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Entwurf einer Azure-Architektur für Mainframe- und Midrangehardware

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Mainframe- und Midrangehardware besteht aus einer Familie von Systemen verschiedener Anbieter (alle mit einer Geschichte und hoher Leistung, hohem Durchsatz und ggf. Hochverfügbarkeit als Ziel). Diese Systeme wurden häufig hochskaliert und monolithisch, was bedeutet, dass es sich um einen einzelnen, großen Frame mit mehreren Verarbeitungseinheiten, freigegebenen Arbeitsspeicher und freigegebenen Speicher handelte.

Auf der Anwendungsseite wurden Programme häufig in einer von zwei Varianten geschrieben: entweder transaktional oder batchweise. In beiden Fällen wurden mehrere Programmiersprachen verwendet, darunter u. a. COBOL, PL/I, Natural, Fortran und REXX. Trotz des Alters und der Komplexität dieser Systeme gibt es viele Migrationspfade zu Azure.

Daten werden in der Regel in Dateien und Datenbanken gespeichert. Mainframe- und Midrange-Datenbanken sind häufig in verschiedenen Strukturen verfügbar, beispielsweise als relationale Datenbanken, hierarchische Datenbanken und Netzwerkdatenbanken. Es gibt verschiedene Arten von Dateiorganisationssystemen, bei denen einige von ihnen indiziert werden können und als Schlüssel-Wert-Speicher fungieren können. Darüber hinaus kann sich die Datencodierung in Mainframes von der Codierung unterscheiden, die in Nicht-Mainframesystemen üblich ist. Daher sollten Datenmigrationen im Voraus geplant werden. Es gibt viele Optionen für die Migration zur Azure-Datenplattform.

Übersicht über Mainframe und Midrange

Migrieren von Legacysystemen zu Azure

In vielen Fällen können Mainframe-, Midrange- und andere serverbasierte Workloads in Azure mit wenig bis gar keinem Funktionsverlust repliziert werden. Manchmal bemerken Benutzer Änderungen in ihren zugrunde liegenden Systemen nicht. In anderen Situationen gibt es Optionen zum Umgestalten und Umgestalten der Legacylösung in eine Architektur, die mit der Cloud in Einklang steht. Dies geschieht unter Beibehaltung derselben oder einer ähnlichen Funktionalität. Die Architekturen in diesem Inhaltssatz (sowie die Whitepaper und anderen weiter unten in diesem Artikel bereitgestellten Ressourcen) helfen Ihnen bei diesem Prozess.

Mainframe- und Midrange-Konzepte

In unseren Mainframearchitekturen verwenden wir die folgenden Begriffe.

Mainframes

Mainframes wurden als zentral hochskalierte Server zur Ausführung umfangreicher Onlinetransaktionen und zur Batchverarbeitung in den späten 1950er Jahren konzipiert. Daher verfügen Mainframes über Software für Onlinetransaktionsformulare (manchmal als grüne Bildschirme bezeichnet) und Hochleistungs-E/A-Systeme für die Verarbeitung von Batchausführungen. Mainframes sind für ihre hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit bekannt, zusätzlich zu ihrer Fähigkeit, Onlinetranskationen und Batchaufträge auszuführen.

Mainframespeicher

Um die Funktionsweise von Mainframesystemen zu verstehen, müssen einige sich überschneidende Begriffe geklärt werden. Zentraler Speicher, echter Arbeitsspeicher, echter Speicher und Hauptspeicher – all diese Begriffe beziehen sich auf direkt an den Mainframeprozessor angeschlossenen Speicher. Die Mainframehardware umfasst Prozessoren und viele weitere Komponenten, z. B. DASDs (Direct Access Storage Devices, Speichergeräte mit Direktzugriff), magnetische Bandlaufwerke und verschiedene Arten von Benutzerkonsolen. Bandlaufwerke und DASDs werden für Systemfunktionen und von Benutzerprogrammen verwendet.

