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大型主机、专属系统的现在与未来
主机是老的辣!?

【作者: 朱善存】2001年08月01日 星期三

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前言

近年来PC不断的蓬勃发展,使得人们将信息运算看重到客户端上,而冷落了伺服端的重要性,但在1994年因特网出现后,因特网的兴盛,使得伺服主机再度成为受人重视。为了因应因特网不定流量的数据运算,伺服主机的运算效能可说是愈高愈好,而由于早期因特网与学术网络相关连的因素,而学术用大多使用UNIX主机,所以UNIX主机成为最常用于连接因特网的主机。


然而因特网也带来了信息系统的变革,浏览器统一了用户接口、数据格式、传输协议,只要能够提供Web服务的主机,并不需要考虑主机的类型,无论是专属主机、大型主机、UNIX主机、x86主机皆可,因此以往60年代就有的Mainframe大型主机,也在许多企业在提供电子商务解决方案时的考虑范畴中。


计算机的运算架构从古早的集中式运算(Central Computing)、到后来的对等式运算(Peering Computing)、至今日的主从式运算(Client-Server Computing),无论是何种运算架构,伺服主机依旧是架构中举足轻重的核心部分,而经过长年的技术演变下,伺服主机逐渐演变出多种层级与类型,依据出现的顺序分别是「大型主机,Mainframe」、「Mini Computer,迷你计算机」、「UNIX系统主机,UNIX Server」、以及「x86系统主机,x86 Server」。


其中「迷你计算机」只是相对于「大型主机」而言是迷你的,与之后才推出的「UNIX系统主机」跟「x86系统主机」相比仍是庞然大物,这是当年迪吉多(Digital Equipment Co., DEC)公司针对无能力购买「大型主机」的企业所设计的。


各型主机的介绍

无论是「迷你计算机」还是「大型主机」,与「UNIX系统主机」相比下,都被认为是一种「专属性」的计算机系统,理由是UNIX主机在硬件部分,虽任由各厂商自由发展(包括自行发展芯片、自行发展架构等),但软件的操作系统部分则统一采用UNIX为核心,如此企业在UNIX操作系统上所开发的程序,可以快速与轻易地移植到其他厂商的UNIX主机上(使用其他厂商的编译程序重新将原始程序编译即可,或小幅改写),交换与移植性大大增加,因此UNIX系统也被称为开放系统,不似「迷你计算机」与「大型主机」完全实行封闭的设计,自行制订的硬件平台,自行开发与设计的作业平台,完全与其他厂商的系统不合,在其上头开发的应用程序,若想移植到其他厂商的伺服主机上执行,非经过一番程序大改写不可,移植与交换困难,特别是原程序撰写人已经离职时更是困难,所以「专属」一词由此而来。


至于更往后看的是x86主机,x86主机硬件平台统一采用Intel架构,操作系统统一采用Microsoft的Windows NT/2000,因此连应用程序都不需要重新编译或修改,就可以直接换主机执行,而近年来x86主机也开始有使用Linux作业平台的趋势,但以精简型伺服主机(Server Appliance)居多。


专属系统设计的伺服主机虽然有程序移植的困难性,造价与体积也大多超越UNIX主机(更别谈是x86主机),因此数年下来许多企业逐渐舍弃专属系统,而改采UNIX开放系统或x86系统,虽然专属系统逐渐消退中,但不代表其将会被UNIX主机或x86主机完全取代,反而是有其不可替代的价值与地位,这道理如同喷墨与激光打印机当道后,点阵打印机虽然市场萎缩,但仍在打单、复写报表用途上无可取代。


专属型系统优于现有UNIX系统或x86系统的地方,莫过于更高的效能与更稳定的运作,根据IBM方面的表示,IBM的大型主机整年度的当、停机时间仅有数秒钟,要求极为严苛,另外既有的企业仍持续使用大型主机、迷你计算机的,都是以「稳定」为其考虑与理由。


无论如何,专属型计算机运算系统是萎缩的,许多信息厂商也纷纷退出此一系统的经营,如hp(惠普)以前的hp 3000型即也是专属型系统,目前已经不再力推,而改以hp PA-RISC的UNIX伺服主机为主,现有在台湾使用hp 3000型的企业包括光阳、三阳等机车制造业,以及海运、航运业。


