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IBM Z15:今天的IBM大型主機,已經是數字化變革先鋒

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“很顯然,企業客戶仍然喜歡擁有集中控制、可預測、可靠的計算系統——這正是IBM專門研究的那種系統。”這是曾在1991年預言IBM大型主機之死的技術專家Stewart Alsop在2002年2月時發表的觀點。IBM曾在1960年代初,投入了50億美元開發大型主機,這相當于今天接近400億美元的投資。1969年,人類第一位宇航員登陸月球,而在阿波羅登月項目中,IBM的大型主機System360做出了重要貢獻。

如果你認為源自1960年的大型主機已經成為老古董,那你就跟Stewart Alsop一樣要推翻自己了。2019年初,市場咨詢公司IDC與來自IBM系統部門的高管進行了交流,了解到:IBM通常以相當穩定的節奏投資于IBM Z系統的未來兩代,一旦推出新一代產品,就意味著已經在下一代產品和下下代產品上投入了至少一年的時間;IBM擁有一個先進的設計團隊致力于三到五年之后的技術,以及一個致力于兩到三年之后技術的近端設計交付團隊;這些技術將包含在下一代處理器、硬件、軟件、網絡選擇、I/O選擇和關鍵功能等選擇中。

在另一份2019年8月的IDC白皮書中,指出IBM大型主機經歷了從孤島型到互聯型再到今天的變革型主機(transformative mainframe),IBM主機技術一直在與時俱進。2015年初,IBM推出了耗資10億美元、耗時五年、涵蓋超過500項新專利的z13,IBM大型主機在現代IT中再次扮演舉足輕重的角色;2017年4月,IBM z14橫空出世,其R1版本可實現一臺主機即一個云數據中心;2019年9月,IBM再次推出歷時四年研發、共產生3000多項已發布或正在申請的IBM Z專利的z15。IDC認為,今天企業基于大型主機的平臺,完全參與其數字化轉型,因此可以稱為“數字化轉型主機”。

一家北美金融機構負責人在今年接受IDC關于變革型主機商業價值的訪問時表示,由于IBM大型主機在機器學習和模型分析方面具備的強大能力,該公司的主機管理團隊能夠更快地獲取和分析數據,避免了額外再聘用250-300員工的需要。是的,今天的IBM大型主機,已經是數字化變革先鋒。

安全混合云

安全一直是IBM大型主機的技術主線。IBM Z系統的核心價值,在于構建市場上最受信任、高性能、高規模和高I/O傳輸和數據庫平臺,IBM在繼續增加這一核心價值的基礎上用新技術支持企業的數字化轉型需求。

從IBM z13開始,IBM就為其主機大幅增強了安全能力。z13是業界首款能夠單日處理25億筆交易的系統,z13為日益增長的移動交易提供了保證,由z13處理的交易從始至終都是穩定的、端到端安全且可審計。z13還是業界首款實現了針對所有規模移動交易的實時加密的系統,通過提高移動交易的實時加密速度。z13交易引擎能夠實近乎實時地分析交易,防止正在發生的欺詐,幫助金融機構在欺詐波及到消費者之前中斷交易。

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而在 z14 發布前五年,IBM Z研究了計算環境,認為網絡戰將變得越來越普遍,而唯一有效并且可以快速上馬的防御將是加密一切。因此,IBM設計團隊開始致力于下一代z14微處理器的加密引擎,在z14中實現了普遍加密。IBM z14每個處理器的核心部分之外有一個專用的加密引擎,可提供足夠帶寬進行加密,z14核心的加密引擎提供了傳統上4倍的晶體管,性能和容量提高了4到7倍。由于處于CPU之外,因此整體性能不會受到影響卻成功提高了加密能力。相比于z13,z14每天可以進行120億次加密交易。

到了z15,IBM進一步提升主機的安全能力。在已有的普遍加密技術基礎上,IBM又推出全新的數據隱私護照(Data Privacy Passports)技術,可實現對數據存儲與共享的控制。借助這項技術,在包括z15在內的混合多云環境中,企業可以隨時保護數據或撤銷數據訪問權,也就是說z15可以把自身的安全能力擴展到與之相連的整個混合云環境中。有了z15,可以將普遍加密功能擴展至整個企業,即便離開IBM Z平臺也可以確保數據隱私保護。當然,相比于z14,z15每天可以進行190億次加密交易!

