OpenVMS сегодня и завтра

Она была первой ОС, в которой появились средства поддержки кластеров и виртуальной памяти - OpenVMS и по сей день считается самой зрелой из коммерческих ОС и служит своеобразным эталоном надежности. VMS - это одна из самых безопасных операционных систем: она не знает, что такое вирусы или взломы. Сегодня системе OpenVMS уготована новая миссия - платформа для приложений, связанных с Internet. Недавно компания Compaq обнародовала основные направления стратегии поддержки и развития OpenVMS.

OpenVMS - день сегодняшний

В мире работает около 500 тыс. экземпляров системы OpenVMS, более 50 тыс. кластеров, которыми пользуются 10 млн. человек. По данным IDC, продажи OpenVMS в Европе увеличились в прошлом году на 62%. Система занимает ведущее положение во многих важнейших отраслях, где отказоустойчивость и надежность имеет первостепенное значение: системы сбора, хранения информации и принятия решений, рынок медицинского обслуживания, банковская сфера, обслуживание денежных потоков и т.п. Под управлением OpenVMS работает более половины всех биллинговых систем, 66% международных фондовых бирж используют эту ОС в своих конфигурациях, 80% всех лотерейных систем работают под управлением OpenVMS, а 90% комплексов реального времени - производственных линий по выпуску микропроцессоров работает сегодня под управлением OpenVMS.

На российском рынке система нашла достаточно широкое применение - многие крупные государственные и коммерческие организации России (в том числе, ЦБ, Сбербанк, Государственный таможенный комитет, Автобанк, Мосэнерго) используют OpenVMS. Причина - надежность, безопасность, гибкость, масштабируемость и простота управления кластерными конфигурациями.

Сегодня складывается ситуация, когда возможности OpenVMS оказались востребованными для решения новых задач.

Во-первых, с появлением электронной коммерции к программно-аппаратным платформам поддержки стали предъявляться новые требования: высокая производительность; быстрое внедрение; масштабируемость; постоянная готовность; гибкость использования аппаратных ресурсов; интеллектуальное управление.

Во-вторых, весьма актуальной стала проблема защиты инвестиций, сделанных как в приложения, так и в операционную среду для их поддержки. Это предполагает тесное сотрудничество производителей ОС, независимых разработчиков ПО и интеграторов. Примером такого взаимодействия могут быть отношения между Compaq и Oracle - около 80% баз данных, работающих под OpenVMS, это Oracle7, Oracle8 и OracleRdb. Известно, что Oracle разрабатывает СУБД для платформы Unix, а затем осуществляет перенос на другие платформы. С 1999 года Oracle начала работу над программой автоматизированного переноса Automating Porting Effort, которая позволит выполнять основной объем работы параллельно для нескольких платформ, сократив, тем самым, время на выпуск продукта между платформами Unix и OpenVMS до 90 дней.

День завтрашний

Cтратегия Compaq в отношении OpenVMS рассчитана прежде всего на удовлетворение новых рыночных требований к высокой эксплутационной готовности, интеграции с Windows NT и интеграции с Web-технологиями. Ежегодный объем финансирования работ по OpenVMS достигает 200 млн. долл. Особое внимание уделяется расширению возможностей программной архитектуры Galaxy, позволяющей в рамках одной вычислительной системы создавать несколько разделов, каждый из которых работает под управлением своей копии OpenVMS. Преимущество перед аппаратными разделами или кластеризованными наборами серверов меньшего класса заключается в том, что копии операционной системы могут динамически передавать друг другу ресурсы, оптимально используя вычислительную мощь сервера и автоматически подстраиваясь под требования приложений.

Разработчики операционной системы предложили перспективный план, предусматривающий: выпуск новых версий каждые 12-18 месяцев; поддержку OpenVMS на всех существующих и будущих системах Alpha, включая новейшие GS80, GS160, GS320; поддержку Web-технологий и использующих их приложений; активизацию внедрения OpenVMS Galaxy Software; интеграцию служб и приложений NT и Tru64 Unix под OpenVMS.

Кластерные технологии в OpenVMS

Как уже отмечалось, кластерные технологии впервые появились именно на OpenVMS и сегодня позволяют объединять до 96 независимо выгружаемых узлов. При увеличении требований к производительности конфигурации можно просто добавить в нее новые узлы. Используя технологию rolling upgrade («ползучая модернизация» — прим. ред.) можно обновлять ОС и приложения, не останавливая работу кластера, поскольку разные версии могут сосуществовать на разных машинах. Таким способом можно постепенно, машина за машиной, обновить все программное обеспечение кластера, не нарушая нормальной работы пользователей. Дисковые накопители также можно заменять и добавлять, не останавливая кластер. И даже компьютеры можно заменять - для этого процессы и пользователи волей администратора перемещаются на другие узлы, после чего можно спокойно выключить и заменить нужную машину. А новый компьютер, загрузившись с общекластерного системного диска, сразу вступит в работу.

Узлы могут быть расположены как рядом, так и на расстоянии в сотни километров. Управление ими может осуществляться с одной, впрочем, как правило, дублированной рабочей станции, что существенно снижает затраты на управление и администрирование системы, ведь, для того чтобы «прогуляться до консоли», системщику иногда пришлось бы брать билет на самолет. Для OpenVMS предусмотрен полный набор средств управления системой, включая планировщики задач, системы управления удаленными консолями и т.п.

Развитие кластерных технологий на основе OpenVMS идет по следующим направлениям:

• развитие интерфейсов объединения узлов в кластеры;
• поддержка новых RAID-контролеров;
• поддержка ATM и Gigabit Ethernet в качестве внутрикластерных соединений, что особенно важно для катастрофоустойчивых решений;
• поддержка новых вариантов SCSI и архитектуры хранения данных с использованием высокоскоростных оптических каналов Fibre Channel;
• усовершенствование механизма управления блокировками;
• развитие служб, которые позволят ускорить доступ к дискам удаленных узлов кластера;
• развитие средств резервного копирования.

Надежность

Сегодня модно рассматривать характеристики различных платформ через призму требований электронного бизнеса, что подразумевает высокую надежность компьютерной системы. Важную роль в системах класса NonStop решениях играют средства управления путем простых и интуитивно понятных средств. В базовом комплекте с OpenVMS поставляется программное обеспечение Management Station. Кроме того, всем пользователям OpenVMS бесплатно доступен инструментарий Availability Manager для мониторинга и диагностики систем и приложений. Используя набор этих инструментов на рабочей станции, работающей под управлением OpenVMS или NT, можно получать и анализировать данные, поступающие одновременно с многих работающих систем, что существенно упрощает их администрирование. Кроме того, VMS-кластер может управляться как единая система, в том числе удаленно. Как Compaq, так и многие сторонние производители делают программное обеспечение для контроля и управления OpenVMS, включая средства предсказания характеристик комплекса в случае изменения нагрузки.

Конечно, совсем без простоев не может обойтись ни один компьютер и ни одна операционная система. В конце концов, запланированные простои бывают всегда: технический регламент, ремонт помещения и т.д., поэтому полезно сравнить среднестатистическое время реальных простоев для компьютеров с разными операционными системами, полученное TechWise Research на основе опросов системных администраторов, работающих с приложениями для самых разных отраслей (таблица 1).

Время просуммировано по всем простоям за год - запланированным, например, для обновления программного обеспечения, и незапланированным, которые могли быть вызваны самыми разнообразными причинами, включая ошибки в базах данных и других приложениях, а также некорректные действия самого администратора. Иначе говоря, - это среднее количество часов в год, когда пользователям реального программно-аппаратного комплекса данные были недоступны.

Любопытно, что два первых места по продолжительности службы системы без перезагрузки принадлежат именно VMS - 18 14 лет. Для сравнения, Tandem NonStop Kernel занимает лишь третье место. Кстати, по этой причине счетчик uptime (время, прошедшее после последней перезагрузки), хотя его переполнение и не влияет на работу ОС, в 1989 году был расширен до 9999 дней (примерно 27 лет).

Многоплатформность

Сегодня приоритетная платформа для OpenVMS - это Alpha, но последующие версии ОС будут продолжать выходить и в варианте для VAX, несмотря на то, что эти процессоры уже сняты с производства. Все новые модели AlphaServer будут добавляться в список серверов, поддерживаемых OpenVMS, по мере начала их выпуска. При этом как существующие, так и прошлые модели Alpha будут поддерживаться и в последующих версиях ОС. В Таблице 2 показана динамика развития версий OpenVМS и различных моделей серверов и рабочих станций на базе Alpha. Кстати, если понадобится, можно объединить в один кластер разные платформы и даже разные версии ОС.

