Linux on z Systems

Linux on IBM Z （または略してLinux on Z 、以前はLinux on z Systems ）は、IBMメインフレーム、特にIBM ZおよびIBM LinuxONEサーバーで実行するためにコンパイルされたLinuxオペレーティングシステムの総称です。同じ意味を意味する類似の用語は、 Linux on zEnterprise 、 Linux on zSeries 、 Linux / 390 、 Linux / 390xなどです。zLinuxまたはz / Linuxという用語も使用されることがありますが、これらの用語は、意味を作成するためIBMによって推奨されませんLinuxのIBM提供バージョンまたはIBM配布バージョンの、これは誤りです。（さらに、IBMソフトウェア、およびソフトウェアの命名法にはスラッシュが含まれるため、スラッシュなしの「zLinux」も正しくありません：z / VM、z / OS、z / VSEなど。ハードウェアはz900、z13などではありません。）

歴史

IBM Z上のLinuxは、LinuxをIBMのSystem / 390サーバーに移植する2つの別個の取り組みとして始まりました。 1998年後半から1999年初頭にLinas Vepstasによって開発された最初の取り組みである「Bigfoot」プロジェクトは、独立したディストリビューションであり、その後放棄されました。 IBMは1999年12月18日にLinux 2.2.13カーネルへのパッチと追加のコレクションを公開し、今日のメインラインLinux on Zを開始しました。2000年には、Integrated Facility for Linux（IFL）エンジンを含む正式な製品発表がすぐに続きました。 Think Blue Linuxは、主にIBMカーネルに追加されたRed Hatパッケージで構成される初期のメインフレームディストリビューションでした。商用のLinuxディストリビューターは、最初のカーネルの作業後すぐにメインフレームエディションを導入しました。

IBMの関与の開始時に、IBM ZのLinuxパッチには、ソースコードのないオブジェクトコードのみ （OCO）モジュールが含まれていました。 IBMがOCOモジュールをオープンソースモジュールに置き換えた直後。 Linux on Zは、GNU General Public Licenseに基づくフリーソフトウェアです。

IBMによると、2006年5月までに、1,700以上の顧客がメインフレームでLinuxを実行していました。

仮想化

IBM Zではデフォルトで仮想化が必要です。ある程度の仮想化なしでZ上でLinuxを実行するオプションはありません。（最初の64ビットメインフレームモデルであるz900およびz800のみに、非仮想化「基本モード」が含まれていました。）1つ以上の論理を展開するために、プロセッサーリソースおよびシステムマネージャー（PR / SM）によって最初のレイヤーの仮想化が提供されますパーティション（LPAR）。各LPARは、IBM Z上のLinuxを含むさまざまなオペレーティングシステムをサポートします。z/ VMと呼ばれるハイパーバイザーをLPARの第2層仮想化として実行し、サポートするLPARに割り当てられたリソースと同数の仮想マシン（VM）を作成することもできますそれら。 z上のKVMは別のハイパーバイザーオプションです。

LPAR内のLinuxアプリケーションが、同じ物理メインフレーム上で実行されているCICS、IBM DB2、IMS、Linux、およびその他のメインフレームサブシステムなどの他のLPAR内のデータおよびアプリケーションにアクセスする場合、HiperSockets（高速、メモリのみのTCP / IP接続）を利用できます。標準のネットワークインターフェースカード（メインシステムではNIC、オープンシステムアダプターまたはOSAとも呼ばれます）を介したTCP / IPと比較して、HiperSocketsはエンドユーザーの応答性（ネットワーク遅延と処理オーバーヘッドを削減）、セキュリティ（ネットワーク接続がないため）インターセプト）、および信頼性（失われるネットワーク接続がないため）。

zEC12、zBC12、およびそれ以降のモデルでは、HiperSocketコンセプトがRDMA over Converged Ethernet（RoCE）アダプターを介して物理マシンの境界を超えて拡張され、安全で高速なシステム間通信を促進します。したがって、システムAのLPAR Aのアプリケーションは、HiperSocketsを使用して、システムBのLPAR Bのアプリケーションと通信し、セキュリティとパフォーマンスの属性を確保できます。

ハードウェア

Linux on Zは2015年初めにリリースされたLinuxカーネルバージョン4.1以降、z / Architectureメインフレームと互換性のある64ビットオペレーティングシステムとしてのみ利用可能です。以前のLinux on Zは、2000のz900モデルより前に導入された古いモデルのメインフレームと互換性のある31ビットオペレーティングシステムとしても利用可能でした。ただし、新しい64ビットLinuxカーネルおよび64ビットLinux on Zディストリビューションは、Z上の31ビットLinux用にコンパイルされたアプリケーションと下位互換性があります。歴史的に、Linuxカーネルアーキテクチャの指定は「s390」と「s390x」で区別しましたそれぞれZカーネル上の31ビットと64ビットのLinuxですが、現在「s390」はZカーネルアーキテクチャ上の1つのLinuxを指すこともあります。

Linuxは、標準の汎用メインフレームCP（中央処理装置）およびIFL（Linux用統合機能）で実行されます。 IFLは、ネイティブまたはハイパーバイザー（z / VMまたはz上のKVM）でLinuxを実行するためのメインフレームプロセッサです。マイクロコードは、IFLがz / OSなどの「従来の」ワークロードを実行することを制限しますが、それらは他のIBM Zプロセッサーと物理的に同一です。 IFLは通常、CPよりもIBMから取得する方が安価です。

長所

Linux on Zは、1秒あたり90,000を超えるI / O操作が可能なフォールトトレラントメインフレームハードウェアの利点と、数十年で測定された平均故障間隔（MTBF）でLinuxを実行する柔軟性を提供します。仮想化を使用すると、多数の小規模なサーバーを1つのメインフレームに結合でき、集中化とコスト削減のメリットを享受しながら、特殊なサーバーを使用できます。 IBMメインフレームは準仮想化の代わりに、完全仮想化を使用します。これにより、準仮想化よりもはるかに高いワークロード密度が可能になります。ハードウェアの完全仮想化と、Linuxを単独で実行する軽量の仮想マシンコンテナー（概念的にはDockerにやや似ています）を組み合わせることにより、単一のフットプリントで他のどの仮想サーバーよりも多くの仮想サーバーをサポートするプラットフォームとなり、運用コストも削減できます。床面積、電力、冷却、ネットワークハードウェア、およびデータセンターをサポートするために必要なその他のインフラストラクチャの必要性の削減により、さらなる節約が見られます。 IBMメインフレームは、銀行などの特定の業界の重要なアプリケーションにとって重要な、冗長なプロセッサー実行ステップと整合性チェックの透過的な使用を可能にします。メインフレームは通常、プロセッサーやメモリーなどのハードウェアのホットスワップを可能にします。 IBM Zは、プロセッサー、メモリー、I / O相互接続、電源、チャネル・パス、ネットワーク・カードなどを含むすべての主要なコンポーネントに耐障害性を提供します。内部監視により、発生する可能性のある問題が検出され、問題のコンポーネントは単一のトランザクションに失敗することなく切り替えられるように設計されています。まれに障害が発生した場合、ファームウェアはスペアコンポーネントを自動的に有効にし、障害のあるコンポーネントを無効にし、IBMにサービス担当者を派遣するよう通知します。これはオペレーティングシステムに対して透過的であり、システムをシャットダウンせずに定期的な修復を実行できます。多くの業界は、信頼性、セキュリティ、またはコストの面で最良の選択肢であると考えられているメインフレームに依存し続けています。

価格と費用

Linux on Zは一般に、約10個未満の分散Linuxサーバーを持つ小規模企業にはオンプレミスでは適切ではありませんが、高価なプロセッサごとのライセンスソフトウェアはその経験則をすぐに減らすことができます。 IBMを含むほとんどのソフトウェアベンダーは、ライセンスの目的で、高度に仮想化されたIFLを他のプラットフォーム上の非仮想化プロセッサーと同様に扱います。言い換えれば、Linuxインスタンスのスコアを実行する単一のIFLは、通常、ソフトウェアライセンスの場合、同じCPU価格で1つの「通常の」CPUとしてカウントされます。テスト、開発、品質保証、トレーニング、および冗長な実稼働サーバーインスタンスはすべて、1つのIFL（またはピーク需要パフォーマンスキャパシティに必要な場合のみ）で実行できます。したがって、最低限のしきい値を超えると、Linux on Zは人件費とソフトウェアコストを考慮するとすぐにコスト面で有利になります。

Z上のLinuxのコスト方程式は必ずしも十分に理解されておらず、議論の余地があり、多くの企業や政府は、ソフトウェア、人件費、およびその他のコスト（停止やセキュリティ侵害などのコスト）を測定するのが難しく、決定に基づくのがはるかに困難です。多くの場合、取得コストはより目に付きやすく、小規模でスケーラブルでないサーバーは「安価」です。それにも関わらず、非取得コストは実質的なものであり、通常はハードウェアの取得価格よりはるかに高くなります。また、大企業や政府内の個々のユーザーや部門は、制御の喪失を理由に、コンピューティングインフラストラクチャ（またはその他のリソース）を共有することが困難な場合があります。 Linux on Zが提供するサーバーの集中化は、より良いサービスとより低いコストで協力に報いる可能性がありますが、企業の官僚組織内で協力が常に容易に達成されるとは限りません。

Linux on Zはz / OSよりも安価なディスクストレージデバイスもサポートします。これは、LinuxがFICONまたはESCON接続を必要としないためです。ただし、z / OSで一般的なハードウェア支援データベース圧縮により、z / OSはディスクスペースをより効率的に使用する場合があります通常、z / OSが必要とするオペレーティングシステムインスタンスの数は少なくなります。また、z / VM Live Guest Relocationのサポートなど、FICON接続ストレージをLinux on Zで使用すると、運用上の利点がいくつかあります。

適切なワークロード

メインフレームの特性は、トランザクション処理（特に同時の大量バッチ処理と組み合わせた）や大規模なデータベース管理などのビジネスワークロード向けに設計されています。メインフレーム設計では、チャネルI / Oを介して実装される、入出力を含むすべてのコンピューティング要素の「バランスの取れた」パフォーマンスが伝統的に強調されています。メインフレームは、メインCPUからI / O、システムアカウンティング、およびその他の非コアコンピューティングタスクを可能な限りオフロードし、さらにz / Architectureは暗号計算をオフロードします。たとえば、単一のIBM z13マシンでは、最大141個のプロセッサーコアをIFLとして構成できます。ただし、このようなマシンにはすべて27個のメインコアが追加されています。スペアとして2個、ファームウェアサポートとして1個、残りのシステムアカウンティングおよびI / Oサポートタスクを実行しています。さらに、各I / Oアダプターには通常2つのPowerPCプロセッサーがあり、z13は何百ものI / Oアダプターをサポートします。例として、メモリとキャッシュ制御タスク、環境監視、および内部相互接続を処理する個別のプロセッサもあります。

歴史的に、一般的なメインフレーム、特にLinux on Zは、暗号計算などのいくつかの顕著な例外を除いて、特定のプラットフォームと比較して著しく高いパフォーマンスで「CPU集中型」シングルタスク計算を実行しませんでした。例には、ほとんどの科学的シミュレーション、天気予報、および分子モデリングが含まれます。 Linuxベースのスーパーコンピューターを含むスーパーコンピューターは、これらのワークロードに優れています。メインフレームと他のプラットフォームとの間のこの分岐は、ハードウェア10進浮動小数点を備えたクアッドコア4.4 GHzプロセッサーに基づく2008年のSystem z10の導入から始まり、近年大幅にぼやけています。メインフレームプロセッサテクノロジーの進化が続き、特に2015年のIBM LinuxONEおよびIBM z13モデルの導入により、IBMは、メインフレームが歴史的にはなかったリアルタイム分析およびその他の計算集約的なタスクを実行するための理想的なプラットフォームとして推進し始めましたうまく走る。 IBMは2014年にX86サーバー製品ラインをLenovoに売却しました。

メインフレームはグラフィックスまたはサウンドアダプターを提供せず、おそらくサポートの役割（コンテンツストレージ、パーツインベントリ、メタデータ管理、セキュリティサービスなど）を除き、デジタルメディア編集やコンピューター支援設計（CAD）には不向きです。