僅僅從安全這條主線看z13、z14、z15的技術進展,就可以看到IBM對于大型主機的前沿性投入。z14引入普遍加密技術,加密了IBM Z上的所有內容以及IBM客戶生產環境中的內容;而z15則可以做到當Z數據脫離Z主機傳輸時,Z的安全性也隨著該數據在混合云環境中傳播。IBM對Z系統的未來,是期望可以完全免受任何網絡威脅。

而在多云這條技術線上,IBM相信動態的多云最終將成為所有工作負載的部署平臺。由于IBM Z是一個功能強大的記錄系統(SOR),因此IBM致力于將這個記錄系統擴展到多云基礎設施上,通過開源和業界標準實現跨云平臺的無縫互操作性。IBM將繼續推動本地部署的IBM Z向云化道路前進,并為私有和公共云創建無縫、安全的交互環境。

云原生敏捷開發

早在2016年的時候,IDC調查就確認企業已經開始把大型主機納入對數據中心的重新規劃和思考中,包括開始利用新的硬件和軟件功能對主機平臺實現現代化,將主機平臺與數據中心的分布式架構以及云端集成。IDC調查認為主機現代化舉措包括:在主機上運行 Java、使用API連接到外部網絡、支持移動應用程序訪問以及支持web等。同時,企業也在利用Linux將主機集成到DevOps流程中以支持敏捷應用開發,實現了大型主機即服務。

隨后,IBM主機上的DevOps和敏捷開發從2016年的早期采用階段躍升為常規階段。2016年僅在主機運營中作為創新實踐的混合云,到后來就成為了常規操作,主機平臺充當與其它私有云交互并越來越多地與公共云交互的私有云平臺。企業還在主機上開發了重要的附加功能,例如利用微服務以及執行分析。今天,創新者已經開始在主機上構建物聯網功能,也已在主機上運行機器學習和區塊鏈應用程序了,由此開啟了數字化轉型主機階段。

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z13發布的時候,其理想是作為私有云和混合云架構將具備“傳奇般”的可擴展性,并能安全可靠地處理多個工作負載。在scale-out模型中,z13最多可以運行8000個虛擬服務器,每個核承載至少50個虛擬服務器,從而節約軟件、能耗和設備上的成本。而到了z15,單臺z15系統中橫向擴展至240萬個Linux容器——與裸機x86平臺相比,運行相同的網絡服務器負載,每個z15 LPAR(邏輯分區)上的Linux容器,最多可以多出2.3倍。

在IDC的變革型主機商業價值調研中,所有接受研究訪談的企業都表示,他們了解敏捷開發的重要性,并且已經在自己的主機平臺上實施了敏捷流程,或者正在這樣做。一個受訪企業在談到其主機運營時表示,敏捷非常重要,因為必須能夠非常迅速地響應需求,該企業已經在主機平臺上實施了敏捷開發,好處是更快的周期和更高的質量。另一個受訪企業的一位主機工作人員表示,該企業對所有開發都使用敏捷流程并嚴格遵守敏捷原則。

當然,IBM主機也在提高自身的敏捷開發能力。z15的一大特色就是引入了云原生開發,以幫助企業和組織將現有應用現代化、構建新的云原生應用,以及安全地跨云集成最重要工作負載。上個月,IBM宣布將在IBM Z和LinuxONE上支持紅帽OpenShift平臺,借助Linux支持云原生開發的集成工具和功能豐富的生態系統,這項服務將加快實現更高的可移植性和靈活性。云開發人員可以在OpenShift上部署z/OS應用程序,而不需要特殊的z/OS技能。

而在今年四季度,IBM也會把IBM Cloud Pak解決方案引入基于IBM Z和LinuxONE的Linux中,這些產品和服務旨在加快豐富IBM軟件生態系統。通過將這些產品和服務與IBM的企業平臺IBM Z和LinuxONE結合,就可以打造安全開放的混合多云平臺,將進一步增強IBM幫助企業和組織釋放業務價值和推動業務增長的能力。

值得一提的是,IBM、Broadcom(原CA技術公司)和Rocket Software于2018年推出了名為“開放主機項目(Open mainframe Project)”的主機社區并開發了Zowe,Zowe 1.0于2019年2月發布。通過Zowe,應用程序開發人員就可以在主機上使用 Kubernetes、Docker和其它流行的云原生編排工具,以及包括Jenkins和SonarQube等在內的云原生開發工具,以用于持續集成和持續交付 (CI/CD)。

通過投資現代化大型主機和工具,采用 API、分析、混合云、微服務和容器等技術,以及利用DevOps和敏捷方法等措施,企業和組織可確保其主機能夠高效、有力地滿足業務需求,同時還能吸引年輕人才的加入。

