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Mainframe
Pubblicato: 1 Marzo 2024
Autori: Stephanie Susnjara, Ian Smalley
I mainframe sono server di dati progettati per elaborare fino a 1 trilione di transazioni web al giorno con i massimi livelli di sicurezza e affidabilità.
Essenzialmente, i mainframe sono computer ad alte prestazioni con grandi quantità di memoria e processori di dati che elaborano miliardi di semplici calcoli e transazioni in tempo reale. Un computer mainframe è fondamentale per database commerciali, server di transazioni e applicazioni che richiedono un'elevata resilienza, sicurezza e agilità.
Dopo l'avvento di internet e l'ascesa del cloud computing, si potrebbe pensare al mainframe come a una tecnologia preistorica. Al contrario, il mainframe si è evoluto per tenere il passo con altre tecnologie e continuare a svolgere un ruolo fondamentale nell'infrastruttura IT.
Secondo un recente report IBM, 45 delle prime 50 banche, 4 delle prime 5 compagnie aeree, 7 dei 10 migliori rivenditori globali e 67 delle aziende Fortune 100 utilizzano il mainframe come piattaforma principale. Inoltre, uno studio dell'IBM Institute of Business Value (IBV) (PDF) ha mostrato che i mainframe gestiscono quasi il 70% dei workload IT di produzione a livello mondiale e il 70% dei dirigenti intervistati ritiene che le applicazioni basate su mainframe siano fondamentali per la loro strategia di business.
Il termine mainframe si riferiva inizialmente al grande contenitore o struttura principale (main frame) che ospitava l'unità di elaborazione centrale (CPU) dei primi sistemi informatici. Il mainframe fungeva da archivio dati centrale o "hub" che collegava le postazioni di lavoro o i terminali nel centro di trattamento dei dati di un'organizzazione. L'ambiente di elaborazione centralizzato ha ceduto il passo a un ambiente informatico più distribuito, perché i mainframe sono diventati più piccoli e hanno acquisito maggiore potenza di elaborazione, diventando più flessibili e multiuso. Gli attuali mainframe elaborano e archiviano enormi quantità di dati e sono chiamati server aziendali (o server dati).
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I primi sistemi mainframe riempivano strutture metalliche delle dimensioni di una stanza che potevano occupare un'area compresa tra 180 e 900 metri quadrati. Queste enormi macchine richiedevano enormi quantità di energia elettrica, aria condizionata e una serie di dispositivi di input/output (I/O). I mainframe di oggi sono più piccoli delle prime macchine "Big Iron" e hanno all'incirca le dimensioni di un grande frigorifero. I modelli più recenti (ad esempio, il sistema single-frame IBM® z16 con rack standard da 19") sono stati realizzati per integrarsi facilmente con altre infrastrutture e sistemi IT in un moderno data center, sia che si tratti di un data center on-premise presso la sede fisica di un'azienda o di un data center sul cloud.
Progettato nel 1937, l' Harvard Mark I, o IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (link esterno a ibm.com), è stato il primo computer mainframe. L'US Navy Bureau of Ships utilizzò questa macchina alla fine della seconda guerra mondiale per scopi militari per risolvere rapidamente problemi matematici.
Nel 1951, la Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC) iniziò a costruire il primo mainframe commerciale, UNIVAC (link esterno a ibm.com). Poco dopo, nel 1953, IBM introdusse il suo primo mainframe progettato per uso aziendale commerciale: l'IBM Model 701 Electronic Data Processing Machine. Il primo computer elettronico dell'azienda, il 701, era da 25 a 50 volte più veloce dei suoi predecessori, con rapidi progressi in termini di potenza di calcolo, capacità di memoria e dimensioni ridotte.
Altri produttori statunitensi di computer commerciali su larga scala durante gli anni '50 includevano Burroughs, Datamatic, GE, RCA e Philco.
Il primo mainframe moderno, l'IBM System/360, ha fatto il suo ingresso sul mercato nel 1964. Nel giro di due anni, il System/360 dominò il mercato dei computer mainframe come standard del settore. Prima di questa macchina, per ogni nuova macchina era necessario scrivere un software su misura e non esistevano aziende di software commerciali. Il System/360 separava il software dall'hardware e, per la prima volta, il software sviluppato per una macchina poteva essere eseguito su qualsiasi altra macchina della linea.
Sebbene molti associno la virtualizzazione al cloud computing, la tecnologia di virtualizzazione commerciale è iniziata sul mainframe come un modo per dividere logicamente le risorse di sistema da condividere tra un ampio gruppo di utenti. Prima della virtualizzazione, i professionisti IT che lavoravano con i mainframe utilizzavano keypunch, processi batch e un unico sistema operativo per eseguire le operazioni IT. Nel 1964, IBM lanciò il CP/CMS. Questo sistema operativo leggero single-user conteneva il primo hypervisor che creava macchine virtuali (VM), che virtualizzavano l'hardware sottostante aumentando l'efficienza e riducendo i costi.
Introdotto nel 1970, l'IBM System/370 ha segnato il passaggio di IBM dalla tecnologia dei nuclei di ferrite magnetici ai chip di memoria in silicio per archiviare i dati e le istruzioni, perché offrivano velocità di funzionamento più elevate e richiedevano molto meno spazio. Sei mesi dopo il lancio di System/370, la frase "Silicon Valley" è apparsa per la prima volta in un numero di Electronic News.
Altri produttori importanti nel mercato dei mainframe durante gli anni '70 e '80 sono stati Fujitsu, Hewlett-Packard, Hitachi, Honeywell, RCA, Siemens e Sperry Univac. Durante questo periodo, il settore dei mainframe ha continuato a progredire con macchine più piccole, miglioramenti delle prestazioni I/O, memoria più significativa e processori multipli, che hanno consentito la crescita delle loro funzionalità e della loro capacità.
Negli anni '90, con l'accelerazione dell'uso del personal computer e di altre tecnologie, alcuni analisti hanno previsto la fine del mainframe.Nel 1991, l'analista di InfoWorld Stewart Alsop affermò: "Prevedo che l'ultimo mainframe verrà scollegato il 15 marzo 1996".
Eppure, il mainframe viene ancora utilizzato come infrastruttura IT fondamentale in tutti i settori. Nell'aprile 2022, IBM ha svelato l'ultima generazione di IBM ZSeries, z16, con il processore IBM® Telum con acceleratori integrati on-chip, all'avanguardia nel settore, per prevedere e automatizzare con l'AI a velocità e su una scala senza precedenti (e con una latenza estremamente bassa).
I primi mainframe come l'S/360 avevano un singolo processore o unità di elaborazione centrale (CPU), mentre i mainframe odierni hanno un CPC (central processor complex) costituito da processori specializzati progettati per scopi specifici.
Il moderno mainframe contiene schede di rete, crittografia, storage e compressione con i loro processori e la loro memoria. Inoltre, ospita processori SAP (System Assist Processor) che accelerano il trasferimento dei dati tra il sistema operativo e i dispositivi di I/O (input/output) e processori per l'esecuzione di Linux™, Java™ e altri workload. Questa configurazione consente al mainframe di garantire un utilizzo massimo in modo continuo, gestendo al contempo elevati volumi di throughput.
L'elevato numero di processori della tecnologia mainframe supporta le aziende di tutti i settori (ad esempio, agenzie governative, aziende di servizi, istituti finanziari, organizzazioni sanitarie) che si affidano all'elaborazione delle transazioni su larga scala per gestire enormi workload di dati, transazioni finanziarie ad alto volume e altro ancora. Le soluzioni mainframe di oggi sono progettate anche per supportare cloud computing, gestione dei dati, big data e analytics, intelligenza artificiale (AI) e quantum computing, con estensioni e livelli di integrazione che si integrano con i sistemi principali.
I valori tradizionalmente associati ai mainframe sono quelli di affidabilità, disponibilità e facilità di manutenzione (RAS).
L'hardware del mainframe è dotato di numerosi sistemi di autocontrollo e ripristino.
Il sistema può superare il problema di un componente guasto senza compromettere il resto del sistema.I mainframe odierni offrono un'elevata disponibilità continua e un rapido disaster recovery per proteggersi dai tempi di inattività.
Il mainframe è in grado di determinare perché si è verificato un guasto. Questa funzionalità consente di sostituire gli elementi hardware e software con un impatto minimo sul sistema operativo.
I moderni computer mainframe offrono anche i seguenti vantaggi unici.
Esegui sistemi operativi standard come Linux, sistemi operativi specializzati e software che utilizzano funzionalità hardware uniche.
Supporta un gran numero di transazioni simultanee, trattamento dei dati e throughput (I/O) con capacità integrata on demand e memoria condivisa integrata per la comunicazione diretta delle applicazioni.
Offri i massimi livelli di sicurezza con schede crittografiche integrate e un software innovativo che utilizza soluzioni di intelligenza artificiale e machine learning (ML) per rilevare attacchi informatici o frodi. Ad esempio, i mainframe moderni possono eseguire fino a 1 trilione di transazioni web sicure ogni giorno e gestire la privacy tramite politiche.
Offri resilienza attraverso più livelli di ridondanza per ogni componente (ad esempio, alimentatori, raffreddamento, batterie di backup, CPU, componenti I/O, moduli di crittografia) e test per condizioni meteorologiche estreme.
Un mainframe funge da server per l'archiviazione e l'elaborazione dei dati ad alta velocità e può eseguire milioni di istruzioni contemporaneamente. Al contrario, i supercomputer sono molto più veloci, in grado di eseguire miliardi di operazioni in virgola mobile in un secondo. I supercomputer possono eseguire processi ad alta intensità di calcolo per le previsioni meteorologiche, la ricerca sul clima, la modellazione molecolare, le simulazioni fisiche e molto altro.
Le organizzazioni di oggi adottano architetture cloud e distribuite che supportano l'innovazione digitale per creare un vantaggio competitivo. Gli ambienti basati sul cloud non sono una sostituzione dei mainframe.
Al contrario, i due sistemi si sono uniti per formare una strategia olistica di trasformazione digitale. A tal proposito, la modernizzazione delle applicazioni basate su mainframe è diventata una parte essenziale dell'approccio hybrid cloud aziendale odierno, che combina e unifica le impostazioni di on-premise, cloud pubblico, cloud privato e edge per creare un'unica infrastruttura IT flessibile.
Integrando ed estendendo le funzionalità del mainframe in un ambiente hybrid cloud, le aziende possono scegliere l'ambiente migliore per i loro workload (nel cloud oppure on-premise) per massimizzare le innovazioni, i progressi tecnici, la sicurezza e la resilienza di ciascuna piattaforma. Ad esempio, una compagnia aerea può creare un'applicazione per consentire ai clienti di gestire le informazioni di viaggio, come le informazioni di prenotazione basate sul cloud. Il servizio può anche accedere ai dati conservati sui mainframe, come le modifiche agli orari di arrivo e partenza dei voli. Questo servizio non sostituisce né migliora le funzionalità del mainframe esistenti. Al contrario, consente al cliente di attingere dal meglio di entrambi i mondi, ovvero ai dati che risiedono nel cloud e on-premise.
La modernizzazione delle applicazioni, ovvero il processo di trasformazione delle applicazioni legacy monolitiche in applicazioni cloud basate su un'architettura a microservizi, inizia con la valutazione delle applicazioni, dei dati e dell'infrastruttura legacy correnti e con l'applicazione della giusta strategia di modernizzazione per ottenere il risultato desiderato.Sebbene sia possibile effettuare il lift and shift delle applicazioni, ristrutturare l'applicazione per sfruttare i vantaggi delle tecnologie cloud-native (ad esempio, i container e Kubernetes) può offrire in molti casi un maggior valore aziendale.
Oggi, la modernizzazione delle applicazioni mainframe va di pari passo con DevOps, l'insieme di processi e pratiche per automatizzare il lavoro dei team di sviluppo software e delle operazioni IT. In una recente survey IDC (link esterno a ibm.com), l'82% delle organizzazioni ha riferito di aver adottato misure per dare priorità all'utilizzo degli stessi strumenti di sviluppo di applicazioni in ambienti mainframe e cloud-native. I team di sviluppo stanno sfruttando le pratiche DevOps e DevSecOps e distribuendo applicazioni attraverso pipeline automatizzate e integrate per un rilascio più rapido e agile di versioni e aggiornamenti software in ambienti hybrid cloud mirati.
La sostenibilità è ormai un imperativo aziendale. Con i data center che rappresentano circa l'1% del consumo energetico globale (link esterno a ibm.com), le grandi organizzazioni sono alla ricerca di modi per ridurre il consumo di energia dell'IT nell'ambito delle loro iniziative ESG. I mainframe moderni, con un minor consumo di energia e un ingombro ridotto, contribuiscono a migliorare l'efficienza dei data center.
In un report di Allied Market Research (link esterno a ibm.com), il mercato globale dei mainframe è stato valutato a 2,9 miliardi di dollari nel 2022 e si prevede che raggiungerà i 5,6 miliardi entro il 2032, con una crescita del 7,3%.
Ecco solo alcuni esempi di settori che dipendono dai mainframe.
Le banche devono elaborare grandi volumi di transazioni, dalle transazioni con carta di credito ai prelievi bancomat fino agli aggiornamenti dei conti online. I mainframe forniscono la potenza di trattamento dei dati necessaria per erogare questi servizi su larga scala. Le transazioni di nuova generazione e le tecnologie come la blockchain si affidano ai mainframe per i livelli di velocità, scalabilità e sicurezza che offrono.
Le più importanti compagnie assicurative al mondo utilizzano i mainframe per gestire in modo sicuro enormi quantità di dati sensibili come le informazioni di identificazione personale (PII) dei pazienti, le cartelle cliniche e le informazioni di fatturazione.
Molti servizi pubblici critici, dalle forze dell'ordine alla sicurezza nazionale, si affidano ai sistemi mainframe per ottenere il miglior mix di sicurezza, prestazioni e resilienza. Enti pubblici come quello delle forze dell'ordine hanno bisogno di resilienza contro eventuali guasti del sistema o le violazioni di sicurezza. La moderna piattaforma mainframe utilizza l'AI per ottenere più rapidamente valore dai dati e aumentare l'efficienza della cybersecurity.
I rivenditori online dipendono dai sistemi mainframe per l'enorme potenza di elaborazione che supporta le transazioni su dispositivi mobili e altri dispositivi su larga scala.
IBM® z16 è l'ultima iterazione dei mainframe IBM Z con un'inferenza AI on-chip e tecnologie quantistiche all'avanguardia nel settore.
IBM Z è una famiglia di hardware z/Architecture moderno che utilizza i software z/OS, Linux, z/TPF, z/VM e IBM Z Systems.
IBM® z/OS è un sistema operativo (OS) per mainframe IBM Z, adatto per operazioni continue e ad alto volume con elevata sicurezza e stabilità.
IBM LinuxONE è un server Linux di livello enterprise che coniuga l'esperienza di IBM nella creazione dei sistemi mainframe Z con l'apertura del sistema operativo Linux.
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La virtualizzazione consente di suddividere le risorse hardware di un singolo computer (processori, memoria, storage e altro ancora) in più computer virtuali, denominati macchine virtuali (VM).