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Linux no Mainframe

Ao gerar milhares de servidores podemos notar a impossibilidade de adotar uma solução baseada em um sistema operacional proprietário instalado em cada uma das máquinas virtuais

 

Depois de quase duas décadas de downsizing eles estão de volta, rejuvenescidos, com poder de processamento incomparável e prontos para assumir a estrutura do emergente e-business. Nenhuma outra arquitetura poderia responder pela alta demanda imposta atualmente pela Web. E quando se fala de um ambiente com centenas, milhares de servidores reunidos para atender a uma intensa requisição de processamento e a uma taxa mais otimizada de I/O, então, a resposta é óbvia: é preciso um porta-aviões, ou melhor, um mainframe.

Não faz muito tempo que a gigante da telefonia escandinava, a Telia, anunciou a substituição de seu parque de servidores Sun por um IBM S/390 rodando Linux e com um ganho de produtividade bastante significativo. Os mainframes consomem pouca energia, economizam muito em instalações físicas, estão sempre disponíveis e são imunes a crashs. Também estão muito compactos, diferentes daquelas máquinas gigantescas de alguns anos atrás.

Outro fato que contribuiu bastante para o retorno dos mainframes foi, paradoxalmente, a explosão do mercado de servidores: Beowulfs, ou montanhas de equipamentos de pequeno porte trabalhando em processamento paralelo e tentando superar o poder de processamento de um grande servidor. Essa técnica, aplicada nos mainframes, recebe o nome de Parallel Sysplex e produz um tempo de resposta assombroso, com garantia de integridade da memória e das bases de dados.

Durante a II Linux Expo de São Paulo pudemos ver em ação um mainframe IBM S/390 rodando Linux. Tratava-se da menor configuração possível para essa arquitetura: com apenas um processador, 1 Gb de RAM e 216 Gb nos discos. A cada 90 segundos era criada uma nova imagem (máquina virtual) de Linux, ocupando 100 Mb de disco e mais 200 Mb para swap. E assim que ela era iniciada e seus serviços estavam disponíveis, iniciava-se a criação de outra imagem Linux no servidor. Esse processo era acompanhado em um notebook, que monitorava num gráfico a quantidade de imagens já geradas durante todo o processo. Paralelamente, alguns telnets eram feitos para provar que estas máquinas virtuais estavam realmente ativas.

Elas estavam sendo criadas com o propósito claro de mostrar aos visitantes da feira que substituir um grupo bastante numeroso de servidores por um mainframe traz inúmeras vantagens. E entre elas pode-se destacar: muita economia de dinheiro, de espaço, de processamento, melhor performance de I/O, etc.

Agora que inúmeros países iniciam uma cruzada pela economia de energia elétrica, os mainframes se afirmam poderosos como a melhor opção. Afinal, um equipamento que pode substituir centenas de servidores, que custa muito menos que estes, com uma maior capacidade de processamento, que ocupa pouco mais de 1 metro quadrado, em alta disponibilidade e que consome muito pouco em energia, mostra-se a melhor alternativa. Hoje o governo americano faz campanha aberta pela substituição das atuais arquiteturas de servidores pelos mainframes e não pára de mostrar sua vantagens.

Quando se instala um mainframe desses, a primeira providência é dispor uma linha telefônica exclusiva para o equipamento, que será usada para uma monitoração permanente do hardware. E para dar um exemplo do benefício que esse recurso oferece, vale supor que um de seus componentes esteja com algum defeito. O próprio mainframe fará a conexão para notificar a falha, e do outro lado um técnico será informado do problema e já se deslocará para fazer a troca, que ocorrerá em hot swap, ou seja, o mainframe não pára de funcionar, pois ele é totalmente redundante.

Se a falha for em algum de seus discos internos, assim que a unidade é substituída, o seu conteúdo será imediatamente reconstruído. O S/390 usa um sistema bastante interessante de gravação: cada um dos bits de um byte é gravado em discos distintos. São ao todo 9 bits gravados em 9 discos, sendo 8 da informação original e mais um que funciona como bit de paridade. Esse último permite checar qual o bit que está faltando e assim, bit a bit, o conteúdo do disco é reconstruído. Muitas vezes o administrador do mainframe nem sabe que um disco foi substituído, mas se logo após a substituição ele consultar os processos ou se quiser examinar os discos, vai ver que existe um rebuild em execução.

