Эволюция z/OS

MVS/370 (Multiple Virtual Storage/370)

В соответствии с концепцией MVS, каждая прикладная программа, выполняющаяся на платформе S/370, получает в свое распоряжение виртуальное адресное пространство объемом 16 MB, что существенно увеличивает объем доступной приложению памяти по сравнению с SVS. Это означает также, что может быть увеличено количество одновременно выполняемых приложений. Кроме того, наличие раздельных адресных пространств повышает степень безопасности программ и пользователей, поскольку приложение, работающее в одном адресном пространстве, не имеет возможности (преднамеренно или нет) напрямую обратиться к памяти в других адресных пространствах. Однако в некоторых случаях приложения нуждаются во взаимодействии, когда они обмениваются данными или используют одни и те же общие программы. В MVS/370 для этой цели в каждом виртуальном адресном пространстве была выделена так называемая общая область (common area), в которой резервировалось место для размещения программ (предназначенных в основном для поддержки системных сервисов) и данных, доступных всем приложениям. Остальная часть адресного пространства, защищенная от других приложений, названа приватной областью (private area) (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Виртуальные адресные пространства MVS/370

Для того чтобы не расширять объем общей области (и, стало быть, не сокращать объем приватной), для некоторых системных программ MVS выделяются отдельные виртуальные адресные пространства. Для организации взаимодействия с такими программами, а также для взаимодействия между обычными приложениями в архитектуре S/370 был реализован альтернативный механизм межпространственной связи CMF (Cross Memory Facility). Этот механизм основан на специальных процессорных командах, с помощью которых можно передавать данные из одного адресного пространства в другое, а также запускать процедуры из других адресных пространств. При этом используются встроенные средства обеспечения безопасности на основе средств авторизации.

MVS/XA (Multiple Virtual Storage/eXtended Architecture)

К концу 70-х предел в 16 MB для приложений становился все более заметным ограничивающим фактором. Переход на архитектуру S/370-XA (eXtended Architecture) обеспечил расширение разрядности адреса до 31 бит, что дало возможность в новой версии операционной системы MVS/XA (1983) создавать виртуальные адресные пространства размером 2³¹ = 2 GB (рис. 5.3). Этот объем виртуальной памяти, выделяемый приложению, применялся вплоть до перехода на 64-разрядную архитектуру zSeries (z/Architecture).

Рис. 5.3. Виртуальные адресные пространства MVS/XA

Для сохранения преемственности структура виртуального адресного пространства MVS/XA в младших 16 MB осталась прежней. Свыше границы 16 MB (как стали говорить "above line" - "над линией") появились расширенная общая область (Extended Common Area), как продолжение общей области MVS/370, и расширенная приватная область (Extended Private Area), дающая дополнительное жизненное пространство для 31-разрядных приложений. Механизм межпространственной связи (CMF) был адаптирован к новому формату адресных пространств.

Следует отметить, что для поддержки "старых" приложений, разработанных для MVS/370, в MVS/XA была сохранена возможность переключения в режим 24-разрядной адресации. В этом случае приложения могли использовать по-прежнему только 16-мегабайтную область адресного пространства.

MVS/ESA (Multiple Virtual Storage/Enterprise System Architecture)

Появление архитектуры ESA/370 в 1988 году привело к созданию операционной системы для этой платформы, получившей название MVS/ESA. Основные нововведения в этой версии были связаны с использованием расширенной памяти (expanded storage), впервые реализованной в системе ES/3090 в 1985 году. Расширенная память, являясь фактически продолжением основной (центральной) памяти, стала использоваться для хранения вытесненных из основной памяти страниц, что позволило существенно уменьшить время на страничный обмен по сравнению с применением для этой цели дисковой памяти. Расширенная память адресуется поблочно (размер блока - 4 KB). Объем расширенной памяти мог достигать 8 GB, в то время как основная память была по-прежнему ограничена 2 GB.

В MVS/ESA появились виртуальные адресные пространства нового типа: пространства данных (Data Spaces) и гиперпространства (от HIgh PERformance Spaces - "высокопроизводительные пространства"). Общая схема адресных пространств MVS/ESA представлена на рис. 5.4. Практически в таком виде эта схема сохранилась в последующих версиях MVS и OS/390 и легла в основу построения z/OS.

