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Allgemeine Mainframe-Umgestaltung in Azure

Azure Files
Azure-Lastenausgleich
Azure SQL-Datenbank
Azure Storage
Azure Virtual Machines

Die folgende Architektur veranschaulicht einen allgemeinen Umgestaltungsansatz, für den Sie Azure Kubernetes Service (AKS) oder Azure-VMs verwenden können. Diese Wahl hängt von der Portabilität vorhandener Anwendungen und Ihrer Vorliebe ab. Die Umgestaltung kann den Umstieg in Azure beschleunigen, indem Code automatisch in Java oder .NET konvertiert und vorrelationale Datenbanken in relationale Datenbanken konvertiert werden.

Mainframearchitektur

Diagramm, das Komponenten eines typischen Großrechnersystems zeigt.

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Arbeitsablauf

Der folgende Workflow entspricht dem vorherigen Diagramm:

  • Ein: Lokale Benutzer greifen auf den Großrechner über das Übertragungssteuerungsprotokoll/Internetprotokoll (TCP/IP) mithilfe von Standard-Großrechnerprotokollen wie TN3270 und HTTPS zu.

  • B: Empfangende Anwendungen können Batchsysteme oder Onlinesysteme sein.

  • C: Aktivierte Umgebungen unterstützen gemeinsame geschäftsorientierte Sprache (COBOL), Programmiersprache 1 (PL/I), Assembler oder kompatible Sprachen.

  • D: Typische Daten- und Datenbankdienste umfassen hierarchische oder Netzwerkdatenbanksysteme, Index- oder Flache Datendateien und relationale Datenbanken.

  • E: Zu den allgemeinen Diensten gehören Programmimplementierung, Eingabe-/Ausgabevorgänge, Fehlererkennung und Schutz.

  • F: Middleware- und Hilfsdienste verwalten Bandspeicher, Warteschlangen, Ausgabe und Webdienste.

  • G: Betriebssysteme sind die Schnittstelle zwischen dem Computemodul und der Software.

  • H: Partitionen führen separate Workloads aus oder trennen Arbeitstypen innerhalb der Umgebung.

Umgestaltete Azure-Architektur

Diagramm, das Komponenten eines umgestalteten Großrechnersystems in Azure zeigt.

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Arbeitsablauf

Der folgende Workflow entspricht dem vorherigen Diagramm:

  1. Eingaben stammen von Remoteclients über Azure ExpressRoute oder von anderen Azure-Benutzern. TCP/IP ist die primäre Methode zum Herstellen einer Verbindung mit dem System.

    • Lokale Benutzer können über den Transport Layer Security (TLS)-Port 443 auf webbasierte Anwendungen zugreifen. Die Präsentationsebenen der Webanwendungen können unverändert bleiben, um die Benutzerumschulung zu minimieren. Sie können die Präsentationsebenen auch mit modernen UX-Frameworks aktualisieren.

    • Für den lokalen Administratorzugriff werden Azure Bastion-Hosts verwendet, um die Sicherheit durch Minimieren der Anzahl offener Ports zu maximieren.

    • Azure-Benutzer stellen mittels Peering virtueller Netzwerke eine Verbindung mit dem System her.

  2. In Azure wird der Zugriff auf die Anwendungscomputecluster von Azure Load Balancer verwaltet. Load Balancer unterstützt Computeressourcen mit horizontaler Skalierung für die Verarbeitung von Eingaben. Sie können einen Lastenausgleich auf der siebten Anwendungsebene oder vierten Netzwerkebene verwenden, je nachdem, wie die Anwendungseingabe den Einstiegspunkt des Computeclusters erreicht.

  3. Anwendungsberechnungscluster können auf Azure-VMs ausgeführt oder in Containern in AKS-Clustern ausgeführt werden. Die Mainframesystememulation für PL/I- oder COBOL-Anwendungen verwendet in der Regel VMs. Anwendungen, die in Java oder .NET umgestaltet wurden, verwenden Container. Manche Softwareprogramme für die Emulation von Mainframesystemen unterstützen auch die Bereitstellung in Containern. Computeressourcen verwenden Azure Premium SSD-Datenträger oder Azure Ultra Disk Storage mit beschleunigtem Netzwerk- und Remote-Direct Memory-Zugriff (RDMA).

