Server-Konsolidierung mit iSeries in einer On-Demand-Welt: Eine für alles

Etwa alle zehn Jahre ist die IT-Industrie von dramatischen Veränderungen gekennzeichnet. Die beiden zurückliegenden Dekaden werden häufig als Mainframe- und Client/Server-Ära bezeichnet. Aber keine dieser beiden Dekaden hat die Gesellschaft und die Geschäftsprozesse der Unternehmen so nachhaltig verändert, wie die gegenwärtige Netzwerk-Ära, die wiederum einhergeht mit dem Thema e-Business. War die erste Phase des e-Business noch im Wesentlichen von einfachen, statischen Web-Seiten geprägt, so wurde das Internet in der zweiten Phase zum zentralen Medium der Geschäftstransaktionen. Beispiele hierfür sind Online-Buchungen im Bankenbereich oder bei der Flug-Reservierung. Eine Untersuchung der IBM zeigt, dass in den G7-Staaten cirka 80 Prozent der Unternehmen e-Business in Form der ersten Phase betreiben. Weiterhin ergibt sich aus dieser Studie, dass weltweit bereits etwa 15 Prozent der Unternehmen mit mehr als 1.000 Beschäftigten die zweite Phase des e-Business adaptiert haben. Zurzeit sind bereits cirka 5 Prozent dieser großen Unternehmen dabei, sich auf die dritte Phase des e-Business vorzubereiten: Das so genannte e-Business on Demand. Hierbei geht es um eine vollständige Integration der Geschäftsprozesse der Unternehmen sowie mit denen ihrer Partner, Lieferanten und Kunden. Dafür ist eine Technologie erforderlich, die es erlaubt, schnell und flexibel auf jede mögliche Anforderung (von Kunden, Märkten oder sonstigen externen Einflüssen) zu reagieren. Server-Konsolidierung ist ein wesentliches Element beim Aufbau der notwendigen Infrastruktur für diese Technologie.

Im Folgenden soll nun gezeigt werden, dass der IBM iSeries Server aufgrund seiner Architektur und mit den Ankündigungen vom 20. Januar 2003 einzigartige und technologische Voraussetzungen zum Aufbau der Infrastruktur für eine e-Business On-Demand-Welt bietet.

Wesentliche Architektur-Merkmale der iSeries

Die Architektur der iSeries ist im Wesentlichen durch folgende fünf Merkmale gekennzeichnet:

1. Technologische Unabhängigkeit
2. Single Level Store
3. Hardware-Integration
4. Software-Integration
5. Objekt-basiertes Design

Technologische Unabhängigkeit der iSeries wird durch das so genannte Machine-Interface (MI) realisiert. Dies bedeutet, dass sowohl das Betriebssystem OS/400, die Middleware als auch alle Kunden-Anwendungen ausschließlich mit MI kommunizieren können sowie isoliert sind von der darunter liegenden Hardware. Das MI selbst kommuniziert mit der Hardware via Kernel (Systems Licensend Internal Code), der von IBM bereitgestellt wird und die jeweils aktuelle Hardware unterstützt. Damit sind die Investitionen der Kunden in ihre Anwendungen komplett geschützt, weil technologisch bedingte Hardware-Änderungen kaum Kosten verursachen. Das beste Beispiel hierfür war der reibungslose Übergang von der 48-Bit-CISC-Technologie auf die 64-Bit-RISC-Technologie vor einigen Jahren.

Single-Level Store der iSeries beschreibt die Tatsache, dass alle Kundendaten und Programme, unabhängig davon, ob diese sich auf der Platte oder im Hauptspeicher befinden, logischer Bestandteil eines einzigen 64-Bit-Adress-Raumes sind. Egal wo sich die Daten befinden, das System beziehungsweise das Storage-Management der iSeries verwaltet automatisch die entsprechenden Zugriffe; wobei die Referenzierung seitens der Benutzer lediglich über den Namen erfolgt. Diese besondere Form der Hauptspeicher- und Plattenverwaltung bietet ideale Voraussetzungen hinsichtlich der Speichervirtualisierung. Ein anderer Vorteil liegt im schnellen Task-Switching – und dies ist wiederum vor allem im kommerziellen Umfeld von Bedeutung. In Windows- oder UNIX-Umgebungen bedeutet Task-Switching, dass jeweils ein neuer Adress-Raum geladen werden muss, bevor die Tasks dann ausgeführt werden können – diese Operation ist vergleichsweise komplex und langsam.

Hardware-Integration bedeutet, dass die iSeries primär entwickelt und optimiert wurde als ein kommerzieller Business-Server für datenintensive Anwendungen. Dabei wurde der Fokus auf Aspekte gerichtet wie ausgewogene Prozessor-Leistung, starke I/O-Kapazitäten, hohe Bandbreiten und schnelles Task-Switching für unterschiedlichste Workloads.