サポート

Linuxの他のすべてのバージョンと同様に、Linux on ZはGPLフリーソフトウェアライセンスによって管理されます。 Zソースコード上の完全なLinuxは、無料で平等に多数の関係者から入手でき、アーキテクチャサポートは主要なLinuxカーネルの取り組みの一部です。 IBMはプログラマーの一部をコミュニティの取り組みに割り当てていますが、IBMが唯一の参加者ではありません。

IBM z System上のZディストリビューションでLinuxを実行するのに障害はありませんが、IBMはZディストリビューションで特定の3つのLinuxを定期的にテストします。RedHat、SUSE、および2015年以降、CanonicalのUbuntu Linux。 Zディストリビューション上のその他の注目すべきLinuxには、Debian、Fedora、Slackware、CentOS、Gentooが含まれます。

Apache HTTP Server、Sambaソフトウェア、JBoss、PostgreSQL、MySQL、PHP、Pythonプログラミング言語、Concurrent Versions System（CVS）、GNU Compiler Collectionを含む、Linuxで利用可能なほぼすべてのフリーまたはオープンソースソフトウェアパッケージは、一般的にLinux on Zで利用可能です（GCC）、LLVM、Perl、Rustなどがあります。

Red HatとSUSEは、ZでLinuxを実行するディストリビューションのメインラインサポートを提供します。2015年、Canonicalは2016年初頭からディストリビューションの公式サポートを提供する計画を発表しました。IBMGlobal Servicesは、24時間365日のサポートを含むサポート契約も提供します。 WebSphere、DB2、Oracleデータベースやアプリケーション、SAP R / 3、SAP ERP、IBMのJava Developer's Kit（JDK）などの人気のあるクローズドソースのエンタープライズソフトウェアパッケージなど、一部の標準Linuxソフトウェアアプリケーションはプリコンパイル済みですぐに利用できます少ししか。

開発者向けリソース

IBMは、Linux for zを対象とする開発者にリソースを提供しています。

Linux Test Drive、IBM Z仮想マシン上の単一のLinuxを30日間許可する無料プログラム。
IBM Systems Application Advantage for Linux（Chiphopper）は、開発者がクロスプラットフォームLinuxソフトウェアを作成および公開するのを支援する開発者プログラムです。
Linux on IBM Z（CDSL）プログラム、System z上のLinuxに移植するためのプラットフォームをオープンソース開発者に提供するためのプラットフォームであるCommunity Development System。
Linux Remote Development Program、有料の拡張開発者サポートプログラム。

Linux on Zは、他のLinuxディストリビューションと同様にUnicodeとASCIIをサポートします。これはEBCDICベースのオペレーティングシステムではありません。ただし、便宜上、LinuxはEBCDICでカーネルパラメーターを読み取ることができます。 z / VMはこの機能を利用します。

LinuxアプリケーションをLinux on Zに移植するのは非常に簡単です。潜在的な問題には、エンディアン（Z上のLinuxはビッグエンディアン）や、特にソースコードが利用できない場合の非ポータブルライブラリへの依存が含まれます。プログラムは、非メインフレームLinuxシステム上のz / Architectureバイナリに簡単にクロスコンパイルできます。

エミュレーター

少なくとも3つのソフトウェアベースのIBM Zメインフレームエミュレータがあります。

Fundamental SoftwareのFLEX-ESは、市販のオプションです。
オープンソースのHerculesエミュレーターは、IBM Z上のLinuxをサポートします（さらにLinux on System z自体で実行することもできます）。
2010年、IBMは、Rational Developer for System z単体テスト機能（現在はRational Development and Test Environment for z、または略してRDTzと呼ばれる）を導入しました。これは、X86ハードウェア上で実行できる使用制限付き実行環境を提供します。 IBMのライセンス条項は、RDTzの使用を特定のアプリケーション開発タスクに制限しています。最終的な実動前コンパイルまたは実動前テスト（ストレステストなど）は含まれません。 RDTzにはz / OS（一般的なミドルウェア）が含まれており、Z上のLinuxとの互換性もあります。