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Design de arquitetura de mainframe e midrange do Azure

  • Artigo

O hardware de mainframe e midrange é composto por uma família de sistemas de vários fornecedores (todos com um histórico e objetivo de alto desempenho, alto rendimento e, às vezes, alta disponibilidade). Esses sistemas eram muitas vezes escalonados e monolíticos, o que significa que eram um quadro único e grande com várias unidades de processamento, memória compartilhada e armazenamento compartilhado.

No lado da aplicação, os programas eram muitas vezes escritos em um de dois tipos: transacional ou em lote. Em ambos os casos, havia várias linguagens de programação que foram usadas, incluindo COBOL, PL/I, Natural, Fortran, REXX, e assim por diante. Apesar da idade e complexidade desses sistemas, há muitos caminhos de migração para o Azure.

No lado dos dados, os dados são geralmente armazenados em ficheiros e bases de dados. Os bancos de dados mainframe e midrange geralmente vêm em várias estruturas, como relacionais, hierárquicas e de rede, entre outras. Existem diferentes tipos de sistemas organizacionais de arquivos, onde alguns deles podem ser indexados e podem atuar como um armazenamento de chave-valor. Além disso, a codificação de dados em mainframes pode ser diferente da codificação que normalmente é tratada em sistemas que não são de mainframe. Portanto, as migrações de dados devem ser tratadas com planejamento inicial. Há muitas opções para migrar para a plataforma de dados do Azure.

Visão geral de mainframe + midrange

Migrando sistemas herdados para o Azure

Em muitos casos, mainframe, midrange e outras cargas de trabalho baseadas em servidor podem ser replicadas no Azure com pouca ou nenhuma perda de funcionalidade. Às vezes, os usuários não notam alterações em seus sistemas subjacentes. Em outras situações, há opções para refatoração e reengenharia da solução legada em uma arquitetura alinhada com a nuvem. Isso é feito mantendo a mesma funcionalidade ou similar. As arquiteturas neste conjunto de conteúdo (além dos white papers e outros recursos fornecidos posteriormente neste artigo) ajudam a guiá-lo por esse processo.

Conceitos de mainframe e midrange

Em nossas arquiteturas de mainframe, usamos os seguintes termos.

Mainframes

Os mainframes foram projetados como servidores de expansão para executar transações on-line de alto volume e processamento em lote no final da década de 1950. Como tal, os mainframes têm software para formulários de transação on-line (às vezes chamados de telas verdes) e sistemas de E/S de alto desempenho, para processar as execuções em lote. Os mainframes têm uma reputação de alta confiabilidade e disponibilidade, além de sua capacidade de executar trabalhos on-line e em lote.

Armazenamento de mainframe

Parte da desmistificação de mainframes envolve a decodificação de vários termos sobrepostos. Por exemplo, armazenamento central, memória real, armazenamento real e armazenamento principal referem-se ao armazenamento conectado diretamente ao processador de mainframe. O hardware de mainframe inclui processadores e muitos outros dispositivos, como dispositivos de armazenamento de acesso direto (DASDs), unidades de fita magnética e vários tipos de consoles de usuário. Fitas e DASDs são usados para funções do sistema e por programas de usuário.

Tipos de armazenamento físico:

  • O armazenamento central está localizado diretamente no processador de mainframe. Também é conhecido como armazenamento do processador ou armazenamento real.
  • O armazenamento auxiliar está localizado separadamente do mainframe. Inclui armazenamento em DASDs, que também é conhecido como armazenamento de paginação.

MIPS

A medição de milhões de instruções por segundo (MIPS) fornece um valor constante do número de ciclos por segundo, para uma determinada máquina. Os MIPS são usados para medir o poder de computação geral de um mainframe. Os fornecedores de mainframe cobram dos clientes com base no uso de MIPS. Os clientes podem aumentar a capacidade do mainframe para atender a requisitos específicos. A IBM mantém um índice de capacidade do processador, que mostra a capacidade relativa em diferentes mainframes.

A tabela a seguir mostra os limites MIPS típicos em organizações de pequenas, médias e grandes empresas (SORGs, MORGs e LORGs).