Software-Integration heißt, dass standardmäßig eine Software-Infrastruktur bereitgestellt wird, die für die Rolle als Business-Server erforderlich ist. Diese Software ist für die Architektur optimiert, von IBM-Labors ausgetestet und vollständig integriert worden. Das beste Beispiel hierfür ist die relationale Datenbank DB2 UDB for iSeries.

Objekt-basiertes Design bedeutet, dass innerhalb der Architektur der iSeries alles als Objekt betrachtet wird. Die Objekte selbst bestehen aus einem beschreibenden und einem Daten-Teil. Der wesentliche Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass abhängig vom Objekt-Typ jeweils nur ganz bestimmte Operationen zulässig sind. Damit begründet sich auch die außergewöhnliche Sicherheit der iSeries. Es ist bis heute kein Fall dokumentiert, in dem eine ordnungsgemäß eingerichtete iSeries gehackt wurde – ein Aspekt von unschätzbarem Vorteil in der gegenwärtigen Netzwerk-Ära.

Umfragen bei Unternehmen zeigen, dass die Integration unterschiedlichster Technologien aufgrund der damit verbundenen Risiken, Kosten und Aufwände zu einer verstärkten Frustration führt. Die hier beschriebene Architektur der iSeries hilft den Unternehmen, sich auf ihr eigentliches Kern-Geschäft zu konzentrieren.

Workload-Konsolidierung durch dynamisches Logical Partitioning

Im Gegensatz zu den typischen Server-Farmen in Windows- und UNIX-Umgebungen ist die iSeries ein Multi-Platform Server (siehe Bild 1) mit der Fähigkeit, unterschiedlichste Workloads zu konsolidieren: traditionelle OS/400-Workloads mit RPG oder COBOL, neue JAVA-basierende Workloads aus dem e-Business-Umfeld, Windows-Workloads auf Basis von integrierten xSeries-Servern (IXS) oder extern angebundenen xSeries-Servern (IXA), native 64-Bit-Linux-Workloads in einer LPAR oder aus dem AIX/UNIX-Umfeld portierte Workloads, die in dem so genannten PASE-Environment laufen. In 2004 (Statement of Direction) wird es dann auch möglich sein, native AIX-Workloads in einer LPAR zu betreiben. Alle diese Workloads partizipieren vom iSeries-Management, nutzen den virtualisierten Speicher, die virtuellen I/O-Möglichkeiten und die virtuellen Ethernet-Verbindungen.

Bild 1: iSeries als Multi-Platform Server

Mit den neu angekündigten Servern vom 20. Januar 2003 werden die bisherigen, im Markt bereits einzigartigen Möglichkeiten der iSeries als Multi-Platform Server nochmals erheblich erweitert. Das Betriebssystem OS/400 V5R2 bietet verbesserte Möglichkeiten hinsichtlich der dynamischen Veränderung von Ressourcen und beim Management der Partitionen. Es können zurzeit bis zu 32 Partitionen erstellt werden. Dabei muss mindestens eine Partition unter OS/400 betrieben werden, der Rest kann höher sein – z.B. bis zu 31 Linux-Partitionen. So kann zum Beispiel ein einziger Power4-Prozessor (Modelle i825, i870 und i890) bis zu zehn individuelle Partitionen (zehn OS/400 oder ein OS/400 und neun Linux-Betriebssysteme) unterstützen. Ressourcen wie zum Beispiel CPU-Leistung, Hauptspeicher, virtuelle Ethernet-Verbindungen oder I/O-Adapter können dynamisch – ohne IPL der Partition – verändert werden. Dies kann sehr granular erfolgen: beispielsweise bei der CPU-Leistung in 1-Prozent-Schritten oder beim Hauptspeicher in 1-MB-Schritten. Alle diese Änderungen werden über eine moderne GUI-Oberfläche im iSeries Navigator vorgenommen. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Ressourcen regelmäßig oder zeitgesteuert via so genannten Scheduler zu verändern, um beispielsweise optimal auf Spitzenbelastungen reagieren zu können. Dies unterstreicht einmal mehr die Rolle der iSeries als On Demand Server.

Die bereits angesprochenen virtuellen Ethernet-Verbindungen (maximal 16) erlauben zahlreiche Verbindungsmöglichkeiten mit hoher Geschwindigkeit: Inter-OS/400, OS/400-Windows, Windows-Windows, OS/400-Linux und Linux-Linux. Die Definition und Verwaltung dieser Verbindungen erfolgt ebenfalls über eine moderne GUI-Oberfläche. Im Gegensatz zu einem externen LAN mit Kabeln, Switchen oder Routern stehen diese virtuellen Ethernet-Verbindungen kostenlos zur Verfügung – ein weiterer Beitrag zur Reduzierung der Total Cost of Ownership.

Bereits in der Vergangenheit war es bei der iSeries möglich, zusätzlich zu den bereits standardmäßig vorhandenen Prozessoren weitere Prozessoren permanent zu aktivieren. Diese Aktivierung erfolgt „on the fly“ – also ohne IPL des Systems oder der betroffenen Partition. Die Bezeichnung hierfür lautet Capacity Upgrade on Demand (CUoD) und erfolgt mit Hilfe eines Schlüssels, der von IBM via Internet bezogen werden kann. Neu ist in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, dass nunmehr wahlweise entschieden werden kann, ob auf diesen zusätzlichen Prozessoren OS/400 oder Linux betrieben werden soll. Mit der jüngsten Ankündigung ist es bei den Power4-Prozessoren nun erstmalig in der IT-Industrie möglich, Prozessoren temporär (auf Basis von Prozessortagen) zu aktivieren. Im Zusammenhang mit dieser so genannten ON/OFF CoD (Capacity on Demand) werden 14 Bonus-Prozessortage gewährt. Der „Breakeven Point“ zwischen temporärer und permanenter Aktivierung liegt bei circa 45 Prozessortagen. Diese einzigartige Fähigkeit der iSeries erlaubt es, ad hoc und kostengünstig auf geplante oder ungeplante Business-Peaks beziehungsweise On-Demand-Anforderungen zu reagieren.

Workload-Konsolidierung durch Linux-Integration

Linux entwickelt sich mit rasanter Geschwindigkeit zum De-facto-Standard im e-Business-Umfeld. IBM unterstützt die Linux Open Source World mit der Einrichtung von Linux Technology Centern und bringt ihre langjährigen Erfahrungen aus den Bereichen Betriebssysteme, Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und Performance ein.

Die iSeries bietet native Unterstützung für die folgenden 64-Bit-Linux-Versionen:
– SuSE Linux Enterprise Server 8: mit 64-Bit-Kernel und Unterstützung von 64- und 32-Bit-Anwendungen
– Red Hat Linux 7.1 for iSeries: mit 64-Bit-Kernel und Unterstützung von 32-Bit-Anwendungen
– Turbolinux Enterprise Server 8 for iSeries: mit 64-Bit-Kernel und Unterstützung von 64- und 32-Bit-Anwendungen

Diese Distributionen enthalten populäre Linux-Anwendungen wie beispielsweise Samba File Server, Apache Web Server, Squid Proxy Server oder DNS/DHCP. IBM hat via Statement of Direction angekündigt, dass zukünftig auch DB2 UDB und WebSphere-Produkte native unter Linux auf der iSeries laufen werden. Aus dem Umfeld der bedeutenden Independant Software Vendor (ISV) stehen ebenfalls zahlreiche Linux-Anwendungen für die iSeries zur Verfügung: Symantec’s Enterprise Firewall, Bynari Mail Server, eOne’s Commerce, Sage Business Applications, Mapics ERP und viele mehr.

Bild 2: Konsolidierung von Linux-Workloads auf iSeries

Logical Partitioning ist Voraussetzung für den Betrieb von Linux auf der iSeries. Dies bedeutet für die neuen Server, dass in der primären bzw. in der Hosting-Partition ein OS/400 V5R2 installiert sein muss und damit insgesamt zwischen 3 (iSeries 800) und 31 (i890) Linux-Partitionen definiert werden können. Da ein einziger Power4-Prozessor (i825, i870 und i890) bis zu zehn individuelle Partitionen unterstützt, können sich somit ein OS/400 und bis zu neun Linux-OS den Prozessor teilen. Auf Änderungen der Geschäftsanforderungen kann beispielsweise flexibel reagiert werden, indem Prozessor-Ressourcen dynamisch zwischen den Partitionen verschoben werden. Die Kommunikation zwischen den Partitionen kann über das schnelle (1 GBit/s) und sehr sichere virtuelle Ethernet erfolgen. Weiterhin ist es möglich, dass sich OS/400- und Linux-Partitionen virtuelle Einheiten wie Platten, Bandeinheiten, Ethernet, DVD oder CD-ROM teilen. Damit reduzieren sich die Hardware-Anforderungen für den Betrieb von Linux. Im Zusammenhang mit der bereits erwähnten Möglichkeit von Capacity on Demand können Prozessoren permanent oder temporär für die Linux-Partitionen aktiviert werden – es wird also exakt die Leistung bezahlt, die gerade benötigt wird. Die Linux-Partitionen partizipieren ebenfalls (ausführlicher im Zusammenhang mit der Windows-Integration dargestellt) von der einzigartigen Speicher-Architektur der iSeries. Es werden der Linux-Partition virtuelle Plattenbereiche zugewiesen, die von der iSeries geschützt (RAID, Mirroring) und verwaltet werden. Diese Virtualisierung des Plattenspeichers führt zu einer effizienten Nutzung der Platten-Ressourcen, erhöht die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit der Linux-Anwendungen und reduziert damit die Total Cost of Ownership. Die iSeries bietet also ideale Voraussetzungen für die Konsolidierung (siehe Bild 2) von diversen standalone Linux-Infrastruktur-Servern.