目前仍有提供专属计算机的厂商实在屈指可数,如美国国际商业机器(IBM)、美国优利系统(UNISYS)、美国康柏(COMPAQ)、日本富士通(FUJITSU)等等,其余已不多见,且这些厂商也大多不仅仅只经营专属系统业务,还包括其他的系统,如IBM有RS/6000的UNIX系统,或是x86计算机系统,康柏(以前也称「康百克」)也有Alpha的UNIX系统,富士通也与美国升阳(Sun Microsystems)购买UltraSPARC III芯片来制造自己的UNIX系统,UNISYS也有e-@ction ES7000型的超大型x86伺服主机等等,没有一家信息厂商是仅以专属系统为主的。


(附注):康柏以往仅有x86系统,后来于1997年并购Tandem公司(中文译作:「天登计算机」或「天腾」计算机),从此拥有了专属系统,之后于1998年又并购了DEC公司的伺服主机部门、Alpha芯片设计部门,因此拥有了UNIX系统。


专属型伺服主机的现况介绍

既然目前尚存的专属型伺服主机提供商已经很少,在此笔者就花较多的介绍每一家的专属系统。


IBM 公司

最先要说的是IBM,该公司也是大型主机的创始者,目前IBM在大型主机方面主要为S/390系列,目前多半还用于金融业、航空业中(讲究稳定、安全性的行业),而在迷你计算机方面则目前为AS/400(1988年6月推出),IBM方面相当自豪于系统稳定与高运算负载,在奥林匹克运动会时,能因应全球对奥运的信息需求而不塞车、当机,IBM全系列主机首居其功,这当然也包含了大型主机与迷你计算机等专属系统在内。


其中可以更深入提的是AS/400,当年推出时是以迷你计算机的诉求出现,但在事过境迁后,迷你计算机的角色逐渐消失,AS/400转变成应用专属的伺服主机,专门从事数据库的伺服功能(Database Machine),甚至到了后来转变成整合型伺服主机(Integration Server)的功能,针对各行各业的应用需求而设,并且以容易管理为诉求,让资管人员专心致力于企业的主业务。也因为容易管理,所以AS/400不见得设置于信息管理部门的机房内,反而会是在财务部、总务室中,成为这些部门的专属运算机器。


AS/400在发展过程中经过一次结构上的大转变,由CISC处理器的运算系统转变RISC处理器的运算系统,而AS/400先天设计也较为不同,使用48bit的系统架构,且不是采用一般现有UNIX、x86/Windows的档案导向系统,反而是面向对象系统,变更结构后的AS/400使用IBM开发的POWERPC RISC芯片,原有程序依旧能够兼容执行,算是信息界中由CISC转移至RISC最成功地一次。


(附注)Apple从68K转移到PowerPC,应用程序是以软件仿真方式兼容执行,并要求软件厂商设计商重新撰写适用于PowerPC的应用程序。


AS/400的操作系统为OS/400,严格说OS/400并非操作系统,此软件主要是管控其他的操作系统,包括Windows NT/2000、Novell、Lotus Notes/Domino等操作系统,但OS/400则负责整个系统的安全性,目前一部AS/400主机可以同时执行32个不同的操作系统。


AS/400另一特点是价格低廉,IBM曾有一阵子促销最低档的AS/400主机,仅29.9万台币,这样的价位甚至比许多UNIX主机与x86主机还便宜,因此AS/400也诉求快速还本,企业采用AS/400后,估计约能在三至五年内摊还购置成本。


虽然IBM还持续提供S/390与AS/400等专属型系统,但IBM本身不再希望世人以专属型系统、UNIX开放系统、x86系统等眼光来看待伺服主机,因为在因特网兴起后,所有的信息建置几乎都朝电子商务方向发展,且程序的用户接口、数据/文件格式、以及通讯协议等都趋于统一,如此再以传统眼光将主机划分成专属、UNIX、x86等则不合时宜,事实上所有的主机都可以从事电子商务,就客户端来看不需要去区别远程正在服务的主机是UNIX还是x86,或是其他类型的主机,所以IBM将所有全系列、全类型的主机都统称为「eServer」,并将以往的分法改以系列称呼,如S/390称为z系列,AS/400称为i系列,RS/6000的UNIX为p系列,Intel的IA32/64的x86为x系列。请见(图一)。



《图一 IBM eServer Z系列大型主机历史演进图》
《图一 IBM eServer Z系列大型主机历史演进图》

COMPAQ公司

谈完IBM让我们来谈COMPAQ,COMPAQ并购的Tandem后持续Tandem公司原有的专属系统业务,并将其伺服主机改名为NonStop系列,表示永不停机的系统,更仔细的称呼则为「HIMALAYA喜玛拉雅」伺服主机。


「喜玛拉雅」使用MIPS公司的处理芯片,但不与Sgi公司的UNIX主机兼容(Sgi并购MIPS公司),效能也不是「喜玛拉雅」诉求的重点,至今的最大的诉求在于「稳定」与「安全」,目前全世界许多的证券交易所仍在使用Tandem的主机系统,而COMPAQ目前有S系列、S74系列、K系列等专属主机,目前美国三大汽车厂联合成立的CommerceOne电子商务网站,用的就是COMPAQ NonStop Himalaya专属主机。


此外多伦多股票交易市场、蒙特娄股票交易市场、以及雪梨期货交易市场等也都是采用NonStop Himalaya主机,其中多伦多的「新交易引擎」(New Trade Engine)则是用NonStop Himalaya S74000型,包括台湾中央信托局也是采用K系列的Tandem主机。


值得额外一提的是,在COMPAQ的政策下,无论Alpha UNIX系统或NonStop Himalaya系统,未来将统一采用Intel Itanium处理器,将硬件组件与平台更趋于一致。


富士通公司

日本富士通方面,至今仍有超级计算机VPP系列,GlobalServer系列大型主机、以及PCM大型主机等。


以GlobalServer而言,现有GS8300、GS8500FX、GS8500、GS8800、及GS8900,其处理器使用0.22um铜制程技术(目前伺服主机的处理器中,还有IBM采用此一技术),而最顶级的GS8900还特别采用「Cryogenic liquid-cooling」的低温水冷技术,单机最高可达16颗处理器、透过丛集(Cluster)技术可并接256颗处理器。


优利科技

美国优利系统方面,其大型主机为 ClearPath(1996年推出)与ClearPath Plus(2001年推出),优利系统宣称他们是除了IBM之外,仍有持续在大型主机领域投入研发的公司。


不过专属主机逐渐式微是不可挡的趋势,UNISYS于1999年的收益为75亿美元,到了2000年则降为69亿美元,与主机市场消退有关,因此UNISYS也极力拥抱Windows NT/2000与Intel系统,最具代表的莫过于2000年11月与Microsoft Windows 2000同步推出的ES7000伺服主机,内部具有32颗Pentium III Xeon,搭配Windows 2000 Datacenter操作系统,至今仍为最高档的x86系统,并在该系统中加入许多以往大型主机才有的技术,如CMP架构、CrossBar等即是,同样的许多Intel相关的技术也被UNISYS带入现有ClearPath Plus的系统中。


SAN与大型主机

大型主机从1998年开始,开始搭配所谓「储存局域网络(Storage Area Network, SAN)」的大型储存设备,做为主机的储存后盾,这方面的设备如今是以美国EMC公司为主要领导厂商,SAN提供数十TB容量的储存、加速、容错、备援等功能,并以光纤(Fibre Channel)接口(数据传输率达100MB/Sec)与大型主机连接,如今许多大型主机在销售时,也会让企业客户一并考虑选购SAN。


SAN初期是以大型主机为主,但是由于大型主机的市场逐渐萎缩,因此SAN也开始拥抱UNIX与x86系统,此外除了EMC外,Seagate子公司XIOTech也加入SAN的市场行列,其他如IBM、hp、COMPAQ、甚至只有x86系列的DELL,也都有提供SAN,不过后续的SAN也都以拥抱开放系统居多,专属系统仍以EMC为主,或专属主机制造商IBM、Fujitsu为主。


拥抱开放系统的新设计SAN,采用弹性堆栈的扩充方式,不似专属SAN的设计,也因此牺牲了整体容量,一般而言开放系统的SAN比专属系统的SAN总体容量较小,专属SAN可达数十TB容量,开放SAN约只有十余TB的容量。


结语

大型主机、专属系统仍在世界各地许多强调稳定、安全、高效的地方使用中,大型主机的贩卖并非如一般桌面计算机可在量贩店中买到,而是经过系统整合商的详细规划后才会导入与购置,这样的作法事实上在UNIX系统上也是如此,甚至高阶的x86伺服应用亦然。


展望未来,大型主机会有如何的转变,最主要的关键还是在于UNIX系统与x86系统,倘若UNIX或x86系统能提供与大型主机相同的稳定、安全、高效,则可以说服企业在新选择系统时改用UNIX或x86,事实上许多企业已经如此作,至于已经采用大型主机的企业,则仍须考虑系统转移成本,而这将是最困难的一点。


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