Typen des physischen Speichers:

  • Zentraler Speicher befindet sich direkt auf dem Mainframeprozessor. Er wird auch als Prozessorspeicher oder echter Speicher bezeichnet.
  • Zusätzlicher Speicher ist getrennt vom Mainframe. Er umfasst Speicher auf DASDs, der auch als Auslagerungsspeicher bezeichnet wird.

MIPS

Die Messung von Millionen von Anweisungen pro Sekunde (MIPS) liefert einen konstanten Wert der Anzahl von Zyklen pro Sekunde für einen bestimmten Computer. MIPS werden verwendet, um die Gesamtleistung eines Mainframes zu messen. Mainframeanbieter berechnen Kunden basierend auf der MIPS-Nutzung. Kunden können die Mainframekapazität erhöhen, um bestimmte Anforderungen zu erfüllen. IBM verwaltet einen Prozessorkapazitätsindex,der die relative Kapazität auf verschiedenen Mainframes zeigt.

In der folgenden Tabelle sind typische MIPS-Schwellenwerte für kleine, mittlere und große Unternehmen (SORGs, MORGs und LORGs) aufgeführt.

Kundengröße Typische MIPS-Nutzung
SORG Maximal 500 MIPS
MORG 500 MIPS bis 5.000 MIPS
LORG Mehr als 5.000 MIPS

Mainframedaten

Mainframedaten werden auf verschiedene Weise gespeichert und organisiert, von relationalen und hierarchischen Datenbanken bis hin zu Dateisystemen mit hohem Durchsatz. Einige der gängigen Datensysteme sind z/OS Db2 für relationale Daten und IMS DB für hierarchische Daten. Für Dateispeicher mit hohem Durchsatz wird möglicherweise VSAM (IBM Virtual Storage Access Method) angezeigt. Die folgende Tabelle enthält eine Zuordnung einiger der gängigeren Mainframedatensysteme und deren möglichen Migrationsziele zu Azure.

Datenquelle Zielplattform in Azure
z/OS Db2 & Db2 LUW Azure SQL DB, SQL Server in Azure VMs, Db2 LUW in Azure VMs, Oracle in Azure VMs, Azure Database for PostgreSQL
IMS DB Azure SQL DB, SQL Server in Azure VMs, Db2 LUW in Azure VMs, Oracle in Azure VMs, Azure Cosmos DB
Virtual Storage Access Method (VSAM), Indexed Sequential Access Method (ISAM), andere Flatfiles Azure SQL DB, SQL Server in Azure VMs, Db2 LUW in Azure VMs, Oracle in Azure VMs, Azure Cosmos DB
Generierungsdatumsgruppen (GDGs) Dateien in Azure, die Erweiterungen in den Namenskonventionen verwenden, um ähnliche Funktionen wie GDGs zu bieten

Midrange-Systeme, Unix-Varianten und andere Legacysysteme

Midrange-Systeme und Midrange-Computer sind lose definierte Begriffe für ein Computersystem, das leistungsfähiger als ein allgemeiner Personalcomputer, aber weniger leistungsfähig als ein Mainframecomputer mit voller Größe ist. In den meisten Fällen wird ein Mittelklassecomputer als Netzwerkserver verwendet, wenn eine kleine bis mittlere Anzahl von Clientsystemen verfügbar ist. Die Computer verfügen im Allgemeinen über mehrere Prozessoren, eine große Menge Arbeitsspeicher (RAM) und große Festplatten. Darüber hinaus enthalten sie in der Regel Hardware, die erweiterte Netzwerke ermöglicht, und Ports zum Herstellen einer Verbindung mit unternehmensorientierten Peripheriegeräten (z. B. große Datenspeichergeräte).

Gängige Systeme in dieser Kategorie sind AS/400 und die IBM i- und p-Serie. Unisys verfügt auch über eine Sammlung von Midrange-Systemen.

