備控制，并允許操作員完成特殊的恢復(fù),z/OS的軟件產(chǎn)品,?安全系統(tǒng)RACF?編譯器C、COBOL?相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)DB2?事務(wù)處理程序CICS,IMS,Websph

21、ere ?排序程序DFSORT ?其他產(chǎn)品SDSF,z/OS的中間件,運(yùn)行大范圍的日常事務(wù)（批處理任務(wù)，事務(wù)處理，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)查詢和更新等的混合）是z/OS的一大特征。 ?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)?網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器?消息隊(duì)列和路由功能?處理管理器?Java虛擬機(jī)?XML處理功能,A brief comparison of z/OS and UNIX,Quite a few concepts are common to both:?B