Соединительное устройство

В IBM System/390 и IBM Z мейнфреймах или Coupling Facility CF — это часть компьютерного оборудования или виртуальная машина , которая координирует работу нескольких процессоров.

Параллельный сисплекс опирается на одно или несколько средств связи (CF). Средство сопряжения представляет собой процессор мэйнфрейма (работает в собственном LPAR с выделенным физическим CP, определенным через консоль управления оборудованием (HMC)), с памятью и специальными каналами (CF Links) и специализированной операционной системой, называемой кодом управления средством сопряжения (Coupling Facility Control Code). КФЦК). Он не имеет никаких устройств ввода-вывода, кроме каналов CF. Информация в CF полностью находится в памяти, поскольку CFCC не является операционной системой с виртуальной памятью . CF обычно имеет большой объем памяти – порядка нескольких десятков гигабайт. CF не использует никакого прикладного программного обеспечения.

Первоначально CFCC выполнялся в отдельном мэйнфрейме 9674, который по сути представлял собой процессор без средств ввода-вывода, кроме каналов CF. Позже IBM позволила использовать средство внутренней связи, где CFCC работает в логическом разделе ( LPAR ), определенном в стандартном комплексе процессоров, и обменивается данными по внутренним каналам внутри аппаратного обеспечения этого комплекса процессоров. Внутренние соединения моделируются, тогда как соединения с другим процессорным модулем осуществляются по медным или оптоволоконным кабелям. В кластере Sysplex обычно настраивается более одного CF для обеспечения надежности и доступности. Поддержка восстановления в операционной системе z/OS позволяет перестроить структуры в альтернативном CF в случае сбоя.

При поддержке CF кластер Sysplex очень хорошо масштабируется до нескольких сотен ЦП (до 32 членов, каждый из которых имеет до 190 ЦП), на которых выполняются приложения транзакций и баз данных. Используя каналы CF, можно напрямую обмениваться данными между памятью CF и памятью подключенных систем, используя механизм прямого доступа к памяти , не прерывая работающую программу. Системы в кластере Sysplex хранят информацию CF в локальной памяти в области, называемой битовым вектором. Это позволяет им локально запрашивать критическую информацию о состоянии других систем в Sysplex без необходимости отправки запросов к CF. Архитектура System z включает 18 специальных машинных инструкций и дополнительные аппаратные функции, поддерживающие работу CF.

Конструкции соединительных устройств

CF используется для трех целей:

• Информация о блокировке, которая используется всеми подключенными системами.
• Кэшируйте информацию (например, для базы данных), которая совместно используется всеми подключенными системами (или обеспечивает согласованность между локальными пулами буферов в каждой системе).
• Информация списка данных, которая используется всеми подключенными системами.

Эти три цели решаются тремя типами структур:

• Замок
• Кэш
• Список (и вариант сериализованного списка )

Структура — это выделенная часть памяти CF. Говорят, что к нему подключены определенные приложения, использующие CF, в связанных системах z/OS . Типичный Parallel Sysplex содержит несколько структур каждого типа. Каждый эксплуататор программного обеспечения может использовать несколько структур каждого типа. Например, каждая Db2 группа совместного использования данных использует одну структуру блокировки, одну структуру списка и несколько структур кэша (по одной для каждого группового пула буферов (GBP)).

Дуплексирование структуры

Структуры могут быть дуплексированы в разных CF, что позволяет синхронизировать две копии одной и той же структуры. Дуплексирование часто используется как часть процесса установки для устранения отдельных точек отказа с целью уменьшения частоты и продолжительности простоев приложений. В случае отказа одного CF для удовлетворения всех запросов используется другой экземпляр структуры.

Запросы на соединение

Запрос к структуре CF бывает одного из двух видов:

• Синхронные (синхронные) запросы. Когда система z/OS отправляет запрос, она ожидает его завершения, активно вращаясь на одном из своих процессоров. Запросы на синхронизацию выполняются быстро, но время ответа такое же, как и постоянная потеря ЦП в связанной системе. Таким образом, запросы синхронизации являются относительно дорогостоящими с точки зрения процессора – с точки зрения связанной системы.
• Асинхронные (асинхронные) запросы. Когда система z/OS отправляет запрос, она не ждет его завершения. Асинхронные запросы выполняются медленнее, чем запросы синхронизации (поскольку они имеют более низкий приоритет в CF), но не приводят к вращению процессора связанной системы.

При использовании приложений z/OS запросы CF явно выдаются как синхронные или асинхронные.

Динамическое преобразование запросов

В z/OS Release 2 был представлен эвристический алгоритм динамического преобразования запросов. При этом используется выборочное время ответа, чтобы решить, следует ли преобразовывать запросы синхронизации в асинхронные или нет. Эти решения основаны на таком критерии, как скорость сопряженного процессора. Чем больше расстояние между связанной системой z/OS и CF, тем больше вероятность того, что запросы будут преобразованы в асинхронные из синхронизации.

Асинхронные запросы никогда не преобразуются в синхронные.

Этот эвристический алгоритм дополняет ранее существовавший алгоритм, который автоматически (но не эвристически) преобразовывал запросы на основе таких условий, как занятость пути и размер данных запроса. Разница заключается в том, что новый алгоритм динамически определяет время отклика.

CF уникальны для мэйнфреймов S/390, zSeries и System z. Они являются ключом к технологии Parallel Sysplex.

Объединение уровней возможностей и использование уровней программного обеспечения

Код CFCC представлен в виде уровней, обычно обозначаемых CFLEVEL. Например, CFLEVEL 15 был анонсирован в апреле 2007 года. Каждый уровень содержит новые функции, а иногда и улучшенную производительность. В большинстве случаев новая функция или улучшение производительности требуют соответствующего выпуска z/OS и, возможно, новой функции в какой-либо подсистеме (например, Db2 ). Одним из таких примеров является дуплексирование структуры соединительного устройства. (Иногда поддержка со стороны операционной системы и подсистем доступна через PTF, а не через полную версию.)