  4. Anwendungsserver in den Computeclustern hosten die Anwendungen basierend auf Sprachfunktionen, z. B. Java-Klassen oder COBOL-Programme. Die Server empfangen Anwendungseingaben und geben Anwendungsstatus und -daten mithilfe von Azure Cache für Redis oder RDMA frei.

  5. Datendienste in den Anwendungsclustern unterstützen mehrere Verbindungen mit persistenten Datenquellen. Azure Private Link stellt private Konnektivität zwischen dem virtuellen Netzwerk und Azure-Diensten bereit. Folgende Datenquellen werden unterstützt:

    • Plattform as a Service (PaaS)-Datendienste wie Azure SQL-Datenbank, Azure Cosmos DB und Azure-Datenbank für PostgreSQL – Hyperscale.

    • Datenbanken auf VMs (z. B. Oracle oder Db2)

    • Big Data-Repositorys wie Azure Databricks und Azure Data Lake Storage.

    • Streamingdatendienste wie Apache Kafka und Azure Stream Analytics

  6. Der Datenspeicher kann je nach Nutzung lokal redundant oder georedundant sein. Beim Datenspeicher kann es sich um eine Kombination aus folgenden Speicheroptionen handeln:

    • Hochleistungsspeicher mit Ultra Disk Storage oder Premium SSD.

    • Dateispeicher mit Azure NetApp Files oder Azure Files

    • Standardspeicher, einschließlich Blob-, Archiv- und Sicherungsoptionen.

  7. Azure-PaaS-Datendienste bieten einen skalierbaren und hoch verfügbaren Datenspeicher, den Sie für mehrere Computeclusterressourcen gemeinsam nutzen können. Dieser Speicher kann auch georedundant sein.

    • Azure Blob Storage ist eine häufig verwendete Zielzone für externe Datenquellen.

    • Azure Data Factory unterstützt die Datenerfassung und -synchronisierung mehrerer Azure-Datenquellen und externer Quellen.

  8. Azure Site Recovery bietet Notfallwiederherstellung (DR) für VM- und Containerclusterkomponenten.

  9. Dienste wie Microsoft Entra ID, Azure Networking, Stream Analytics, Azure Databricks und Power BI können problemlos in das modernisierte System integriert werden.

Komponenten

In diesem Beispiel werden die folgenden Azure-Komponenten verwendet. Je nach Szenario sind mehrere dieser Komponenten und Workflows austauschbar oder optional.

  • ExpressRoute ist ein Dienst, der Ihre lokalen Netzwerke über eine private, dedizierte Glasfaserverbindung von einem Konnektivitätsanbieter in Azure erweitert. In dieser Architektur stellt ExpressRoute Verbindungen zu Microsoft-Clouddiensten wie Azure und Microsoft 365 her.

  • Azure Bastion ist ein PaaS-Dienst, der eine nahtlose Remotedesktopprotokoll-Verbindung (RDP) oder secure Shell (SSH) mit virtuellen Netzwerk-VMs aus dem Azure-Portal über TLS bereitstellt. In dieser Architektur maximiert Azure Bastion die Sicherheit des administrativen Zugriffs, indem geöffnete Ports minimiert werden.

  • Lastenausgleich ist ein Dienst, der eingehenden Datenverkehr an die Computeressourcencluster verteilt. Verwenden Sie diese Komponente, um Regeln und andere Kriterien für die Verteilung des Datenverkehrs zu definieren. Das Lastenausgleichsmodul ermöglicht das Skalieren von Computeressourcen, um die Eingabearbeit zu verarbeiten, wodurch eine effiziente Lastenverteilung gewährleistet wird.

  • AKS ist ein vollständig verwalteter Kubernetes-Dienst für die Bereitstellung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen. In dieser Architektur bietet AKS serverlose Kubernetes, eine integrierte kontinuierliche Integration und kontinuierliche Bereitstellung (CI/CD) sowie Sicherheits- und Governance auf Unternehmensniveau.

  • Virtuelle Azure-Computer sind ein Dienst, der viele Größen und Arten von on-Demand-, skalierbaren Computerressourcen bereitstellt. Diese Komponente bietet die Flexibilität der Virtualisierung, ohne physische Hardware kaufen und warten zu müssen.