Um mainframe como esse pode ficar décadas em atividade constante e em total disponibilidade, e essa é uma de suas principais características. Ele só é desligado para atender a algumas rotinas de administração e, em geral, são apenas 5 minutos por ano.

Deepak Advani, o responsável pela estratégia mundial de Linux na IBM, comentou durante a feira que muitos de seus clientes que adotaram o Linux em seus mainframes exigem absoluto segredo disso. As razões são as mais óbvias: não querem que a concorrência saiba disso para não usufruir a mesma vantagem; não querem que seus clientes saibam para evitar que venham a exigir um repasse da economia obtida; não querem mostrar uma tendência de mercado que force seu ritmo de migração.

Os casos se concentram em sua maioria no mercado financeiro, de telecomunicações, nas empresas governamentais e nas unidades fabris das grandes corporações. Mas, pouco a pouco, as notícias vão aparecendo aqui e ali, e especialistas e consultores de todo o mundo dizem hoje que o Linux passou a ser o maior integrador de arquiteturas e com uma enorme vantagem operacional no grande porte.

Um de nossos linuxers de uma edição passada da RdL, o catedrático de Ciência da Computação da USP, Imre Simon, sintetizou essa questão ao declarar: "Qual o sistema operacional que consegue abranger uma dúzia de arquiteturas diferentes com um mesmo kernel? O Linux é único!".

No grande porte, o fato de o Linux ser um sistema gratuito constitui uma vantagem intrínseca reduzindo significativamente o custo total de computação.

Quando falamos em gerenciar milhares de servidores podemos notar a impossibilidade de adotar uma solução baseada em um sistema operacional proprietário instalado em cada uma das máquinas, pois o custo total das licenças seria muito alto.

Nessa hora podemos notar com clareza por que a IBM diz que o Linux ajuda a integrar como nenhum outro sistema e não tem competidores.

Mainframe, um grande berçário

 

Do Canadá veio uma mensagem animada de uma das primeiras instalações de Linux em um mainframe IBM S/390: um processo batch abriu 40 mil terminais e só havia consumido 60% da carga de processamento. Era só fazer as contas para constatar que 40 mil PCs, mesmo que arrematados em lote por um preço irrisório, teriam um valor de compra muito, mas muito superior, comparados com o custo desse equipamento. Estava colocada em xeque toda a filosofia de downsizing.

Substituir aqueles equipamentos, e seu quadro de especialistas, por estações autônomas, com os softwares instalados em cada uma delas e nenhum especialista para "administrar o caos" foi a melhor opção? Para esclarecer essa questão conversamos com um expert na área, Marcelo L. Braunstein, Gerente de Novas Aplicações em zSeries da América Latina, da IBM.

Revista do Linux — Aqueles mainframes que ocupavam andares inteiros estão voltando?

Marcelo Braunstein — O panorama mudou muito e me lembro bem de que o Gartner Group chegou a apontar 1996 como o ano em que o último mainframe seria desligado. Hoje esses equipamentos são do tamanho de um "armário" que ocupa pouco mais de 1 metro quadrado. Mas não faz muito tempo que eles eram realmente gigantescos, com um complexo sistema de refrigeração a água e com um alto custo de fabricação. Desde 1994, os mainframes vêm sendo preparados para atender às necessidades do mercado interconectado. Dispositivos de conexão à rede, escalabilidade, robustez e alta disponibilidade compõem a infra-estrutura centrada nesses equipamentos. E claro, a disponibilidade de aplicações trouxe grande impulso à plataforma. O Linux é uma dessas novas aplicações. Hoje pode-se usar Linux rodando sob o sistema operacional z/VM e dispor de todo o acervo de softwares Unix/Linux, a custos bem baixos ou até insignificantes. Sim, os armários estão voltando, só que muito mais compactos e com uma abrangência bem maior.

RdL — Refrigeração a água?