Tamanho do cliente Uso típico de MIPS
SORG Menos de 500 MIPS
MORG 500 MIPS a 5.000 MIPS
LORG Mais de 5.000 MIPS

Dados de mainframe

Os dados de mainframe são armazenados e organizados de várias maneiras, desde bancos de dados relacionais e hierárquicos até sistemas de arquivos de alta taxa de transferência. Alguns dos sistemas de dados comuns são z/OS Db2 para dados relacionais e IMS DB para dados hierárquicos. Para armazenamento de arquivos de alta taxa de transferência, você pode ver VSAM (IBM Virtual Storage Access Method). A tabela a seguir fornece um mapeamento de alguns dos sistemas de dados de mainframe mais comuns e seus possíveis destinos de migração para o Azure.

Data source Plataforma de destino no Azure
z/OS Db2 & db2 LUW Banco de Dados SQL do Azure, SQL Server em VMs do Azure, LUW DB2 em VMs do Azure, Oracle em VMs do Azure, Banco de Dados do Azure para PostgreSQL
Banco de dados IMS Azure SQL DB, SQL Server em VMs do Azure, Db2 LUW em VMs do Azure, Oracle em VMs do Azure, Azure Cosmos DB
Virtual Storage Access Method (VSAM), Indexed Sequential Access Method (ISAM), outros arquivos simples Azure SQL DB, SQL Server em VMs do Azure, Db2 LUW em VMs do Azure, Oracle em VMs do Azure, Azure Cosmos DB
Grupos de datas de geração (GDGs) Arquivos no Azure usando extensões nas convenções de nomenclatura para fornecer funcionalidade semelhante aos GDGs

Sistemas midrange, variantes Unix e outros sistemas legados

Sistemas midrange e computadores midrange são termos vagamente definidos para um sistema de computador que é mais poderoso do que um computador pessoal de uso geral, mas menos poderoso do que um computador mainframe de tamanho normal. Na maioria dos casos, um computador midrange é empregado como um servidor de rede, quando há um pequeno a médio número de sistemas cliente. Os computadores geralmente têm vários processadores, uma grande quantidade de memória de acesso aleatório (RAM) e discos rígidos grandes. Além disso, eles geralmente contêm hardware que permite redes avançadas e portas para se conectar a periféricos mais orientados para os negócios (como dispositivos de armazenamento de dados em grande escala).

Os sistemas comuns nesta categoria incluem o AS/400 e as séries IBM i e p. A Unisys também tem uma coleção de sistemas midrange.

Sistema operacional Unix

O sistema operacional Unix foi um dos primeiros sistemas operacionais de nível empresarial. Unix é o sistema operacional base para Ubuntu, Solaris e sistemas operacionais que seguem os padrões POSIX. Unix foi desenvolvido na década de 1970 por Ken Thompson, Dennis Ritchie, e outros na AT&T Laboratories. Ele foi originalmente destinado a programadores que estão desenvolvendo software, em vez de não-programadores. Foi distribuído para organizações governamentais e instituições acadêmicas, o que levou o Unix a ser portado para uma maior variedade de variações e forks, com diferentes funções especializadas. Unix e suas variantes (como AIX, HP-UX e Tru64) são comumente encontrados rodando em sistemas legados, como mainframes IBM, sistemas AS/400, Sun Sparc e sistemas baseados em hardware DEC.

Outros sistemas

Outros sistemas legados incluem a família de sistemas da Digital Equipment Corporation (DEC), como o DEC VAX, DEC Alpha e DEC PDP. Os sistemas DEC inicialmente rodavam o sistema operacional VAX VMS, depois eventualmente passaram para variantes Unix, como o Tru64. Outros sistemas incluem aqueles que são baseados na arquitetura PA-RISC, como os sistemas HP-3000 e HP-9000.

Dados e armazenamento midrange

Os dados midrange são armazenados e organizados de várias maneiras, desde bancos de dados relacionais e hierárquicos até sistemas de arquivos de alta taxa de transferência. Alguns dos sistemas de dados comuns são Db2 para i (para dados relacionais) e IMS DB para dados hierárquicos. A tabela a seguir fornece um mapeamento de alguns dos sistemas de dados de mainframe mais comuns e os possíveis destinos de migração para o Azure.