  • Azure Virtual Network dient als grundlegender Baustein privater Azure-Netzwerke. Ein virtuelles Netzwerk ist wie ein herkömmliches lokales Netzwerk, verfügt aber über Azure-Infrastrukturvorteile wie Skalierbarkeit, hohe Verfügbarkeit und Isolation. Mit dieser Komponente können Azure-VMs in virtuellen Netzwerken sicherer miteinander kommunizieren, das Internet und lokale Netzwerke.

  • Private Verknüpfung ist ein Dienst, der private Verbindungen von einem virtuellen Netzwerk zu Azure-Diensten bereitstellt. In dieser Architektur vereinfacht Private Link die Netzwerkarchitektur und sichert die Verbindung zwischen Azure-Endpunkten, indem die Gefährdung des öffentlichen Internets eliminiert wird.

  • Azure Cache for Redis ist ein vollständig verwalteter Dienst, der der Anwendungsarchitektur eine Schnellzwischenspeicherungsebene hinzufügt, um große Volumes mit hoher Geschwindigkeit zu verarbeiten. Diese Architekturkomponente skaliert die Leistung einfach und kosteneffizient.

  • Azure Storage ist ein cloudbasierter Dienst, der skalierbaren, sicheren Cloudspeicher für alle Ihre Daten, Anwendungen und Workloads bereitstellt. In dieser Architektur stellt Storage die erforderliche Speicherinfrastruktur für verschiedene Datentypen und Anwendungen bereit.

    • Azure Disk Storage ist ein leistungsstarker, dauerhafter Blockspeicherdienst für unternehmenskritische Anwendungen. Von Azure verwaltete Datenträger sind Speichervolumes auf Blockebene, die Azure auf Azure-VMs verwaltet. Die verfügbaren Arten von Datenträgern sind Ultra Disk Storage, Premium SSD, Azure Standard SSD und Azure Standard HDD. Diese Architektur verwendet entweder Premium-SSD-Datenträger oder Ultra Disk Storage.

    • Azure Files ist ein vollständig verwalteter cloudbasierter Dateispeicherdienst, der Dateifreigaben in der Cloud bereitstellt. Auf diese Dateifreigaben kann über das branchenübliche SMB-Protokoll (Server Message Block) zugegriffen werden. In dieser Architektur stellt Azure Files verwaltete Dateifreigaben für Cloud- und lokale Bereitstellungen bereit. Cloudbasierte und lokale Windows-, Linux- und macOS-Bereitstellungen können Azure Files-Dateifreigaben gleichzeitig einbinden.

    • Azure NetApp Files ist ein vollständig verwalteter Dateispeicherdienst, der Azure-Dateifreigaben auf Unternehmensniveau bereitstellt, die von NetApp unterstützt werden. Verwenden Sie sie, um komplexe, dateibasierte Anwendungen zu migrieren und auszuführen, ohne Dass Codeänderungen erforderlich sind.

    • Azure Blob Storage ist ein skalierbarer und sicherer Objektspeicher für Archive, Data Lakes, Hochleistungscomputing, maschinelles Lernen und cloudnative Workloads. In dieser Architektur dient Blob Storage als gemeinsame Zielzone für externe Datenquellen.

  • Azure-Datenbanken bieten eine Auswahl an vollständig verwalteten relationalen und NoSQL-Datenbanken, um den anforderungen moderner Anwendungen gerecht zu werden. Die automatisierte Infrastrukturverwaltung bietet Skalierbarkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit.

    • SQL-Datenbank ist ein vollständig verwaltetes PaaS-Datenbankmodul. In dieser Architektur bietet es skalierbare und hoch verfügbare Datenspeicher, um sie über mehrere Computeressourcen in einem Cluster hinweg freizugeben. SQL-Datenbank wird immer auf der neuesten stabilen Version von SQL Server und einem gepatchten Betriebssystem ausgeführt, das über 99.99% Verfügbarkeit verfügt. Zu den integrierten PaaS-Datenbankverwaltungsfunktionen zählen Upgrades, Patches, Sicherungen und Überwachung. Sie können die SQL-Datenbank verwenden, um sich auf domänenspezifische, unternehmenskritische Datenbankverwaltung und Optimierung zu konzentrieren.

    • Azure Database for PostgreSQL ist ein vollständig verwalteter Datenbankdienst, der auf der relationalen Open-Source-Postgres-Datenbank-Engine basiert. In dieser Architektur wird die Hyperscale-Bereitstellungsoption (Citus) bereitgestellt, die Abfragen auf mehreren Computern mithilfe von Sharding skaliert. Diese Funktion ist für Anwendungen hilfreich, die eine größere Skalierung und Leistung erfordern.

    • Azure Cosmos DB ist eine vollständig verwaltete, schnelle NoSQL-Datenbank, die offene APIs für beliebige Skalierungen enthält. In dieser Architektur bietet Azure Cosmos DB skalierbare und hochverwendbare Datenspeicher für verschiedene Anwendungen.

  • Site Recovery ist ein DR-Dienst, der Azure-VMs in eine sekundäre Azure-Region spiegelt. Diese Funktion ermöglicht ein schnelles Failover und eine schnelle Wiederherstellung, wenn ein Azure-Rechenzentrumsfehler auftritt. In dieser Architektur unterstützt Site Recovery DR sowohl für die VM- als auch für Containerclusterkomponenten.

Szenariodetails

Durch die Umgestaltung von Workloads für Azure können unter Windows Server oder Linux ausgeführte Mainframeanwendungen transformiert werden. Sie können diese Anwendungen kostengünstiger ausführen, indem Sie cloudbasierte Azure-Infrastruktur als Dienst und PaaS verwenden.

Der allgemeine Umgestaltungsansatz für Großrechneranwendungen steuert die Infrastrukturtransformation und verschiebt Systeme von älteren proprietären Technologien in standardisierte, benchmarkierte, offene Lösungen. Diese Transformation unterstützt agile DevOps-Prinzipien, die die Grundlage für die heutigen hohen Produktivitäts-, Open-Systems-Standards sind. Durch die Umgestaltung werden isolierte Legacyinfrastrukturen, Prozesse und Anwendungen durch eine einheitliche Umgebung ersetzt, die die Geschäfts- und IT-Ausrichtung verbessert.

Dieser allgemeine Umgestaltungsansatz kann AKS oder Azure VMs verwenden. Die Wahl hängt von der Portabilität vorhandener Anwendungen und Ihrer Vorliebe ab. Die Umgestaltung kann den Umstieg auf Azure beschleunigen, indem Code automatisch in Java oder .NET konvertiert und vorrelationale Datenbanken in relationale Datenbanken konvertiert werden.

Die Umgestaltung unterstützt verschiedene Methoden zum Verschieben von Clientworkloads in Azure. Eine Methode besteht darin, das gesamte Mainframesystem in einem einzigen, umfassenden Prozess zu Azure zu konvertieren und zu migrieren. Bei diesem Ansatz wird die Notwendigkeit von zwischengelagerten Großrechnerwartungs- und Anlagenunterstützungskosten beseitigt. Diese Methode birgt jedoch ein gewisses Risiko, da alle Anwendungskonvertierungs-, Datenmigrations- und Testprozesse aufeinander abgestimmt werden müssen, um einen reibungslosen Übergang vom Mainframe zu Azure sicherzustellen.

Eine weitere Methode ist die schrittweise Migration von Anwendungen vom Mainframe zu Azure, mit dem Ziel, im Laufe der Zeit umzusteigen. Dieser Ansatz bietet Kosteneinsparungen für jede Anwendung. Es bietet auch die Möglichkeit, von jeder Konvertierung zu lernen, um nachfolgende Migrationen zu informieren und zu verbessern. Diese Methode bietet eine besser verwaltbare und weniger intensive Alternative zum gleichzeitigen Migrieren aller Anwendungen, indem jede Anwendung entsprechend ihrem eigenen Zeitplan modernisiert wird.

Mögliche Anwendungsfälle

Die Umgestaltung in Azure kann Organisationen Folgendes ermöglichen:

  • Modernisieren Sie infrastruktur und vermeiden Sie die hohen Kosten, Einschränkungen und Starrheit von Großrechnern.
  • Migrieren Sie Mainframe-Workloads in die Cloud, ohne die Komplexität einer vollständigen Neuentwicklung zu vermeiden.
  • Migrieren Sie geschäftskritische Anwendungen, während Sie die Kontinuität mit anderen lokalen Anwendungen beibehalten.
  • Profitieren Sie von horizontaler und vertikaler Skalierbarkeit in Azure.
  • Gewinnen Sie DR-Funktionen.

Überlegungen

Diese Überlegungen bilden die Säulen des Azure Well-Architected Framework, einer Reihe von Leitprinzipien, die Sie zur Verbesserung der Qualität eines Workloads verwenden können. Weitere Informationen finden Sie unter Well-Architected Framework.

Zuverlässigkeit

Zuverlässigkeit trägt dazu bei, dass Ihre Anwendung die Verpflichtungen erfüllen kann, die Sie für Ihre Kunden vornehmen. Weitere Informationen finden Sie unter Prüfliste zur Entwurfsüberprüfung für Zuverlässigkeit.

In dieser Architektur spiegelt Site Recovery die Azure-VMs in eine sekundäre Azure-Region für schnelles Failover und DR zurück, wenn das primäre Azure-Rechenzentrum fehlschlägt.

Sicherheit

Sicherheit bietet Sicherheitsmaßnahmen gegen bewusste Angriffe und den Missbrauch Ihrer wertvollen Daten und Systeme. Weitere Informationen finden Sie unter Prüfliste zur Entwurfsüberprüfung für sicherheitsrelevante.

  • Diese Lösung verwendet eine Azure-Netzwerksicherheitsgruppe (NSG), um den Datenverkehr zwischen Azure-Ressourcen zu verwalten. Weitere Informationen finden Sie unter NSGs.

  • Private Link bietet private, direkte Verbindungen (isoliert vom Azure-Netzwerkbackbone) zwischen den Azure-VMs und Azure-Diensten.

  • Azure Bastion maximiert die Zugriffssicherheit für Administratoren, indem die Anzahl offener Ports minimiert wird. Azure Bastion bietet eine hochgradig sichere und nahtlose RDP- und SSH-Konnektivität mit virtuellen Netzwerk-VMs über TLS aus dem Azure-Portal.

Kostenoptimierung

Die Kostenoptimierung konzentriert sich auf Möglichkeiten, unnötige Ausgaben zu reduzieren und die betriebliche Effizienz zu verbessern. Weitere Informationen finden Sie unter Prüfliste für die Überprüfung der Kostenoptimierung.

  • Mit Azure können Sie unnötige Kosten vermeiden – Azure identifiziert die korrekte Anzahl von Ressourcentypen, analysiert die Ausgaben im Laufe der Zeit und nimmt die Skalierung so vor, dass die Geschäftsanforderungen ohne Mehrkosten erfüllt werden. Durch die Ausführung auf VMs optimiert Azure die Kosten. Sie können die virtuellen Computer deaktivieren, wenn sie nicht verwendet werden, und einen Zeitplan für bekannte Verwendungsmuster erstellen. Weitere Informationen finden Sie unter Azure Well-Architected Framework und Empfehlungen zur Optimierung der Komponentenkosten.

  • Die virtuellen Computer in dieser Architektur verwenden entweder Premium-SSD-Datenträger oder Ultra Disk Storage. Für weitere Informationen, siehe Managed Disks Preise.

  • Die SQL-Datenbank optimiert Kosten, indem serverlose Compute- und Hyperscale-Speicherressourcen verwendet werden, die automatisch skaliert werden. Weitere Informationen finden Sie unter SQL-Datenbankpreise.

Verwenden Sie den Azure-Preisrechner , um die Kosten für Ihre Implementierung dieser Lösung zu schätzen.

Operative Exzellenz

Operational Excellence deckt die Betriebsprozesse ab, mit denen eine Anwendung bereitgestellt und in der Produktion ausgeführt wird. Weitere Informationen finden Sie unter Prüfliste für die Überprüfung von Operational Excellence.

Die Umgestaltung unterstützt eine schnellere Cloudakzeptanz und fördert die Einführung sowohl von DevOps als auch agilen Arbeitsweisen. Sie verfügen über vollständige Flexibilität hinsichtlich der Optionen für die Entwicklung und Produktionsbereitstellung.

Leistungseffizienz

Die Leistungseffizienz bezieht sich auf die Fähigkeit Ihrer Workload, die Anforderungen der Benutzer effizient zu erfüllen. Weitere Informationen finden Sie unter Prüfliste zur Entwurfsüberprüfung für die Leistungseffizienz.

Die Lastenausgleichsgeräte integrieren die Leistungseffizienz in diese Lösung. Wenn ein Präsentations- oder Transaktionsserver fehlschlägt, behandeln die anderen Server hinter den Lastenausgleichsmodulen die Workloads.

Beitragende

Microsoft verwaltet diesen Artikel. Die folgenden Mitwirkenden haben diesen Artikel geschrieben.

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