ML— Sim, isso mesmo. Em 1994, anunciamos uma nova família de equipamentos, os IBM 9672 Servidores Empresariais que utilizavam a tecnologia CMOS em vez da bipolar. Com isso, barateamos o custo de produção dos chips, eliminamos a refrigeração a água e reduzimos drasticamente o tamanho dos nossos mainframes. Mas levamos de 3 a 4 anos para conseguir obter o mesmo desempenho da tecnologia bipolar. Hoje podemos encontrar em um S/390 até 20 processadores em arquitetura de 64 bits, cada um com cerca de 250 MIPS. Desses 20 processadores, 16 são para processamento e 4 para as funções de I/O.

RdL — Porque 4 só para I/O?

ML— Porque esses equipamentos sempre tiveram como diferencial a sua alta performance de I/O em sistemas comerciais. Além desses, ainda temos mais dois exclusivamente como processador criptográfico, o que representa um grande ganho de velocidade na tarefa de encriptação de dados, pois ele faz por hardware o que habitualmente se faz por software. Destaco também a arquitetura Parallel Sysplex, a placa OSA e o recurso do Share Everything. O Parallel Sysplex apresenta a possibilidade de interligar até 32 equipamentos acessando dados com total integridade. Isso representou uma profunda revitalização de nossas arquiteturas de hardware. Além disso, alteramos nossa forma de comercialização de software e recentemente adotamos a solução Linux para disponibilizar uma gama muito maior de opções de ferramentas aos nossos clientes. Essa redução de custos foi fundamental para eles e também para nós.

RdL — E quais as vantagens de rodar Linux no mainframe?

ML— A principal é a gerência centralizada de várias imagens virtuais Linux. Esse é o grande diferencial do zSeries com Linux e o z/VM. Além disso, podem-se acessar os dados e aplicações legadas a partir dessas imagens Linux. Com isso, temos benefício de escala e redução de custos.

Vejo três grandes grupos de usuários e seus benefícios: os clientes tradicionais (grandes); os pequenos e médios; e os novos usuários (IDC, ISP, ASP e outros participantes da "nova economia").

Para o primeiro grupo, consolidar funções específicas como file server, print server, DNS server, proxy server e DHCP server são bastante interessantes. Entre outros serviços, o web server acessando dados legados também tem sido utilizado. Com isso, esses clientes reduzem a quantidade de servidores de baixa plataforma de suas instalações. Esses serviços estão disponíveis e testados pela comunidade Linux.

No segundo grupo, o foco é a redução do custo de software. E o Linux é uma grande alternativa para o desenvolvimento de novas aplicações sem incorrer em altos custos de software.

Por fim, o terceiro grupo busca a otimização de recursos e a facilidade de gerência que citei há pouco. Isso é o diferencial competitivo que empresas como a Telia usam em seus négocios.

RdL — Mas o que dita essa volta do mainframe são apenas os custos?

ML— Não, em absoluto. Vivemos hoje em um mundo interconectado e a necessidade de uma infra-estrutura robusta é a tônica desse processo. Suportar dispositivos remotos como celulares, GPSs, Palm’s, chips de rastreamento, entre outros, exige alta disponibilidade de seu servidor. O zSeries atende a esses requisitos impostos pela revolução da Internet.

RdL — Mas e as aplicações? E o custo de centralizá-las no mainframe?

ML— Poderosos servlets Java rodando nos mainframes, acessados por clientes em qualquer ponto da rede, são um bom exemplo da mudança de necessidades dos últimos anos. Quanto ao custo, servir a mesma aplicação para milhares de clientes em um servidor se mostra bem mais econômico do que distribuí-la. A palavra de ordem hoje é, sob diversos aspectos, consolidar. Podemos escolher um aspecto ao acaso, como a questão da escassez de recursos energéticos, e veremos que consolidar o processamento das estações em um único grande servidor representa uma substancial economia de energia elétrica.

RdL — Muito tem se falado sobre a economia de energia. Por quê?

ML— Porque a crise de energia está batendo nas nossas portas. E a economia pode ser grande. Um pequeno grupo de servidores consome pelo menos 20 vezes mais energia que um mainframe, com menos performance e um custo maior. Uma disponibilidade de 99,98% é vital para uma infra-estrutura de e-business. Podemos imaginar o mainframe como um substituto para o berçário de servidores (sempre nasce mais um) que existe hoje nas empresas, provendo um ambiente totalmente controlado, imune a falhas e com vigilância permanente para garantir a responsabilidade a que outras arquiteturas nem sequer sonham em atender.


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