大型主機操作系統(tǒng)1

1、大型主機操作系統(tǒng)基礎,肖政靈xiaozl550@sina.com 四川大學IBM技術中心,第一章 大型主機操作系統(tǒng)概述,內容提要?大型主機操作系統(tǒng)?z/OS介紹?虛擬存儲和地址空間?z/OS的特點?z/OS的軟件產品?z/OS的中間件?z/OS與UNIX,IBM主機系統(tǒng)教育中心（ 成都）,擁有IBM新型的64位Z系列大型機一臺，大型機設置了z/OS V1.5以及Linux for zSeries操作系統(tǒng)，并裝

2、配有DB2,IMS,Websphere,CICS TS等應用軟件，中心配備相應的外圍設備作為控制臺。精密空調和UPS供電系統(tǒng)等輔助設備使得中心也適宜于生產環(huán)境下主機產品的運行。,大型機IBM eServer zSeries z900,組成部件 主機（型號2064） 磁盤柜ESS（型號2105） 磁帶機（型號3590） 通訊控制器（型號2074）,主機系統(tǒng),型號： 2064-2C2 處理器： 64位2個處理器 (可擴充至20個處

3、理器) 處理速度：600MIPS 內存： 16GB 目前邏輯分區(qū)：4個，最多可達15個 I/O吞吐能力：最低每秒24GB,存儲系統(tǒng),型號： Shark 磁盤陣列 容量： 873.6GB （可擴充至11.2TB） 磁盤陣列,I/O通道,最多256個ESCON通道，或者160個ESCON通道 ＋96個FICON 目前2路OSA通道 令牌環(huán)、FDDI、以太網、ATM,主機總攬,主機特點：RAS高可靠性、高可用性、高服務性 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等支持語言：JCL、C、COBOL、JAVA、FORTRAN、PL/I、匯編等應用特征：高性能科學計算、數(shù)據(jù)分析、聯(lián)機事務處理、圖形處理等 適用范圍：具有大量數(shù)據(jù)處理要求，對系統(tǒng)穩(wěn)定性，安全性要求較高的各種商業(yè)應用系統(tǒng)開發(fā)和運行。,大型機概念,? 大型機是商業(yè)中用于儲存商業(yè)數(shù)據(jù)庫，事務處理/交易服務和應

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

6、基于64位z結構的操作系統(tǒng). 以運行緊急任務而具有更高可靠性而著稱的. 支持Web和Java應用. ? z/VM 這種虛擬機使每一種操作系統(tǒng)看起來像擁有自己的資源.虛擬機和監(jiān)控系統(tǒng)一起使用,廣泛應用于一些大型企業(yè)的服務器上,它可以支持用戶之間大量的數(shù)據(jù)交換,同時運行多個程序. ? VSE為批處理和在線交易處理提供相對較小的、更簡易的環(huán)境。? Linux for zSeries 將 IBM 大型機的優(yōu)點和 Linux 操作系統(tǒng)的開放

7、標準的靈活性結合起來。簡化業(yè)務集成 ，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處理平臺的首選。這些客戶涉及各行業(yè)，包括航空、貨運、金融、衛(wèi)生保健和旅游。,z/OS介紹——z/OS的系統(tǒng)運行方式,?S/370本機模式 主機同樣可以執(zhí)行S/370的217條指令，但是它利用S/370的擴展實尋址的26為地址，可以將重要存儲器擴展到64位。中

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

9、可以擁有自己的通道 CPU和內存，每個部分都可獨立工作獨立安裝一個系統(tǒng)。?COUPLE FACILITY 方式 主機被作為了一個單獨管理數(shù)據(jù)的主機。這種模式要運行CFCC微碼，沒有任何應用程序在CFCC上運行。主要是在并行耦合系統(tǒng)中應用。,大型機體系結構的發(fā)展歷史使用了獨有的處理器、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有的技術。,z/OS介紹——z/OS使用的硬件資源,z/OS介紹——模塊和宏,?一

10、組相關的指令稱為一個程序或功能模塊。能完成某項特殊功能的相關功能模塊集稱為系統(tǒng)組件?執(zhí)行經常使用的系統(tǒng)功能的一系列指令能通過調用可執(zhí)行的宏指令(宏)實現(xiàn),z/OS介紹——程序狀態(tài)字,?程序狀態(tài)字（PSW）是一個64位的數(shù)據(jù)區(qū)，與控制寄存器、計時寄存器和預處理寄存器一起位于處理器中，它為硬件和軟件提供關鍵的細節(jié)信息?當前的PSW包括下一條程序指令的地址和正在運行的程序的控制信息?每個處理器只有一個當前PSW,z/OS介紹——多道程

11、序設計和多重處理,?z/OS能支持多道程序設計，或同時執(zhí)行不同用戶的多個程序?z/OS在另外一個程序運行之前通過捕捉并保存被中斷程序的所有相關信息來實現(xiàn)多道程序設計?z/OS還可以執(zhí)行多重處理，即讓兩個或更多的處理器共享各種的硬件資源同時運行，如內存和外部磁盤存儲設備?多道程序設計和多重處理技術使得z/OS非常適合處理需要很多I/O操作的作業(yè)?多個用戶運行許多各自的程序意味著，除了需要大量復雜的硬件以外，z/OS用戶還需要大量的