Рис. 5.4. Виртуальные адресные пространства MVS/ESA

Пространства данных могут иметь размер от 4 KB до 2 GB и адресуются побайтно. Они могут создаваться приложениями для размещения данных произвольного типа и доступа к этим данным в процессе выполнения. В отличие от обычных адресных пространств, в пространствах данных не могут размещаться и исполняться программные коды. Для доступа к данным, размещенным в пространствах данных, в архитектуре ESA/370 в качестве базовых регистров применяются специальные регистры доступа (AR), что позволяет приложениям одновременно взаимодействовать с несколькими пространствами данных (до 16), используя стандартные процессорные команды. Следует отметить, что в MVS/ESA появились пространства данных, создаваемые для нужд операционной системы и используемые специальными системными программами, такими как VLF, LLA, DLF и др.

Гиперпространства представляют собой разновидность пространств данных, но с некоторыми специфическими чертами. Главная особенность заключается в том, что данные из гиперпространств могут вытесняться только в расширенную память (никогда во внешнюю!), что обеспечивает повышение производительности при их обработке. Память гиперпространств адресуется поблочно (размер блока 4 KB).

MVS/ESA SP V4 (Multiple Virtual Storage/Enterprise System Architecture, System Product Version 4)

Очередной вехой в развитии технологии MVS стало появление четвертой версии операционной системы MVS/ESA в 1990 году, ориентированной на архитектуру ESA/390 (ES/9000). Основные изменения системного программного обеспечения были связаны с появлением ESCON-каналов и внедрением элементов технологии сисплекс (Sysplex) для построения многомашинных комплексов. В связи с этим появились новые компоненты и функции, такие как XCF (Cross System Coupling Facility) для управления ресурсами в многомашинной среде, APPC (Advanced Program-to-Program Communications) для организации взаимодействия приложений в распределенной системе на базе протокола APPN. Кроме того, была произведена модернизация стандартных функций MVS для работы в сисплексе.

Механизм управления памятью продолжал совершенствоваться за счет внедрения новых алгоритмов страничного обмена (например, был реализован блочный обмен (block paging)), более надежных методов защиты и распределения рабочей нагрузки. В третьем выпуске MVS/ESA SP V4 был сделан первый шаг в сторону интеграции MVS и UNIX и вступления MVS в сообщество открытых систем: реализована поддержка интерфейса прикладного программирования (API) для C/C++ приложений в соответствии с международным стандартом IEEE POSIX 1003.2 (Portable Operating System Interfaces UNIX).

MVS/ESA SP V5 (Multiple Virtual Storage/Enterprise System Architecture, System Product Version 5)

Пятая версия MVS/ESA была выпущена в 1994 году, она предназначалась для установки на серверы 9672 (Parallel Enterprise Server). Данная версия обеспечивала полную поддержку технологии параллельного сисплекса (Parallel Sysplex). В ней впервые был представлен модуль управления рабочей нагрузкой WLM (WorkLoad Manager), дающий возможность рационального распределения системных ресурсов между приложениями на основе сформулированных целей функционирования.

В релизе 2.2 были существенно расширены возможности UNIX-сервиса, получившего в то время название Open Edition ("открытая редакция"). Это название подчеркивало полную поддержку возможностей стандарта открытых систем X/Open Portability Guide, принятого многими разработчиками UNIX-систем. Данный стандарт унифицирует набор функций интерфейса системных вызовов (API) и интерфейс пользователя (shell) для переноса программного обеспечения и повышения мобильности пользователей открытых систем независимо от платформы. Таким образом, в MVS была интегрирована пользовательская оболочка shell UNIX, реализована поддержка иерархической файловой системы UNIX и стало возможным использование приложений на языке С/С++, написанных для UNIX-компьютеров. Одновременно в рамках UNIX-сервиса были представлены компоненты для поддержки распределенных вычислений на основе стандарта DCE (Distributed Computing Environment).

Для повышения эффективности обработки пакетных заданий при обработке последовательных наборов данных был введен компонент BatchPipes/MVS и применена технология Hiperbatch.

Значительные изменения коснулись коммуникационных сервисов. eNetwork Communication Server объединил средства поддержки вычислительных сетей на базе двух протоколов: SNA и TCP/IP. Для доступа пользователей локальной сети NetWare к ресурсам S/390 добавлен компонент LANRES, а для реализации функций файл-сервера для пользователей, использующих рабочие станции OS/2, DOS, Windows, UNIX-компонент LAN Server for MVS.