下一個前沿

安全混合云以及云原生敏捷開發,是當前企業數字化轉型的主要訴求,也是IBM主機全力滿足用戶需求的出發點。當然,IBM主機并沒有止步于此,而是在算力、人工智能、區塊鏈等前沿不斷拓展。

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在計算方面,IBM將繼續在兩個領域開展工作:核心密度和整體性能。整體性能不僅與處理器速度和反饋速度有關,而且與工作負載特定加速,如壓縮和加密加速等有關。IBM總是以保護現有投資的方式完成這些創新,也就是說這些創新總是向后兼容,因此無需使用新技術堆棧即可加速,也無需更改現有應用程序。一個典型的例子是普遍加密技術,它總是能適用于現有的、已投資的主機技術堆棧。

此外,在討論加速器時,業界傾向于考慮通用GPU或FPGA。然而,主機搭載嵌入式加速器已經有幾十年的歷史,例如z14中嵌入微處理器的加密引擎。IBM一直在研究在未來的主機微處理器中嵌入什么加速器或決定在微處理器附近放置什么加速器。IBM正在研究一系列加速器的層次結構,用于安全、數據挖掘、深度學習、更好的運營管理以及新的、更快的計算和數據傳輸方式。

當然,如無必要,IBM Z也不會嘗試重新發明輪子,包括考慮類似IBM Power Systems利用OpenPOWER實現加速器策略以及周邊軟硬件生態。IBM Z追求與Power System類似的“協同效應”,而不是試圖在Z系統中重建所有內容。這樣,任務就變成了確定如何最好地集成現有技術,并使其對客戶的工作負載透明。

在更遠的未來,IBM希望將未來的量子計算服務與IBM Z緊密無縫地集成,以便利用和擴展企業的記錄系統,用于動態風險建模或客戶畫像分析等用例,這些問題類型是量子計算尤其擅長的。IBM也是少數堅決而重資投入量子計算的企業。

在人工智能方面,2017年底IBM為大型主機推出了人工智能計劃,通過z14以“Z / OS機器學習”的形式進一步擴展。存在于Z平臺上的數據在AI應用程序中具有重要價值,并且在無需遷移數據的情況下,在SOR記錄系統上使用數據構建AI模型具有天然優勢。IBM計劃擴展大型主機的AI功能,這可能包括投資用于深度學習的加速器,以及集成適合于人工智能處理的技術。

在區塊鏈方面, IBM將IBM Z作為區塊鏈的云平臺,該服務運行在LinuxONE上。借助IBM Z加密技術,提升區塊鏈云服務安全性,因而IBM區塊鏈取得巨大成功。區塊鏈在所有行業的使用,從高等教育到全球貿易物流再到安全結算,將極大地改變這些行業。區塊鏈將帶來一個更加數字化的世界,縮短周期和業務流程,消除或降低中間商的成本。 區塊鏈在IBM的投資領域列表中名列前茅,IBM認為當前的區塊鏈服務只是冰山一角。在區塊鏈的發展過程中,可以看到將一些功能轉移到硬件中是有意義的,但考慮到技術變化的速度之快,現在還為時過早。在微處理器內部實現區塊鏈功能還需要幾年的成熟時間,與此同時IBM預計將在硬件上投入更多,以協助加速區塊鏈發展。

此外,在主機運維方面,IBM將更多依賴人工智能,因為自動化、自修復和不斷提高的自治級別將使主機系統更容易操作和維護,預計IBM Z將變得越來越不需要特殊技能,而主機的人機界面也將大為精簡。

總結來說,可以看到IBM為大型主機煥新而采取的大量努力,而IBM大型主機的研發也是IBM與眾多客戶合作完成的,代表了對于主流客戶需求的把握。在今天數字化轉型的關鍵時期,IBM主機還具有一個“意外”的吸引力,這就是一臺或幾臺主機可以代替成百上千臺PC服務,相應節約了巨大的電能及其成本。今年年初開始,從國家相關部委到以北京、上海、深圳為代表的地方政府部門都相繼出臺政策,要求新建乃至改擴建大型、超大型數據中心的PUE值需達到1.4以下。以x86分布式服務器建設數據中心的模式已“難以為繼”,IBM LinuxONE在大幅度提升性能和容量的同時,可以進一步降低空間和能源消耗,最大化推動數據中心綠色創新的發展。

可以預見,在未來的數字化轉型過程中,集中控制、可預測、可靠的計算系統,不僅是企業的選擇也將是社會的選擇。大型數字化轉型主機來了,你做好了準備么?

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