Linux en IBM Z

Linux en IBM Z , Linux en zSystems o zLinux es el término colectivo para el sistema operativo Linux compilado para ejecutarse en mainframes de IBM , especialmente en servidores IBM Z , zSystems y LinuxONE . Términos similares que implican el mismo significado son Linux/390 , Linux/390x, etc. Las tres distribuciones de Linux certificadas para su uso en la plataforma de hardware IBM Z son Red Hat Enterprise Linux , SUSE Linux Enterprise Server y Ubuntu .

Linux en IBM Z se originó como dos esfuerzos separados para portar Linux a los servidores System/390 de IBM . El primer esfuerzo, el proyecto "Bigfoot", desarrollado por Linas Vepstas a finales de 1998 y principios de 1999, fue una distribución independiente y desde entonces ha sido abandonada. ^{[ 1 ]} IBM publicó una colección de parches y adiciones al kernel Linux 2.2.13 el 18 de diciembre de 1999, para iniciar la línea principal actual de Linux en IBM Z. ^{[ 2 ]} Los anuncios formales de productos siguieron rápidamente en 2000, incluidos los motores Integrated Facility for Linux (IFL). Think Blue Linux fue una distribución temprana para mainframe que consistía principalmente en paquetes de Red Hat agregados al kernel de IBM. ^{[ 3 ]} Los distribuidores comerciales de Linux introdujeron ediciones para mainframe muy rápidamente después del trabajo inicial del kernel. Las primeras líneas de mainframes compatibles con las distribuciones empresariales de Linux fueron System/390 G5, G6 y Multiprise 3000. ^{[ 4 ]}

Karl-Heinz Strassemeyer, gerente de IBM en Böblingen, Alemania, fue el responsable de lograr que Linux funcionara en el S/390. ^{[ 5 ]}

Al inicio de la participación de IBM, los parches de Linux para S/390 incluían algunos módulos de código objeto únicamente (OCO), sin código fuente. ^{[ 6 ]} Poco después, IBM reemplazó los módulos OCO con módulos de código abierto . Linux en IBM Z es software libre bajo la Licencia Pública General GNU .

Según IBM, a mayo de 2006 Más de 1700 clientes utilizaban Linux en sus mainframes. Algunos ejemplos son Nomura Securities , Home Depot y la Universidad de Pittsburgh . ^{[ 7 ]}

La virtualización es obligatoria por defecto en IBM Z; no existe la opción de ejecutar Linux en IBM Z sin algún grado de virtualización. (Solo los primeros modelos de mainframe de 64 bits, el z900 y el z800, incluían un "modo básico" no virtualizado). La primera capa de virtualización la proporciona el Administrador de recursos del procesador y del sistema ( PR/SM ) para desplegar una o más particiones lógicas (LPAR). Cada LPAR admite diversos sistemas operativos, incluido Linux en IBM Z. También se puede ejecutar un hipervisor llamado z/VM como segunda capa de virtualización en las LPAR. Esto permite que una LPAR ejecute tantas máquinas virtuales (VM) como admitan los recursos asignados a la LPAR. KVM en IBM Z es otra opción de hipervisor.

Cuando las aplicaciones Linux en una LPAR acceden a datos y aplicaciones en otras LPAR, como CICS , IBM Db2 , IMS , Linux y otros subsistemas de mainframe que se ejecutan en el mismo mainframe físico, pueden utilizar HiperSockets , que son conexiones TCP/IP que solo utilizan memoria . En comparación con TCP/IP sobre controladores de interfaz de red estándar (NIC, también conocidos como adaptadores de sistema abierto (OSA) en mainframes), HiperSockets puede mejorar la capacidad de respuesta del usuario final (reduciendo la latencia de la red y la sobrecarga de procesamiento), la seguridad (ya que no hay conexión de red que interceptar) y la confiabilidad (ya que no hay conexión de red que perder). ^{[ 8 ]}

Con los modelos zEC12, zBC12 y posteriores, el concepto HiperSocket se extiende más allá del límite físico de la máquina mediante un adaptador RDMA sobre Ethernet convergente (RoCE) para facilitar una comunicación segura y de alta velocidad entre sistemas. De este modo, las aplicaciones en la partición lógica A del sistema A pueden usar HiperSockets para comunicarse con las aplicaciones en la partición lógica B del sistema B, garantizando así la seguridad y el rendimiento.

A partir de la versión 4.1 del kernel de Linux, lanzada a principios de 2015, Linux en IBM Z solo está disponible como un sistema operativo de 64 bits compatible con los mainframes z/Architecture . Anteriormente, Linux en IBM Z también estaba disponible como un sistema operativo de 32 bits , con direccionamiento de 31 bits , compatible con los mainframes de modelos anteriores al modelo z900 de 2000. Sin embargo, el nuevo kernel de Linux de 64 bits y las distribuciones de Linux de 64 bits en IBM Z siguen siendo retrocompatibles con las aplicaciones compiladas para Linux de 32 bits en IBM Z. Históricamente, las designaciones de la arquitectura del kernel de Linux eran "s390" y "s390x" para distinguir entre los kernels de Linux de 32 y 64 bits en IBM Z, respectivamente, pero "s390" ahora también se refiere en general a la única arquitectura del kernel de Linux en IBM Z.

Linux se ejecuta en procesadores centrales (CP) estándar de propósito general para mainframes, así como en IFL ( Integrated Facility for Linux ). Los IFL son procesadores para mainframes dedicados a ejecutar Linux, ya sea de forma nativa o bajo un hipervisor (z/VM o KVM en IBM Z). El microcódigo restringe la ejecución de cargas de trabajo "tradicionales", como z/OS , en los IFL , pero son físicamente idénticos a otros procesadores IBM Z. Los IFL suelen ser más económicos de adquirir de IBM que los CP. ^{[ 9 ]}

Linux en IBM Z ofrece la flexibilidad de ejecutar Linux con las ventajas del hardware de mainframe tolerante a fallos capaz de más de 90 000 operaciones de E/S por segundo ^{[ 10 ]} y con un tiempo medio entre fallos (MTBF) ^{[ 11 ]} medido en décadas. ^{[ 12 ]} Mediante la virtualización, se pueden combinar numerosos servidores más pequeños en un mainframe, obteniendo algunos beneficios de centralización y reducción de costes, al tiempo que se permiten servidores especializados. La combinación de la virtualización completa del hardware más contenedores de máquinas virtuales ligeros que ejecutan Linux de forma aislada (algo similar en concepto a Docker ) da como resultado una plataforma que admite más servidores virtuales que cualquier otra en un solo espacio, ^{[ 13 ]} lo que también puede reducir los costes operativos. Se pueden observar ahorros adicionales gracias a la menor necesidad de espacio físico, energía, refrigeración, hardware de red y demás infraestructura necesaria para dar soporte a un centro de datos .

Los mainframes de IBM permiten el uso transparente de pasos de ejecución de procesadores redundantes y la verificación de integridad, lo cual es importante para aplicaciones críticas en ciertas industrias como la bancaria. Los mainframes generalmente permiten el intercambio en caliente de hardware, como procesadores y memoria. IBM Z proporciona tolerancia a fallos para todos los componentes clave, incluidos procesadores, memoria, interconexión de E/S, fuente de alimentación, rutas de canal, tarjetas de red y otros. Mediante la monitorización interna, se detectan posibles problemas y los componentes defectuosos están diseñados para ser reemplazados sin que falle una transacción. ^{[ 14 ]} En el raro caso de fallo, el firmware habilitará automáticamente un componente de repuesto, deshabilitará el componente defectuoso y notificará a IBM para que envíe un representante de servicio. Esto es transparente para el sistema operativo, lo que permite realizar reparaciones rutinarias sin apagar el sistema. Muchas industrias siguen dependiendo de los mainframes cuando se consideran la mejor opción en términos de fiabilidad, seguridad o coste. ^{[ 12 ]}

Al igual que todas las demás versiones de Linux, Linux para IBM Z se rige por la licencia de software libre GPL . El código fuente completo de Linux para IBM Z está disponible de forma gratuita e igualitaria a través de numerosos colaboradores, y el soporte arquitectónico forma parte del proyecto principal del kernel de Linux. IBM asigna a varios de sus programadores a esta iniciativa comunitaria, pero no es, ni mucho menos, el único participante.

Aunque no hay obstáculos para ejecutar cualquier distribución de Linux en IBM Z en un sistema IBM z, IBM prueba rutinariamente tres distribuciones particulares de Linux en IBM Z: Red Hat , ^{[ 15 ]} SUSE , ^{[ 16 ]} y desde 2015, Ubuntu Linux de Canonical . ^{[ 17 ]} Otras distribuciones notables de Linux en IBM Z incluyen Debian (fuente principal de Ubuntu), ^{[ 18 ]} Fedora (fuente principal de RHEL), ^{[ 19 ]} Slackware , ^{[ 20 ]} CentOS Stream , Alpine Linux ^{[ 21 ]} y Gentoo . ^{[ 22 ]}

Casi todos los paquetes de software libre o de código abierto disponibles para Linux generalmente están disponibles para Linux en IBM Z, incluidos Apache HTTP Server , Samba , JBoss , PostgreSQL , MySQL , PHP , el lenguaje de programación Python , Concurrent Versions System (CVS), GNU Compiler Collection (GCC), LLVM , Perl y Rust , ^{[ 23 ]} entre muchos otros. ^{[ 24 ]}

Red Hat y SUSE ofrecen soporte principal para sus distribuciones que ejecutan Linux en IBM Z. ^{[ 25 ] [ 26 ]} En 2015, Canonical anunció planes para ofrecer soporte oficial para su distribución a partir de principios de 2016. IBM Global Services también ofrece contratos de soporte, incluida cobertura 24x7. ^{[ 27 ]} Algunas aplicaciones de software Linux estándar están disponibles precompiladas, incluidos paquetes de software empresarial de código cerrado populares como WebSphere , ^{[ 28 ]} IBM Db2 ^{[ 29 ]} y Oracle ^{[ 30 ]} bases de datos y aplicaciones, SAP R/3 , SAP ERP , ^{[ 31 ]} y el Java Developer's Kit (JDK) de IBM , ^{[ 32 ]} por nombrar solo algunos.

IBM ofrece recursos a los desarrolladores que deseen utilizar Linux para z:

• Linux Test Drive, un programa gratuito que otorga una única máquina virtual Linux en IBM Z durante 30 días. ^{[ 33 ]}
• IBM Systems Application Advantage for Linux ( Chiphopper ), un programa para desarrolladores que ayuda a los desarrolladores a escribir y publicar software Linux multiplataforma . ^{[ 34 ]}
• El programa Community Development System for Linux on IBM Z (CDSL) es una plataforma que proporciona a los desarrolladores de código abierto una plataforma para portar a Linux en System z. ^{[ 35 ]}
• El Programa de Desarrollo Remoto de Linux, un programa de soporte extendido para desarrolladores basado en el pago. ^{[ 36 ]}

Linux en IBM Z admite Unicode y ASCII como cualquier otra distribución de Linux ; no es un sistema operativo basado en EBCDIC . ^{[ 37 ]} Sin embargo, para mayor comodidad, Linux puede leer parámetros del kernel en EBCDIC. z/VM aprovecha esta capacidad.

La portabilidad de aplicaciones Linux a Linux en IBM Z es bastante sencilla. Los posibles problemas incluyen el orden de bytes (Linux en IBM Z es big-endian) y la dependencia de bibliotecas no portátiles, especialmente si el código fuente no está disponible. ^{[ 38 ]} Los programas se pueden compilar fácilmente de forma cruzada a binarios z/Architecture en sistemas Linux que no sean mainframes. ^{[ 39 ]}

• Comparación de distribuciones de Linux
• Contenedor de servicio seguro de IBM
• OpenSolaris para System z
• Linux en Power
• Servicios del sistema UNIX
• zIIP
• zAAP
• z/TPF
• z/VSE

• Linux en un ordenador central IBM Z
• IBM LinuxONE
• Proyecto de Mainframe Abierto
• Documentación de Linux en IBM Z y LinuxONE
• Linux en z/VM
• Sitio para desarrolladores de Linux en IBM Z
• Sitio web de Linux para S/390 y zSeries
• Wiki de la comunidad Linux para S/390 y zSeries en Wayback Machine (archivado el 7 de agosto de 2023)
• linux-390 , lista de correo de usuarios
• linux-s390 , lista de correo de desarrollo del kernel
• Conocimientos técnicos de IBM Redbooks para Linux en IBM Z
• El libro de recetas de virtualización para Linux en IBM Z y LinuxONE abarca Red Hat Enterprise Linux (REL), SUSE Linux Enterprise Server (SLES) y Ubuntu Server.
• Adaptación de GCC a la plataforma IBM S/390