В прошлом веке предсказывали, что вся информация так или иначе будет храниться в облаке. Несмотря на продолжающийся переход к облаку, многие крупные мировые банки, страховые компании и телекоммуникационные гиганты полагаются на свои мейнфреймы. Большая часть этих мейнфреймов произведено в компании IBM.

В начале апреля 2022 года, IBM продемонстрировала новый мейнфрейм из линейки z — z16, который спроектирован на базе микрочипа Telum, выпущенного летом 2021 г. Согласно IBM, процессор оптимизирован для обработки 300 000 000 000 финансовых транзакций в сутки. z16 устойчив к квантовым компьютерам, способным взламывать шифрование, благодаря криптографической решётке и аппаратному модулю безопасности Crypto Express 8S (CEX8S).

Основное предназначение нового мейнфрейма является предотвращение кибермошенничества в реальном времени. Целевые клиенты, в первую очередь, финансовые компании, но z16 будет полезен для всех, кто обрабатывает огромные потоки необходимых для бизнеса транзакций.

Мейнфреймы (МФ) нe супeркомпьютеры (СК)

МФ и СК легко перепутать друг с другом; 90-х годов XX века большинство СК базировались на архитектуре мейнфреймов с расширениями для суперкомпьютеров. Например, к такой системе можно отнести HITAC S-3800, который был близок по набору инструкций к мейнфреймам IBM System/370 и был способен работать под управлением ОС Hitachi VOS3. Так что, S-3800 можно представить как СК и IBM-совместимый мейнфрейм одновременно.


IBM 370

Суперкомпьютер — это многоузловая система, которая использует параллельную обработку для запуска программы или моделирования на очень высоких скоростях. Суперкомпьютеры позволяют учёным и инженерам выполнять сложные симуляции за относительно короткое время. Это дает возможность меньше времени проводить в полевых условиях, что может быть чрезвычайно дорогим или даже опасным экспериментом.

Мейнфрейм для многих может быть символом ушедшей эпохи, но большинство людей использовали или, по крайней мере, взаимодействовали с мейнфреймом когда-либо. Например, когда получали сдачу в розничном магазине с помощью дебетовой карты или использовали банкомат, то тогда был использован мейнфрейм.

Мейнфреймы — это масштабируемые компьютеры общего назначения, которые в первую очередь предназначены для поддержки данных, имеющих большие объемы ввода, вывода и хранения. Мейнфрейм-компьютеры могут быть размером с простой рабочий стол (обычно используемый в школах и колледжах), и размером с комнату. Но они сравнительно меньше суперкомпьютеров. Они не являются специфичными для конкретной задачи, так как в них одновременно могут выполняться несколько приложений.


Суперкомпьютер Summit

Хотя и суперкомпьютер, и мейнфрейм используются для разных целей с теми или иными приоритетами, мейнфреймы в первую очередь являются хранилищем, а суперкомпьютеры имеют скорость в качестве основного приоритета. Важно понимать технические различия между ними.

Суперкомпьютеры в основном предназначены для решения конкретных научных задач, поскольку они способны быстро делать необходимые, но главное, сложные и большие вычисления. Они выполняют несколько миллиардов операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS), а мейнфреймы — это большие, универсальные и масштабируемые компьютеры, предназначенные для решения крупных бизнес-задач, в таких отраслях как система здравоохранения, страхование и т. д., и применяются в качестве носителя для хранения данных. Это большие базы данных, которые могут обслуживать миллионы пользователей одновременно и выполнять миллионы инструкций в секунду (MIPS).

Говоря об операционных системах, суперкомпьютеры используют Linux и её варианты, тогда как мейнфреймы одновременно запускают несколько ОС.

ИИ-ускоритель

С точки зрения разработчиков и инженеров, мейнфреймы — это динозавры. Они физически огромны, энергоёмки и дороги по сравнению с более традиционным оборудованием для центров обработки данных, которые предлагают меньше вычислений на стойку по более высокой цене. В связи с этим возникает вопрос: «Зачем тогда продолжать использовать мейнфреймы?» Практические ответы в основном сводятся к надежности и последовательности: «время простоя этих IBM Z систем измеряется миллисекундами в год».

В 2022 году мейнфреймы не меньше востребованы, чем в 1960-х годах, когда они впервые начали работать. Новый IBM z16 со встроенным ИИ-ускорителем способен анализировать транзакции в реальном времени в любом масштабе. Что делает его почти идеальным для критически важных рабочих нагрузок мейнфреймов в таких отраслях, как здравоохранение и финансовые системы. ИИ-ускоритель построен на базе микропроцессора Telum. Благодаря этому новому двухпроцессорному чипу с тактовой частотой 5,2 ГГц и его 16 ядрам он может выполнять 300 миллиардов логических выводов в день с задержкой в ​​1 мс.



Telum

ИИ-ускоритель меняет правила игры. Сервер z16 с z/OS имеет 20-кратное время отклика и 19-кратную пропускную способность при выводе по сравнению с сопоставимым облачным сервером x86 со средним временем задержки в сети 60 мс.

Модуль безопасности Crypto Express8S поставляется с IBM z16 для выполнения криптографических операций. Интегрированные криптографические функции обеспечивают лучшую производительность и разработаны для сертификатов безопасности самого высокого уровня, доступны на момент проектирования и обеспечивают надежность, доступность и удобство обслуживания. Crypto Express8S — это первый адаптер, поддерживающий новую функцию Quantum Safe. Квантово-безопасная криптография относится к попыткам определить алгоритмы, устойчивые к атакам, как классическими, так и квантовыми компьютерами.

Процессор состоит из 8 ядер с глубоким суперскалярным неупорядоченным конвейером, оптимизированным для требований рабочих нагрузок корпоративного класса. Полностью переработанная инфраструктура кэш-памяти и взаимосвязи чипов обеспечивает 32 МБ кэш-памяти на ядро ​​и может масштабироваться до 32 чипов Telum. Двухпроцессорный модуль содержит 22 000 000 000 транзисторов и 30 километров проводов на 17 металлических слоях.
Одним из основных нововведений дизайна Telum является то, что ИИ-ускоритель размещён на самом кристалле, что позволяет сократить время задержки межсоединений между ускорителем и ядрами ЦП, но он не встроен в сами ядра. Это позволяет одному ядру выполнять рабочие нагрузки логического вывода, используя всю мощь ускорителя на кристалле, а не только часть, встроенную в него.

Разница между z16 и предыдущими версиями в том, что обычно существует задержка между обнаружением мошенничества и тем, когда клиент узнает об этом. IBM пытается изменить это с помощью z16. Теперь группа клиентов будет получать доступ к данным (в том числе о том, что мошенничество происходит) в режиме реального времени. IBM объявила, что z16 станет доступным для всех корпоративных потребителей с 31 мая 2022 года.


Взлом кредитных карт является наиболее распространенным видом мошенничества. Банки и платежные сети должны нести основную ответственность за предотвращение мошенничества. Это проще сказать, чем сделать. Но за счёт масштабного запуска моделей глубокого обучения в режиме реального времени модели обнаружения хищений могут быть намного эффективнее в обнаружении мошенничества даже при больших объёмах транзакций.

Hybrid Theory

Мейнфреймы появились в начале 1950-х годов, когда IBM и «семь гномов» (Burroughs, Unisys, NCR, Control Data, Honeywell, GE и RCA) создавали и боролись между собой за важнейшие приложения, сложное моделирование и крупномасштабные транзакции среди крупнейших организаций. За последние семь десятилетий вычислительная мощность, системы хранения и сети пережили различные волны централизации и децентрализации на фоне каждой волны внедрения прорывных технологий.

Как иногда это бывает с новыми технологиями, учёные, аналитики и отраслевые наблюдатели предрекали скорую смерть мейнфреймов. Тем не менее, мейнфрейм на коне. В отчёте об использовании мейнфреймов за четвертый квартал 2020 г. IBM поделилась следующей статистикой крупных мировых компаний, полагающихся пользующих МФ:

67 из списка Fortune 100;
45 из 50 лучших банковский учреждений;
8 из 10 лучших страховых компаний;
8 из 10 мировых IT-компаний;
7 из 10 лучших ритейлеров;
4 из 5 лучших авиакомпаний;

Возможности облака расширяются за счёт интеграции с мейнфреймом, гибридного подхода, когда мейнфреймы являются частью облака. Такая интеграция мейнфреймов обеспечивает более высокое качество обслуживания (QoS) в любом облаке (общедоступном, частном или мультиоблачном).

И многие корпорации ценят гибридное облако как надёжную и эффективную структуру, для обеспечения интенсивных повседневных рабочих моментов: безопасная подача заявка на медбслуживание, выдача жизненно важных рецептов, бронирование поездок, проверка кредитоспособности, сокращение мошенничества в сфере онлайн-банкинга и многое другое. Гибридный подход позволяет ведущим компаниям применять правильные технологии к нужным рабочим нагрузкам, чтобы снизить риски.

Кроме того, инвестирование со стороны Broadcom и IBM в проект открытого мейнфрейма (Open Mainframe Project, OMP), инициативу Zowe, позволяют всем пользователям получить доступ к интегрированной и расширяемой платформе с открытым исходным кодом для z/OS. Программное обеспечение Broadcom, состоящий из более чем 220 миллиардов строк кода, позволяет проводить тестирование производительности при фиксации кода и выявлять ошибки во время кодирования. Пользователи могут выбрать один язык для доступа к открытым системам и открытому ПО через набор общих API и возможностей операционной системы. Следовательно, пользователи могут применять одни и те же инструменты для облака и мейнфрейма. Статистика также доказывает это: 94 из 100 передовых предприятий IBM Z используют Linux и имеют возможность модернизироваться с помощью мейнфрейма. Кроме того, опрос специалистов по мейнфреймам, проведённый Forrester для IBM в 2019 году выявил, что 75 % специалистов в области корпоративных вычислений согласны с тем, что повышается спрос на их навыки по работе с мейнфреймами.


Гибридное облако

Сейчас, когда использование общедоступного облака набирает обороты, гибридное облако становится популярным среди мировых компаний. Многие лидеры бизнеса и технологий расширили и увеличили инвестирование в мейнфреймы для критически важных вычислительных сред следующего поколения. Фактически, предприятия полагаются как на облако, так и на мейнфреймы, чтобы достичь скорости, безопасности, универсальности, гибкости и масштабирования в гибридной среде.