12、內存來確保相應的系統(tǒng)性能,z/OS介紹—— Control Block控制塊,一種作為傳輸媒介為整個z/OS 通信提供服務的數(shù)據(jù)結構當程序執(zhí)行z/OS系統(tǒng)的任務時，它們在名為控制塊的存儲區(qū)域監(jiān)控該任務的執(zhí)行情況。z/OS存在四種類型的CB?與系統(tǒng)相關的控制塊?與資源相關的控制塊?與作業(yè)相關的控制塊?與任務相關的控制塊許多同類型單元的控制塊可以串接成隊列，每個控制塊指向隊列中的下一個控制塊。三種最常使用的CB?任務控制塊

13、(TCB)，用于表示一個任務單元?服務請求塊(SRB)，用于表示一個系統(tǒng)服務的請求?地址空間控制塊(ASCB)，用于表示一個地址空間,從概念上來說，大型機和所有其他計算機都有兩種類型的物理存儲?大型機處理器自身的物理存儲，也稱為處理機存儲器或實存，可以認為它是大型機的內存。?大型機外圍的物理存儲，包括直接訪問的存儲設備，譬如硬盤驅動器和磁帶驅動器。這種存儲稱為輔助存儲器。這兩種類型的存儲的主要區(qū)別與它們被訪問的方式有關，即：

14、?實存的訪問與處理器是同步的。就是說，在數(shù)據(jù)從實存中取出之前處理器必須等待。?輔助存儲是異步訪問方式。處理器通過輸入/輸出（I/O）請求訪問輔助存儲，這個I/O請求根據(jù)系統(tǒng)中其它任務的要求按照預定時間運行。,虛擬存儲和地址空間,?z/OS使用兩種類型的物理存儲（實存和外存）來實現(xiàn)另外一種存儲——虛擬存儲?在z/OS中，每個用戶都訪問虛擬存儲，而不是物理存儲?當處理很大的任務時，使用虛擬存儲對于z/OS同時與大量用戶交互這種獨特的能

15、力是至關重要的?z/OS使用多種存儲管理部件來管理虛擬存儲,虛擬存儲和地址空間——虛擬存儲,?虛擬存儲意味著每個運行的程序可以假定它訪問的是由體系結構地址表定義的所有實存?唯一的限制是存儲器地址的位的個數(shù)?z/OS支持64位的地址，這允許一個程序尋址高達18446744073709600000字節(jié)（16ＥＸ）的存儲空間?為了使每個用戶程序執(zhí)行時感覺在計算機系統(tǒng)中真有這樣大的實存，z/OS只把每個程序的作用部分（active po

16、rtion）存放于實存中。而把其余的代碼和數(shù)據(jù)保存在輔助存儲上的特殊文件中，這種輔助存儲通常由一些高速的直接訪問存儲的設備（DASDs）組成,虛擬存儲和地址空間——地址空間,?操作系統(tǒng)分配給用戶或獨立運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，并可擴展到操作系統(tǒng)的體系結構允許的最高地址?z/OS為每個用戶提供獨一無二的地址空間，并維

17、持屬于各個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內核支持同時執(zhí)行的多線程?一個運行的z/OS系統(tǒng)上會存在很多個地址空間,z/OS的特點（1）,?在z/OS中使用了地址空間。使用這一概念有很多優(yōu)點：不同地址空間中私有空間的隔離提供了系統(tǒng)安全性，然而每個地址空間同時提供每個地址都能訪問的公共區(qū)域?系統(tǒng)能保持數(shù)據(jù)完整性，無論系統(tǒng)中的用戶數(shù)量有多大。z/OS阻止用戶隨

18、意訪問或改變任何系統(tǒng)的對像，包括用戶數(shù)據(jù)，除非使用系統(tǒng)提供的強制遵守授權規(guī)則的接口?系統(tǒng)能完成大量并發(fā)的批處理任務，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?安全性設計覆蓋了從系統(tǒng)功能到一般簡單文件的各個層面。安全性可以整合到應用程序、資源和用戶層面?系統(tǒng)允許多子系統(tǒng)同時通信，這為多個完全不同的面向通信的應用同時運行時提供了極大的靈活性。譬如，多個TCP/IP堆?？梢酝瑫r操作，每

19、個堆棧都有不同的IP地址并為不同的應用提供服務,z/OS的特點（2）,?系統(tǒng)提供了豐富軟件的恢復級別（recovery levels），使生產環(huán)境中的系統(tǒng)幾乎不必進行非計劃的系統(tǒng)重啟。系統(tǒng)接口允許應用程序提供自己的恢復級別(layers of recovery)。簡單的應用很少使用這些接口，通常復雜的應用才會使用到?系統(tǒng)程式化地管理多個完全不同的任務，自動平衡資源以滿足系統(tǒng)管理員確定的生產需求?系統(tǒng)被設計成程式化的管理大量I/O配置

20、以支持方便的擴展，這些I/O設備可能包括數(shù)千個硬盤，多個自動磁帶庫，多臺的打印機，大量網絡終端等等?系統(tǒng)可以由多個操終端控制，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管理功能?系統(tǒng)管理員接口是z/OS的關鍵功能。它提供狀態(tài)信息，異常情況消息，工作流控制，硬件設備控制，并允許操作員完成特殊的恢復,z/OS的軟件產品,?安全系統(tǒng)RACF?編譯器C、COBOL?相關的數(shù)據(jù)庫DB2?事務處理程序CICS,IMS,Websph

21、ere ?排序程序DFSORT ?其他產品SDSF,z/OS的中間件,運行大范圍的日常事務（批處理任務，事務處理，網絡服務，數(shù)據(jù)庫查詢和更新等的混合）是z/OS的一大特征。 ?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?網絡服務器?消息隊列和路由功能?處理管理器?Java虛擬機?XML處理功能,A brief comparison of z/OS and UNIX,Quite a few concepts are common to both:?B