Es gibt für die verschiedensten Anwendungen so viele unterschiedliche Linux-Server, dass der Aufwand für ihre Verwaltung und ihren Betrieb ausufert. Abhilfe schafft die Konsolidierung im Rechenzentrum, wobei der Mainframe als Trägerplattform eine gute Figur macht.

Die Telekom tut es, der Gerling-Konzern tut es, Siemens, Lufthansa und die Aachener und Münchener Versicherungen tun es: Die Rede ist vom Linux-Einsatz auf dem Mainframe[1]. IBM bietet zwei Optionen für die Implementierung: Die Hardware “Integrated Facility for Linux” (IFL) für S/390-Server. Sie dient zur ausschließlichen Nutzung eines dedizierten Prozessors für Linux, wobei Linux auch Gastbetriebssystem von z/VM sein kann, z/VM ist eine virtuelle Maschine, die den simultanen Betrieb einer Vielzahl von Systemimages erlaubt.

Software-seitig gibt es die “S/390 Virtual Image Facility für Linux”, mit denen mehrere Linux-Systeme gleichzeitig auf einem S/390-Server laufen können. “Zwar ist Linux auf dem Mainframe noch kein Mainstream, doch den Kinderschuhen längst entwachsen”, konstatiert Wolfram Greis. Als Vorsitzender der Computer Measurement Group Central Europe, kurz CECMG[3], weiß der Mainframe-Experte, wovon er spricht – der Benutzerverein für Netzwerk- und Systemmanager greift das Thema schon seit langem immer wieder auf.

Brücken zwischen Linuxund z/OS

“Vorteilhaft können insbesondere die Alleinstellungsmerkmale der zSeries-Architektur im Zusammenhang mit Webtechnologien genutzt werden”, verweist Greis auf Features wie Internal Resource Director für die dynamische Verteilung von Ressourcen oder das Konzept der Hipersockets (für die Vernetzung der logischen Server über den Hauptspeicher), für die es auf anderen Plattformen kein Pendant gibt.

Mainframe-Vorteile können sich Linux-User im Prinzip seit Dezember 1999 zunutze machen, nachdem IBM durch entsprechende Änderungen und Erweiterungen des Open-Source-Codes erstmals Linux auf dem S/390-Mainframe – dem Vorläufer der aktuellen zSeries-Produktlinie – verfügbar machte. Linus Torvalds zeigte sich schnell bereit, die Portierung zu akzeptieren und in die offiziellen Kernelquellen einzubauen.

Im Mai 2000 folgten Agreements mit Turbolinux und SuSE (später auch Red Hat), um ein spezielles “Linux for S/390” auf die Beine zu stellen. Diese Distributionen schlagen auch die Brücke zwischen Linux-Anwendungen und vorhandenen Mainframe-Systemen, insbesondere beim schnellen Zugriff auf Mainframe-Daten sowie für Transaktions- und Messaging-Anwendungen auf dem Mainframe-Linux. Andere Distributionen, etwa Debian oder Mandrake, spielen mangels Support auf dem Mainframe kaum eine Rolle in kommerzieller Hinsicht, obwohl sich die Plattform sehr wohl der offiziellen Unterstützung des Debian-Projekts[2] erfreut.

Doch auch das erwähnte Trio hat noch jede Menge Hausarbeiten zu erledigen. So fehlten beispielsweise bei SuSE lange Zeit noch Tomcat oder Java; bei der im Frühjahr auf den Markt gekommenen Version 8 soll vieles besser sein, versprechen die Nürnberger.

Rasante Fortschritte

Zu den Verbesserungen zählt der IBM-Experte Klaus Bergmann den Support für FCP und SCSI auf den schnellen Ficon-Kanälen mit neueren Linux-Distributionen, die dann auch über wichtige Features wie asynchronem I/O verfügen. Gemeinsam mit SuSE etwa habe man den Linux Enterprise Server in der Version 8 in Richtung Mehrprozessorfähigkeit deutlich verbessert.

Als Beweis führt er die praktisch konstante Durchsatzrate von knapp 800 MByte/s der z900 beim DBench File I/O an, die mit acht Prozessoren und bis zu 40 Prozessen erreicht werden konnte. Bei der Version 7 habe sie zwar noch etwas höher gelegen, ab etwa 20 Prozessen dann aber deutlich abgenommen. Ein modernes xSeries-System (acht Xeon-Prozessoren mit 1,6 GHz) erreicht demgegenüber nicht einmal die Hälfte dieser Leistung.