Unix-Betriebssystem

Das Unix-Betriebssystem war eines der ersten Betriebssysteme auf Unternehmensstufe. Unix ist das Basisbetriebssystem für Ubuntu, Solaris und Betriebssysteme, die POSIX-Standards entsprechen. Unix wurde in den 1970er Jahren von Ken Soll, Dennis Ritchie und anderen bei AT&T- Und -Systemen entwickelt. Es war ursprünglich für Programmierer gedacht, die Software entwickeln, und nicht für Nicht-Programmierer. Es wurde an Behörden und akademische Einrichtungen verteilt, was dazu führte, dass Unix zu einer größeren Vielzahl von Variationen und Forks mit unterschiedlichen speziellen Funktionen portiert wurde. Unix und seine Varianten (z. B. AIX, HP-UX und Tru64) werden häufig auf älteren Systemen wie IBM-Mainframes, AS/400-Systemen, Sun Sparc und DEC-hardwarebasierten Systemen ausgeführt.

Andere Systeme

Andere Legacysysteme umfassen die Familie der Systeme der Digital Equipment Corporation (DEC), z. B. DEC VAX, DEC Alpha und DEC PDP. Die DEC-Systeme haben zunächst das VMS-Betriebssystem VAX ausgeführt und schließlich zu Unix-Varianten wie Tru64 verschoben. Andere Systeme umfassen Systeme, die auf der PA-RISC-Architektur basieren, z. B. die HP-3000- und HP-9000-Systeme.

Midrange-Daten und -Speicherung

Midrange-Daten werden auf unterschiedliche Weise gespeichert und organisiert, von relationalen und hierarchischen Datenbanken bis hin zu Dateisystemen mit hohem Durchsatz. Einige der gängigen Datensysteme sind Db2 (für relationale Daten) und IMS DB für hierarchische Daten. Die folgende Tabelle enthält eine Zuordnung einiger der gängigeren Mainframedatensysteme und deren möglichen Migrationsziele zu Azure.

Datenquelle Zielplattform in Azure
Db2 for i Azure SQL DB, SQL Server in Azure VMs, Azure Database for PostgreSQL, Db2 LUW in Azure VMs, Oracle in Azure VMs
IMS DB Azure SQL DB, SQL Server in Azure VMs, Db2 LUW in Azure VMs, Oracle in Azure VMs, Azure Cosmos DB

Endianness

Beachten Sie die folgenden Details zur Endianität:

  • RISC- und x86-Prozessoren unterscheiden sich hinsichtlich der Endianität. Dieser Begriff beschreibt, wie ein System Bytes im Computerarbeitsspeicher speichert.
  • RISC-basierte Computer werden als Big-Endian-Systeme bezeichnet, da hierbei der wichtigste Wert („big“) zuerst gespeichert wird – also unter der niedrigsten Speicheradresse.
  • Die meisten Linux-Computer basieren auf dem x86-Prozessor, bei dem es sich um ein Little Endian-System handelt, was bedeutet, dass der niedrigstwertige („little“) Wert zuerst gespeichert wird.

Die folgende Abbildung zeigt visuell den Unterschied zwischen Big-Endian und Little-Endian.

Erläuterung der Endianness

Allgemeine Architekturtypen

Zuweisen eines neuen Hosts

Diese Option wird häufig als Lift & Shift-Migration bezeichnet und erfordert keine Codeänderungen. Damit können Sie Ihrer vorhandenen Anwendungen schnell zu Azure migrieren. Die einzelnen Anwendungen werden jeweils unverändert migriert, um von den Vorteilen der Cloud zu profitieren und gleichzeitig die mit Codeänderungen verbundenen Risiken und Kosten zu vermeiden.

Erneutes Hosten von Architekturen

Refactoring

Das Refactoring erfordert minimale Änderungen an Anwendungen. Dadurch kann die Anwendungsarchitektur häufig Azure Platform-as-a-Service (PaaS) und andere Cloudangebote nutzen. Sie könnten Ihre Compute-Komponenten vorhandener Anwendungen beispielsweise zu Azure App Service oder Azure Kubernetes Service (AKS) migrieren. Alternativ könnten Sie ebenfalls relationale und nicht relationale Datenbanken für Azure SQL Managed Instance, Azure Database for MySQL, Azure Database for PostgreSQL und Azure Cosmos DB verschieden umgestalten.

Umgestalten von Architekturen

  • Unisys-Mainframemigration
    • 17.11.2020
    • Lesedauer: 7 Minuten

    Hier erfahren Sie mehr über die Optionen bei der Verwendung von AMT Framework (Automated Migration Technology) von Avanade zum Migrieren von Unisys-Mainframeworkloads zu Azure.

  • IBM System i (AS/400) zu Azure mit Infinite i
    • 14.05.2021
    • Lesedauer: 7 Minuten

    Verwenden Sie Infinite i, um Ihre Workloads von IBM System i (AS/400) mühelos zu Azure zu migrieren. Sie können Ihre Kosten senken, die Leistung und Verfügbarkeit verbessern und moderner werden.

Erneutes Entwickeln

Beim erneuten Entwickeln für die Migration liegt der Fokus auf dem Ändern und Erweitern von Anwendungsfunktionalität und Codebasis, um die Anwendungsarchitektur für die Cloudskalierbarkeit zu optimieren. Sie könnten z.B. eine monolithische Anwendung in eine Gruppe von Microservices unterteilen, die zusammenarbeiten und einfach zu skalieren sind. Sie können auch relationale und nicht relationale Datenbanken zu einer vollständig verwalteten Datenbanklösung wie SQL Managed Instance, Azure Database for MySQL, Azure Database for PostgreSQL und Azure Cosmos DB umstrukturieren.

Erneutes Entwickeln von Architekturen

Dedizierte Hardware

Ein weiteres Muster für Migrationen zu Azure (für Legacysysteme) ist die sogenannte dedizierte Hardware. Bei diesem Muster wird Legacyhardware (z. B. IBM Power Systems) innerhalb des Azure-Rechenzentrums ausgeführt, wobei ein verwalteter Azure-Dienst die Hardware umschließt, was eine einfache Cloudverwaltung und -automatisierung ermöglicht. Darüber hinaus ist diese Hardware verfügbar, um eine Verbindung mit anderen Azure IaaS- und PaaS-Diensten herzustellen und diese zu verwenden.

Dedizierte Hardwarearchitekturen

Datenverschiebung und Migration

Ein wichtiger Bestandteil von Legacymigrationen und -transformationen zu Azure ist die Berücksichtigung von Daten. Dies kann nicht nur die Datenverschiebung, sondern auch die Datenreplikation und -synchronisierung umfassen.

Datenbewegungs- und Migrationsarchitekturen

  • Modernisieren von Mainframe- und Midrangedaten
    • 04.11.2020
    • Lesedauer: 7 Minuten

    Hier erfahren Sie, wie Sie IBM-Mainframedaten und -Midrangedaten modernisieren. Lesen Sie, wie Sie mithilfe des Ansatzes vom Typ „Daten zuerst“ diese Daten zu Azure zu migrieren.

  • Mainframezugriff auf Azure-Datenbanken
    • 03.05.2021
    • Lesedauer: 4 Minuten

    Ermöglichen des Zugriffs von Mainframeanwendungen auf Azure-Daten, ohne Code zu ändern. Verwenden Sie den Microsoft-Dienst für DRDA, um DB2-SQL-Anweisungen in einer SQL Server-Datenbank auszuführen.

Nächste Schritte

Die Whitepaper, Blogs, Webinare und andere Ressourcen sind verfügbar, um Ihnen auf Ihrem Weg zu helfen, die Pfade zur Migration von Legacysystemen zu Azure zu verstehen:

Whitepaper

Webinare

Blogbeiträge

Kundenstimmen

Verschiedene Branchen migrieren von älteren Mainframe- und Midrangesystemen auf innovative und unterschiedliche Weise. Sehen Sie sich die folgenden Fallstudien und Erfolgsgeschichten von Kunden an: