Операционные системы z/VM и Linux

Диалоговый монитор z/VM

Диалоговый монитор CMS (Conversational Monitor System) является базовым компонентом z/VM и представляет собой высокопроизводительную операционную среду, ориентированную на поддержку интерактивных пользователей при решении следующих задач [ 5.32 ] :

• создание, отладка и тестирование прикладных программ для использования в CMS или гостевых ОС;
• выполнение приложений, разработанных для CMS или гостевых ОС;
• создание и редактирование файлов данных;
• манипулирование файлами данных;
• выполнение заданий в пакетном режиме;
• разделение данных между CMS и гостевыми ОС;
• организация взаимодействия между пользователями CMS и гостевых ОС.

Диалоговый монитор запускается на отдельной виртуальной машине либо по команде пользователя ( IPL CMS ), либо автоматически при запуске виртуальной машины, если есть соответствующее указание в справочнике пользователей CP. Фактически CMS выполняет две главные функции: обеспечивает поддержку интерфейса для конечного пользователя z/VM и предоставляет интерфейс прикладного программирования (API) для пользовательских приложений.

В среде CMS пользователь сохраняет возможность использования команд управляющей программы CP, а также располагает набором собственных команд CMS, предназначенных для создания и выполнения приложений, управления данными, в том числе с использованием полноэкранных диалоговых средств.

Диалоговый монитор содержит необходимые средства для организации хранения и доступа к данным во внешней памяти. Для дисковых устройств (DASD) поддерживается три основных типа файловых систем:

• базовая файловая система CMS на мини-дисках;
• разделяемая файловая система SFS;
• байтовая файловая система BFS.

Основной единицей хранения данных в CMS являются файлы. Имя файла состоит из собственно имени и типа файла, разделенных точкой. Имя и тип могут содержать до восьми алфавитно-цифровых и некоторых специальных символов, например: PRG#1.ASSEMBLE, BATCH:X.SOURCE, CHANGE.EXEC, MY_DOC.TEXT и т.п. Некоторые значения типов файлов являются стандартными и формируются системой автоматически. Помимо имени файл характеризуется двумя атрибутами: буквенным (file mode letter) и числовым (file mode number). Буквенный атрибут (A-Z) указывает на место размещения файла (мини-диск или директория SFS), а числовой (0-6) - на режим использования и обслуживания файла. Например, числовой атрибут 1 означает возможность использования файла для чтения и записи, числовой атрибут 3 предписывает уничтожить файл после чтения и т.п. Файлы CMS различаются по формату логических записей (постоянной или переменной длины), однако в большинстве случаев система определяет необходимые характеристики записей автоматически. CMS поддерживает необходимый набор команд для обслуживания файлов (создание, редактирование, копирование, удаление и др.).

Файлы z/VM могут размещаться либо на так называемых мини-дисках, либо в файловом пространстве разделяемой файловой системы SFS (Shared File System).

Мини-диск представляет собой непрерывный участок реального дискового накопителя, состоящий из смежных цилиндров (вплоть до целого диска). С точки зрения пользователя мини-диски являются аналогом независимого дискового тома. Каждый мини-диск характеризуется логическим номером, именем (меткой), объемом выделенного пространства (в цилиндрах), режимом разрешенного доступа. В z/VM могут использоваться три типа мини-дисков:

• постоянные - определяются в справочнике пользователя виртуальной машины и доступны в рамках каждого пользовательского сеанса;
• временные - создаются в ходе пользовательского сеанса и автоматически уничтожаются при его завершении;
• виртуальные - эмулируются по запросу пользователя в виртуальной памяти (не используют реальный диск).

Мини-диски могут быть доступны только одной виртуальной машине, но могут при соответствующей авторизации использоваться несколькими виртуальными машинами совместно.

Каждый мини-диск располагает главным каталогом (master file directory), в котором описаны атрибуты размещения всех хранящихся на мини-диске файлов, используемые для доступа.

Разделяемая файловая система SFS (Shared File System) является расширением базовой файловой системы CMS и обеспечивает более эффективное использование дискового пространства, а также возможность совместного доступа к файлам других виртуальных машин при наличии соответствующей авторизации. Для размещения файлов в SFS для всех виртуальных машин (пользователей) предоставляется место в специальным образом сконфигурированной области жесткого диска, называемой файловый пул (file pool). Файлы могут объединяться в соподчиненные каталоги (directory), как это происходит в иерархических файловых системах, правда количество уровней подчиненности ограничено восемью. Каталогам присваиваются имена (dirname), состоящие не более чем из 16 алфавитно-цифровых символов. Старший в иерархии каталог (top directory) создается автоматически при выделении пользователю места в файловом пуле и его имя совпадает с именем пользователя.

Пользователь имеет неограниченный доступ к собственным файлам и каталогам, в то время как хранящиеся в том же пуле файлы других пользователей обычно недоступны. В SFS существует возможность организации совместного (разделяемого) доступа к файлам путем передачи полномочий другим пользователям от пользователя-владельца. При этом управление доступом может производиться на уровне как отдельных файлов, так и целых каталогов.

z/VM предоставляет возможность реализации эффективных средств администрирования и управления файлами и каталогами SFS с помощью компонента DFSMS/VM. Данный компонент может автоматически производить, например, удаление файлов с истекшим сроком хранения, архивирование, резервное копирование и восстановление файлов, если для файла установлено соответствующее значение атрибута "класс управления" (management class).

Компонент z/VM OpenExtensions обеспечивает поддержку еще одного типа файловой системы, получившей название байтовая файловая система BFS (Byte File System), использующая иерархическую организацию хранения файлов, характерную для операционной системы UNIX. Аналогичную структуру имеет файловая система HFS операционной системы z/OS, рассмотренная в п. 5.1.6. Название BFS подчеркивает особенность внутренней организации файлов UNIX как байт-ориентированных, т.е. не разделяемых на уровне ОС на логические записи. В z/VM поддерживаются средства копирования и перемещения файлов между BFS и базовой файловой системой CMS.

Виртуализация сетевого взаимодействия в z/VM

Обмен данными между гостевыми операционными системами в z/VM основан на организации виртуальных сетей, которые обеспечивают взаимодействие без использования реальных сетевых устройств. Очевидно, что такое решение существенно увеличивает скорость обмена без каких-либо дополнительных расходов.

В z/VM поддерживается три типа виртуальных сетей.

• Виртуальный канал vCTC (Virtual Channel-to-Channel) - обеспечивает прямое соединение ("точка-точка") между гостевыми системами в соответствии с канальным протоколом, реализуемым в реальном устройстве CTC.
• Межпользовательский коммуникационный передатчик IUCV (Inter-user communication vehicle) - используется для прямого взаимодействия ("точка-точка") между виртуальными машинами на основе TCP/IP-протокола.
• Гостевая локальная вычислительная сеть (VM Guest LAN) - базируется на эмуляции локальной вычислительной сети для множества гостевых систем. Два варианта реализации: первый основан на применении технологии HiperSockets, а второй использует эмуляцию реальной сети на базе адаптеров OSA.

На рис. 5.67 представлен пример виртуальной сети z/VM, которая может быть построена c использованием указанных выше возможностей. Две группы гостевые операционных систем (G11-G1N и G21-G2N) образуют две виртуальных подсети типа VM Guest LAN, каждая из которых взаимодействует со "своим" виртуальным маршрутизатором. Виртуальный маршрутизатор представляет собой отдельную виртуальную машину, связанную через реальный сетевой интерфейс (здесь использован адаптер OSA) с внешней вычислительной сетью. Взаимодействие маршрутизатора с гостевыми ОС может быть организовано любым способом, включая vCTC, IUCV или виртуальный HiperSockets.

Рис. 5.67. Виртуальная сеть z/VM

Отметим, что область действия виртуальной сети ограничена рамками одного образа z/VM, то есть не может быть использована для взаимодействия между системами, работающими в различных логических разделах LPAR.