Doch allen Fortschritten zum Trotz: Immer noch sind mit Linux auf dem Mainframe ganz spezielle Probleme verbunden und immer noch bieten Produkte à la Websphere, Lotus Domino oder DB 2 nicht die Möglichkeiten wie unter dem Mainframe-Betriebssystem z/OS. Greis macht das an einem Beispiel deutlich: “Websphere unter Linux reicht für viele Fälle aus, hat aber im Vergleich zur z/OS-Lösung nicht nur plattformbedingte Nachteile in puncto Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit, sondern auch technische Einschränkungen. So ist Websphere unter Linux beispielsweise nicht Sysplex-fähig.”

Abbildung 1: Aufbau von Linux/390. Bis auf einen kleinen Hardware-abhängigen Teil ist es ein ganz normales Linux.

Sorgfalt bei der Konfiguration gefragt

Also sind Systemplaner und -administratoren dazu aufgefordert, die praktikablen und vor allem auch die lohnenswerten Anwendungen für Linux auf dem dicken Hobel zu finden. Denn eines ist auch klar: Sowohl der Mainframe selbst als auch die darauf installierte Linux-Distribution sind wesentlich kostspieliger als eine Intel-Lösung. “Vor Beginn sollte unbedingt eine Kosten-Nutzen-Analyse durchgeführt werden”, empfiehlt Dietmar Frerix.

Trotz durchaus attraktiver IBM-Angebote rechnet sich laut Frerix wegen der benötigten Ressourcen nicht automatisch jede Linux-Anwendung auch für den Mainframe, so fasst der Projektleiter Linux /S390 im Kommunalen Rechenzentrum Niederrhein in Moers (KRZN) seine Erfahrungen zusammen. Die reichen bis ins Jahr 2001 zurück, als beim KRZN eine Test-LPAR für Linux auf dem Mainframe geschaffen wurde.

Wo bleibt die Killerapplikation?

Nach erfolgreichen Testprojekten wie diesem kommen nun langsam, aber sicher die produktiven Anwendungen. So betreibt Lufthansa Infratec das Unternehmensportal unter Linux auf der zSeries in einer LPAR. Bis zu 1,5 Millionen täglicher Hits werden dort registriert – in Spitzenzeiten gibt es bis zu 30 gleichzeitige Benutzer.

Außerdem dient Linux auf der z/Series als Plattformen des Redaktionssystems für eine interne Zeitung und wird in Verbindung mit Produkten wie dem SAP Application Server, CICS Transaction Gateway, DB 2 Gateway sowie dem Trio Websphere/Weblogic/Tomcat erprobt. Derzeit beschäftigt Lufthansa Systems dafür acht Linux-Spezialisten, davon drei speziell für die z/Series.

Anderes Beispiel: Die Siemens AG betreibt ein Rechenzentrum für Entwickler, in dem unter anderem Datenbanken mit Fehlerkatalogen laufen und Softwaretests für die Hicom-Telefonanlagen durchgeführt werden. Bereits seit dem Jahr 2000 wird dort auch mit Linux gearbeitet. Auf einer z/Series-Anlage sind derzeit zwei IFLs geschaltet, unter denen z/VM betrieben wird. Darunter sind derzeit 15 Linux-Systeme im Einsatz, von denen acht für Kunden reserviert sind. Dort steht auch Java/Tomcat zur Verfügung, aber auch Clearcase unter Linux, ein System für das Software-Konfigurationsmanagement.

Abbildung 2: Virtualisierung auf PCs mit VMWare (links) und Mainframes (rechts). Auf Mainframes kann ein Linux nativ in einer logischen Partition laufen (ganz rechts) oder virtualisiert unter z/VM (links daneben). Im Unterschied zum PC nutzt es auch dann die vorhandene Hardware voll aus.

Die Skalierbarkeit nutzen

Drittes Beispiel: Die Versicherung Aachen Münchner Generali, die viele Aktivitäten in Verbindung mit AIX auf Regattasystemen gestartet hat, setzt ganz nebenbei Linux auch auf dem Mainframe unter z/VM mit Websphere ein. Es gibt Überlegungen dazu, bestimmte Anwendungen künftig unter Linux auf dem Mainframe zu betreiben, allerdings wird derzeit noch die Wirtschaftlichkeit in Frage gestellt. Die Killerapplikation wurde bislang nicht gefunden.

Als sinnvoll kann sich eine Konsolidierung immer dann herausstellen, wenn eine Vielzahl von Systemen zur Portierung ansteht oder wenn Aspekte wie Skalierbarkeit und Robustheit eine wesentliche Rolle spielen. Denn aufgrund der Z-Architektur, die mit einem sehr effektiven Level-2-Cache arbeitet, sind I/O-Raten bis zu 24 GByte/s auch mit Linux möglich.

Besonders die enorme Skalierbarkeit des Mainframe macht ihn auch attraktiv für die Konsolidierung verstreuter Linux-Anwendungen auf einem System. “Das spart nicht nur Personalkosten in der Systemadministration und im Operating”, verweist Barton Robinson vom Performance-Spezialisten Velocity Software auf einschlägige TCO-Studien. “Darüber hinaus verbessert Serverkonsolidierung sowohl Ressourcen-Auslastung als auch die Performance – bestimmte Randbedingungen einmal vorausgesetzt.” Beim Vergleich der Plattformen Rack-Server und Mainframe seien gerade Fragen des Sizing sowie des System- und Performance-Managements zu beantworten.

Am Anfang jedes Konsolidierungsprojekts steht für Robinson die Sizing-Frage: “Wenn Sie hundert Server konsolidieren, wie groß sollte dann der Mainframe sein?” Allgemein gültige Antworten darauf gibt es nicht, da die Systemunterschiede sowohl auf Server-Seite (Linux, Unix, Windows) als auch beim Mainframe (z/VM, Linux-Partitions) einfach zu groß sind. “Zum Beispiel werden sie für einen mit 30 Prozent ausgelasteten 1-GHz-Intel-Prozessor etwa 75 Mainframe-MIPS einplanen können”, hat Robinson Zahlen aus der Praxis parat. Um gleich einzuschränken: “Dieser Umrechnungsfaktor variiert in jeder Umgebung. Deshalb muss man ihn unbedingt vorab in einer Testumgebung verifizieren.”

Abbildung 3: Wolfram Greis von der CECMG schätzt Linux, weil es Webtechniken schnell in die Mainframe-Welt integrieren kann.

Schwachpunkte: Kostenkontrolle und Dokumentation

Zwar gibt es im Projektverlauf meist Probleme, doch keine, die sich nicht ausräumen ließen. So erweist sich die Kontrolle der Kosten, die durch Linux-Anwendungen auf dem Mainframe entstehen, als äußerst diffizil, denn es mangelt noch an Werkzeugen, sie zu ermitteln. Das Problem dabei: Einerseits hat die Sicht des virtuellen Linux nichts mit dem realen Ressourcen-Verbrauch zu tun, andererseits gibt es im Mainframe-Accounting mit der dafür verwendeten System Managing Facility (SMF) noch keine Linux-spezifischen Informationen.

“Viele der bei uns aufgetretenen Probleme sind durch den frühen Beginn des Projekts bedingt und mit der neuesten Kernelversion gelöst”, sagt Projektleiter Frerix und spricht von “typischen Kinderkrankheiten”. So laufe der Websphere Application Server V3.5 nur mit dem Linux-Kernel 2.2.16, da im aktuellen Kernel 2.4 bereits die neuere Java-Version 1.3 integriert ist.

Die Frage, mit welchen Software-Releases die Produktion betrieben werden soll, ist nach wie vor akut, da zahlreiche Software-Ebenen aufeinander einwirken, neben z/VM und Linux selbst auch Websphere, die Datenbanken und Anwendungen sowie Automations- und Operating-Werkzeuge. Doch wer heute beginne, habe ein ausgereiftes Systemumfeld zur Verfügung, auch wenn einige Softwareprodukte unter Linux auf S/390 noch nicht lauffähig sind. So ist etwa Domino erst ab Version 6 für diese Plattform geeignet.

Aufwändig gestaltet sich laut Frerix die Betreuung von Linux auf S/390, da viele Dinge zurzeit immer noch unzureichend dokumentiert sind und bei Fehlern die Zuständigkeit nicht immer eindeutig ist. Manche Anwendung wird eben nur auf dem Papier für Z-Linux unterstützt. Doch: “Viele Programme laufen auf Anhieb”, betont Frerix. “Diese Tatsache wird oft vernachlässigt, gerade weil immer nur über die Probleme gesprochen wird – und wie man sie löst.” (uwo)

Abbildung 4: Barton Robinson von Velocity-Software: “Mainframe-Konsolidierung spart Personalkosten und verbessert die Auslastung der Ressourcen.”