Программные разделы и OpenVMS Galaxy

Система Galaxy позволяет запускать несколько экземпляров OpenVMS, которые могут совместно использовать оборудование машины и могут быть объединены в кластер как с другими копиями ОС внутри машины, так и с OpenVMS, работающих на других машинах. Каждая копия ОС загружается независимо от других, имеет собственную консоль и может быть переконфигурирована динамически без вмешательства в работу других экземпляров OpenVMS. Важным преимуществом Galaxy по сравнению с запуском нескольких разнородных процессов на одном ядре ОС, является возможность настроить системные параметры каждого ядра точно в соответствии с требованиями каждого приложения, а конфликт противоречивых требований разрешить, разнеся приложения по разным копиям OpenVMS. Перераспределение вычислительных ресурсов между копиями (количества процессоров и оперативной памяти для каждой копии ОС) может производиться без остановки приложений - динамически: автоматически или вручную, в зависимости от требований приложений, работающих на каждом экземпляре ОС и характера изменений нагрузки для каждого приложения.

Для распределения ресурсов между приложениями существуют также аппаратные разделы (hardware partition), которые хотя и не позволяют динамически перераспределять ресурсы, зато дают возможность одновременно запускать несколько различных операционных систем на одной машине, например, OpenVMS, Tru64 UNIX и Linux. Эта возможность внедряется на новых моделях серверов Compaq, например, на линейке GS, для которых предусмотрена возможность работы с 8 разделами. Аппаратные разделы - это фактически способ разбиения большой машины на соединенные сверхскоростными каналами связи отдельные машины, со своим адресным пространством и защитой друг от друга на уровне оборудования. Количество ресурсов, присвоенных каждому разделу, выбирается в соответствии с требованиями конкретных приложений.

Файловая система

Стратегией развития OpenVMS предусмотрено совершенствование файловой системы. В OpenVMS V7.2 можно использовать новую версию файловой системы ODS-5, обратно совместимую с предыдущими вариантами файловых систем семейства Files-11. Увеличилась глубина вложенности каталогов. Допустимы имена файлов в стиле Windows: увеличилась длина имени и различаются большие и маленькие буквы, поддерживается UNICODE (теперь при использовании Advanced Server V7.2 для OpenVMS администратор может увидеть имена файлов такими, какими их видят пользователи с клиентских рабочих мест под Windows 95 и NT). Все это облегчает перенос приложений с NT на OpenVMS, а также позволяет машине с OpenVMS работать DCOM-сервером для клиентских приложений на NT.

В службе ведения записей RMS (Record Management Services) планируется оптимизировать блокировки записей, уменьшить число «замков» (lock), устанавливаемых в режиме чтения. Напомним, что RMS позволяет организовывать надежный бесконфликтный совместный доступ к файлам различных процессов или приложений и представляет собой СУБД-подобный интерфейс обращения к устройствам хранения данных. RMS позволяет приложениям строить свои собственные системы управления базами данных, оптимизированные под конкретную задачу.

В дальнейшем планируется увеличение максимально возможного размера тома файловой системы (сейчас он равен 2 Tбайт). Будет увеличен размер кэша и количество одновременно находящихся в нем файлов.

Интеграция с NT и Web

Одним из магистральных направлений стратегии по развитию OpenVMS является совершенствование механизмов взаимодействия с NT и Windows 2000 с помощью технологий COM и Advanced Server. Другое направление - развитие средств взаимодействия с Web.

Компонентная объектная модель Microsoft COM - cтандартный механизм, включающий интерфейсы, с помощью которых одни объекты предоставляют свои услуги другим. Этот механизм является основой многих объектных технологий, в том числе OLE и ActiveX. Система OpenVMS может быть представлена DCOM-сервером в распределенной информационной среде. Новые программы, такие как Compaq Bridge Works, автоматически создают распределенные объекты из существующих приложений, где COM-сервер может быть расположен как на OpenVMS так и на NT. OpenVMS имеет и другие средства поддержки распределенных объектов, например, CORBA, а концу 2000 года планируется поддержка распределенной компьютерной среды DCE v3.0, отвечающей спецификации Open Group.

Advanced Server - программное обеспечение, реализующее в OpenVMS такие же службы файлов и печати, как в Windows 2000 Server, а также позволяющее серверам с OpenVMS-серверам выступать в качестве контроллеров доменов Primary и Backup в доменах Windows NT. При этом перед сетевым администратором OpenVMS-сервер предстает так, как если бы это был NT-сервер.

В качестве Web-сервера в среде OpenVMS можно выбрать сервер от Netscape, Apache Web Server или Purveyor WebServer. Web-интерфейс можно использовать при работе с системой почты и хранения документов Office Server для Open VMS. Прозрачный Web-доступ к интерактивным программам, работающим на OpenVMS, обеспечивают продукты DECforms и DECforms Web Connector.

DECforms Web Connector функционирует в трехзвенной сетевой среде, состоящей из сервера приложений под OpenVMS, использующих DECforms в качестве пользовательского интерфейса; промежуточного Web-сервера в среде NT или OpenVMS Alpha; браузера, выступающего в качестве клиентского интерфейса. DECforms Web Connecter обеспечивает: Web-доступ к унаследованным приложениям с алфавитно-цифровым интерфейсом при минимальных модификациях программ; использование графического интерфейса для работы с приложениями любого типа; шифрование всех записей и паролей; распределение рабочих нагрузок по всем узлам OpenVMS.

Безопасность

Для применений, связанных с Internet, важны надежные средства защиты. В дополнение к уже имеющимся в составе в OpenVMS средствам, в следующие два года в ОС дополнительно войдут: Kerberos V5 (Client и сервер KDC); средства определения несанкционированного вторжения в кластер; протокол Secure Socket Layer; IP Security; ITSEC E3/FC2 и E3/FB1 в cоответствии с критериями стандарта безопасности информационных технологий ITSEC (European Information Technology Security Evalution Criteria) уровня E3 класса FC2, а так же функциональными требованиями защиты класса FB1 Европейской комиссии (аналог Orange Book B1); средства биометрической аутентификации; средства работы со смарт-картами.

Старый друг лучше новых двух

Сильной стороной OpenVMS остается надежность и кластеризация, которые приобретают сегодня еще большее значение в свете развития электронного бизнеса и NonStop-решений корпоративного уровня. Именно поэтому немного подзабытая архитектура OpenVMS начинает возрождаться и может стать такой же популярной так в сфере решений для электронного бизнеса, как и в управлении технологическими процессами и финансовыми транзакциями.

Станислав Брик (stas@www.kiae.ru) — сотрудник РНЦ «Курчатовский институт», Кирилл Вахрамеев  (kirill.vakhrameev@hp.com) — cпециалист по бизнес-критичным решениям компании HP, OpenVMS Ambassador (Москва).

Оборонная ОС

OpenVMS будет удовлетворять требованиям стандартов DII-COE (Defense Information Infrastructure - Common Operating Environment), обязательных для государственных учреждений США. Стандарты COE выработаны на основе Sun Solaris, а это значит, что потребуется изготовить Solaris-подобный API-интерфейс для OpenVMS, что обеспечит расширение переносимости Unix-приложений на OpenVMS. Одним из ключевых, но мало афишируемых требований, необходимых для получения подтверждения соответствия этим «оборонным» стандартам, является гарантия развития и поддержки ОС в течение не менее 15 лет с момента сертификации

Вечные часы VMS

Обычно системный таймер отсчитывает время от полуночи 1 января года «рождения» операционной системы - это, например, 1 января 1980 года для ОС производства Microsoft или 1 января 1970 года для многих разновидностей Unix. Системный таймер OpenVMS отсчитывает время от полудня 17 ноября 1858 года (http://www.slac.stanford.edu/~rkj/crazytime.txt). Этот день, Modified Julian Day, используется, например, астрономами для отсчета времени наблюдений. Отсчитывая время 100-наносекундными интервалами и используя 63 разряда для хранения времени, OpenVMS не будет иметь проблем с системным таймером в течение последующих трехсот веков - до 2:48 утра 31 июля 31086 года. Таким образом, VMS была рождена заведомо совместимой не только с пресловутым 2000 годом, но и со всеми датированными данными, порожденными в XX и XXI столетиях

Разделы в деле

Фондовая биржа использует сервер для последовательного выполнения следующих операций: подведение балансов, торги, обработка данных. Торги, в отличие от двух других видов операций, требуют сразу всех ресурсов компьютерной системы.

Решение. На одном Alpha-сервере GS140 с OpenVMS Galaxy создается три раздела, каждый из которых конфигурируется в соответствии с требованием конкретной операции: подведение балансов, торги, обработка данных. Во время торгов для них используются все процессоры, происходит перераспределение разделов и переназначение системных ресурсов критически важным приложениям. Не будь OpenVMS Galaxy, пришлось бы либо выделять отдельный сервер специально для поддержки торгов, либо постоянно вручную перезагружать систему.

Крупный Internet провайдер имея множество Web серверов, хочет уменьшить число машин для их обслуживания.

Решение. Из имеющихся шести машин GS140 с 20 процессорами оставляют только две, но число процессоров в них наращивается до того же суммарного числа - они просто переустанавливаются. Используя OpenVMS Galaxy, на каждой системе конфигурируются три экземпляра ОС. На всех шести копиях располагаются те же шесть Web-серверов. В итоге общая стоимость владения снижается на 43%, и, в зависимости от нагрузки на Web-серверы, можно динамически перераспределять ресурсы