Data source Plataforma de destino no Azure
Db2 para i Azure SQL DB, SQL Server em VMs do Azure, Banco de Dados do Azure para PostgreSQL, Db2 LUW em VMs do Azure, Oracle em VMs do Azure
Banco de dados IMS Azure SQL DB, SQL Server em VMs do Azure, Db2 LUW em VMs do Azure, Oracle em VMs do Azure, Azure Cosmos DB

Dianness

Considere os seguintes detalhes sobre endianness:

  • Os processadores RISC e x86 diferem em endianness, um termo usado para descrever como um sistema armazena bytes na memória do computador.
  • Os computadores baseados em RISC são conhecidos como sistemas big endian, porque armazenam primeiro o valor mais significativo ("grande"), ou seja, no endereço de armazenamento mais baixo.
  • A maioria dos computadores Linux são baseados no processador x86, que são sistemas pouco endian, o que significa que armazenam o valor menos significativo ("pouco") primeiro.

A figura a seguir mostra visualmente a diferença entre big endian e little endian.

Endianness explicado

Tipos de arquitetura de alto nível

Realojamento

Muitas vezes referida como uma migração de elevação e mudança, essa opção não requer alterações de código. Você pode usá-lo para migrar rapidamente seus aplicativos existentes para o Azure. Cada aplicativo é migrado como está, para colher os benefícios da nuvem (sem o risco e o custo associados às alterações de código).

Arquiteturas de rehost

Refatorização

A refatoração requer alterações mínimas nos aplicativos. Isso geralmente permite que a arquitetura do aplicativo aproveite a plataforma Azure como serviço (PaaS) e outras ofertas de nuvem. Por exemplo, você pode migrar componentes de computação de aplicativos existentes para o Serviço de Aplicativo do Azure ou para o Serviço Kubernetes do Azure (AKS). Você também pode refatorar bancos de dados relacionais e não relacionais em várias opções, como Instância Gerenciada SQL do Azure, Banco de Dados do Azure para MySQL, Banco de Dados do Azure para PostgreSQL e Azure Cosmos DB.

Arquiteturas de refatoração

Reengenharia

A reengenharia para migração concentra-se em modificar e estender a funcionalidade do aplicativo e a base de código para otimizar a arquitetura do aplicativo para escalabilidade na nuvem. Por exemplo, pode dividir uma aplicação monolítica num grupo de microsserviços que funcionam em conjunto para um dimensionamento fácil. Você também pode rearquitetar bancos de dados relacionais e não relacionais para uma solução de banco de dados totalmente gerenciada, como Instância Gerenciada SQL, Banco de Dados do Azure para MySQL, Banco de Dados do Azure para PostgreSQL e Azure Cosmos DB.

Reengenharia de arquiteturas

Hardware dedicado

Outro padrão para migrações para o Azure (para sistemas herdados) é o que é conhecido como hardware dedicado. Esse padrão é onde o hardware herdado (como o IBM Power Systems) é executado dentro do datacenter do Azure, com um serviço gerenciado do Azure envolvendo o hardware, o que permite fácil gerenciamento e automação na nuvem. Além disso, esse hardware está disponível para se conectar e usar com outros serviços IaaS e PaaS do Azure.

Arquiteturas de hardware dedicadas

Movimentação e migração de dados

Uma parte fundamental das migrações e transformações herdadas para o Azure é a consideração pelos dados. Isso pode incluir não apenas a movimentação de dados, mas também a replicação e sincronização de dados.

Arquiteturas de migração e movimentação de dados

Próximos passos

Os white papers, blogs, webinars e outros recursos estão disponíveis para ajudá-lo em sua jornada, para entender os caminhos para migrar sistemas herdados para o Azure:

Documentos técnicos

Webinars

Mensagens no blogue

Histórias de clientes

Diferentes setores estão migrando de mainframe legados e sistemas midrange de maneiras inovadoras e inspiradoras. Veja os seguintes estudos de caso de clientes e histórias de sucesso: