Принципы построения и основные компоненты z/OS
Элементы z/OS
Операционная система z/OS построена в соответствии с концепцией интеграции компонентов, реализованной впервые в OS/390, и включает базовые и опциональные элементы. Данная концепция означает, что все программные компоненты системы разрабатываются и тестируются как единый программный комплекс, а распространение и установка системы производится одним пакетом.
Базовые элементы (base elements) являются необходимой и неотъемлемой частью программного обеспечения z/OS, поскольку служат для поддержки наиболее важных функций и сервисов системы. К ним относятся средства управления аппаратными ресурсами, средства управления данными, пользовательские и программные интерфейсы, поддержка коммуникаций и др. Базовые элементы всегда включаются в установочный пакет z/OS.
Опциональные элементы (optional feature) расширяют возможности базовых элементов и обеспечивают поддержку дополнительных функций операционной системы, таких как, например, средства отладки и библиотеки для языков программирования, некоторые средства администрирования и управления хранением данных, средства защиты, аудита и шифрования и т.п. У заказчика есть возможность выбора необходимой ему совокупности опциональных элементов, которые он оплачивает отдельно. Различают два типа опциональных элементов: интегрированные (в документации определяются как priced) и неинтегрированные (unpriced). Все интегрированные опциональные элементы присутствуют в установочном пакете z/OS, однако доступными для установки и использования будут только элементы, выбранные и оплаченные заказчиком. В дальнейшем всегда существует возможность активизировать не заказанные ранее опциональные элементы на основе процедуры динамического включения (dynamic enablement) без необходимости обновления установочного пакета. Неинтегрированные опциональные элементы не входят в установочный пакет z/OS и требуют отдельного заказа и специальной установки.
Следует отметить, что z/OS включает ряд компонентов, которые в то же время либо существуют и распространяются как самостоятельные программные продукты, либо входят в состав других операционных систем (например, z/VM). Такие элементы называют неэксклюзивными (nonexclusive). К ним относятся ассемблер HLASM и связанные с ним инструментальные средства, графические библиотеки и утилиты GDDM, средства создания и просмотра документов в формате BookManager и некоторые другие. Остальные элементы, доступные только в составе z/OS, называют эксклюзивными (exclusive).
Обновляя версии и выпуская новые релизы системы, разработчики вносят постоянные изменения в состав, функции и статус тех или иных элементов. К счастью, эти изменения не столь радикальны и касаются, как правило, лишь небольшого числа компонентов. Это обеспечивает плавность перехода на новые версии, но не избавляет пользователей от необходимости внимательно изучать новшества и изменения, связанные с таким переходом. Приводимый далее обзор функциональной структуры и элементов z/OS дается в соответствии со спецификацией релиза V1R4 [ 5.3 ] . Полный перечень элементов z/OS V1R4 и z/OS.e V1R4 представлен в приложении 3.
Функциональная структура z/OS
Ориентация на поддержку систем электронного бизнеса на базе технологии "клиент-сервер" определила взгляд на функциональную структуру z/OS как совокупность модулей, каждый из которых обеспечивает реализацию сервисов определенного типа и включает некоторую совокупность базовых и опциональных элементов. В составе z/OS выделено 10 функциональных модулей, показанных на рис. 5.6.
Базовые системные функции и средства представлены тремя модулями:
Элементы этих модулей создают основу для функционирования остальных модулей системы, которые в свою очередь связаны со вспомогательными сервисами и с поддержкой ключевых технологий современных информационных систем, включая коммуникационный сервис, сервис безопасности, Web-сервис и др. Предоставляемая z/OS возможность развертывания вспомогательных сервисов на одной машине и в одной среде обеспечивает снижение расходов на настройку и эксплуатацию программного обеспечения, повышает устойчивость работы и эффективность взаимодействия всех компонентов.
Рассмотрим состав и функции отдельных модулей z/OS, принимая во внимание, что некоторые элементы с таким же успехом можно было бы отнести к другим модулям (т.е. границы модулей условны).
Системные сервисы
В состав системных сервисов входит более десятка базовых и опциональных компонентов, обеспечивающих поддержку фундаментальных функций операционной системы и предназначенных в первую очередь для управления ресурсами и организации вычислительного процесса. Наиболее важными среди них являются компоненты BCP, DFSMSdfp, JES2, TSO/E и ISPF, которые, находясь в тесном взаимодействии, определяют основные технологические принципы функционирования z/OS (рис. 5.7).
Центральную роль в системе играет базовая управляющая программа BCP (Base Control Program), являющаяся ядром системных сервисов и z/OS в целом.
Базовая управляющая программа осуществляет:
- управление задачами (диспетчеризация и синхронизация);
- управление виртуальной и физической памятью;
- управление вводом-выводом;
- обработку прерываний и поддержку системных вызовов;
- управление рабочей нагрузкой и производительностью;
- управление выполнением программ (связывание, восстановление);
- поддержку диалога с оператором через консоль;
- протоколирование работы системы.
В литературе при описании функций BCP часто используют понятие "супервизор" (supervisor), которое можно считать синонимом базовой управляющей программы. В составе BCP выделен ряд важнейших компонентов, таких как программа конфигурирования ввода-вывода IOCP (I/O Configuration Program), менеджеры управления виртуальной, физической и вспомогательной памятью VSM, RSM, ASM (Virtual, Real, Auxiliary Storage Managers), менеджер управления рабочей нагрузкой WLM (Workload Manager), модуль управления системой (сбора статистики) SMF (System Management Facilities), модуль синхронизации задач GRS (Global Resource Serialization), программа связывания (Binder) и некоторые другие. Познакомиться с большинством этих компонентов нам предстоит в данной главе.
Необходимо отметить, что в базовую управляющую программу z/OS интегрировано ядро системных сервисов UNIX, выполняющее ключевую роль при поддержке приложений и некоторых системных компонентов, ориентированных на эту операционную среду.
Вторым важнейшим элементом системных сервисов является подсистема управления данными DFSMSdfp (Data Facility Storage Management System - data facility product), реализующая базовые функции управления данными, хранящимися во внешней памяти, и устройствами хранения данных. Фактически этот компонент поддерживает необходимые низкоуровневые средства для создания, размещения на носителях и последующей обработки наборов данных. DFSMSdfp является базовым элементом, но в то же время существует еще ряд опциональных компонентов семейства DFSMS, которые будут рассмотрены в разделе, посвященном сервисам системного администрирования. Подробное описание всех средств управления данными и внешней памятью будет представлено в п. 5.1.4.
Для обработки пакетных заданий (напомним, что задание представляет собой внешнюю единицу работы z/OS) служит подсистема управления заданиями JES2 (Job Entry System 2). Этот базовый компонент принимает и регистрирует задания, поступающие в систему от различных источников; осуществляет анализ и формирует очереди заданий, а затем передает задания на выполнение базовой управляющей программе. После завершения выполнения задания и получения результатов от BCP, JES2 формирует отчет по заданию (листинг), передает его пользователю или выводит на печать. Альтернативой JES2 является опциональный компонент JES3, который, в отличие от JES2, может использоваться для централизованного управления заданиями в многомашинной системе. Более подробно о подсистеме управления заданиями будет рассказано в п. 5.1.5.
Для организации взаимодействия с пользователями в составе системных сервисов присутствуют два базовых компонента: TSO/E и ISPF. Система разделения времени TSO/E (Time Sharing Option/Extensions) обеспечивает поддержку интерактивного терминального пользовательского интерфейса в режиме командной строки. TSO/E располагает своей системой команд, позволяющих запускать программы и задания, манипулировать наборами данных, контролировать вычислительный процесс и управлять системой с удаленного терминала. Полноэкранный диалоговый интерфейс пользователя ISPF (Interactive System Productivity Facility) представляет собой среду для разработки и реализации диалога с пользователем на основе стандарта CUA как в текстовом, так и в графическом режиме. ISPF включает текстовый редактор, утилиты для работы с наборами данных, средства разработки и удаленного запуска программ и заданий, а также другие полезные средства для удобного и эффективного взаимодействия с системой. Многие системные компоненты (WLM, HCD, RACF, RMF и др.) используют интерфейс ISPF для настройки и конфигурирования. Описание элементов поддержки пользовательского интерфейса z/OS будет представлено в п. 5.1.7