Workload-Konsolidierung durch Windows-Integration

Eine aktuelle Umfrage der IBM bei iSeries-Kunden zeigt, dass bei über 90 Prozent dieser Kunden neben der iSeries auch diverse Windows-/Intel-Server installiert sind. Danach betreiben etwa 57 Prozent der Kunden 1-5 Windows-Server, 14 Prozent 6-10, 10 Prozent 11-20 und 19 Prozent mehr als 21 solcher Windows-Server. Die Kunden berichten von zunehmenden Problemen im Zusammenhang mit dem Management dieser Server und von dramatisch steigenden Kosten. Die iSeries bietet nun mit den neuen Servern eine mächtige, flexible und kostengünstige Alternative (siehe Bild 3), die Workloads dieser Intel-basierenden Server-Farmen zu konsolidieren: den IBM Integrated xSeries Server und den IBM Integrated xSeries Adapter. Beide Produkte sind in das Platten- und System-Management der iSeries integriert und nutzen deren Fähigkeiten – wie zum Beispiel Plattenspeicher, virtuelles I/O und virtuelles Ethernet. Somit stehen die im Markt anerkannten Vorteile der iSeries wie beispielsweise Zuverlässigkeit, Sicherheit und Managebarkeit auch den Windows-Workloads zur Verfügung.

Bild 3: Konsolidierung von Windows Workloads auf iSeries

Der Integrated xSeries Server (IXS) ist ein Intel-basierender Server auf einer PCI-Karte, der innerhalb der iSeries installiert wird. Hierbei handelt es sich um einen 1.6 GHz Intel Xeon-Prozessor mit Hyperthreading-Technologie, 512 KB on-chip L2-Cache und 4 GB ECC Hauptspeicher. Standardmäßig ist ein 10/100 Mbps Ethernet-Adapter integriert. In der iSeries können zwischen 4 (iSeries 800) und 48 (i890) dieser onboard-IXS installiert werden.

Mit dem Integrated xSeries Adapter (IXA) steht ein PCI-basierendes Interface zur Verfügung, das in ausgewählte IBM xSeries Server (x235, x255, x360 und x440) installiert wird. Dieses Interface bietet mit 1 Giga-Byte/s (!) eine High-Speed-Link-Verbindung zur iSeries. Auf der Basis dieses IXA können zwischen 3 (iSeries 800) und 60 (i890) n-way xSeries Server angebunden werden. Somit stehen für große Windows-Workloads von unternehmenskritischen Anwendungen leistungsfähige, skalierbare 2-way, 4-way oder 8-way xSeries Server mit der neuesten X-Architektur zur Verfügung. Beide Varianten unterstützen Microsoft Windows 2000 Server oder Microsoft Windows 2000 Advanced Server.

Die einzigartige Speicher-Architektur der iSeries, in der neben dem Hauptspeicher auch alle Platten wie ein einziger Pool erscheinen, hat den Vorteil, dass sich Benutzer oder Administratoren nicht mit der exakten, physischen Location der Daten beschäftigen müssen. Diese Aufgabe wird transparent und dynamisch von der iSeries übernommen und die Daten werden automatisch über alle zur Verfügung stehenden Platten verteilt. Dies bringt Performance-Vorteile mit sich und sorgt für eine effiziente Nutzung der Ressourcen. Eine Konsolidierung von Windows-Servern via IXS bzw. IXA partizipiert von diesem exzellenten Speicher-Management. Den Windows-Servern wird dynamisch via GUI-Interface des iSeries-Navigators ein Plattenbereich zugewiesen, indem aus dem Pool der iSeries-Platten ein so genanntes Storage-Space-Objekt (virtueller Plattenplatz) allokiert wird (siehe Bild 4).

Bild 4: Virtualisierung des Plattenspeichers für Windows 2000 auf iSeries

Es können bis zu 32 solcher Storage-Spaces mit IXS oder IXA verbunden werden. Jeder Storage-Space kann eine Größe zwischen 1MB und 64GB erhalten – maximal also 2 TB pro angebundenen Windows-Server. Innerhalb der Windows-Server gibt es also keine physischen Boot-Platten; alle Windows-Platten sind lediglich Storage-Space-Objekte innerhalb des iSeries-Platten-Pools. Aus dieser Konzeption ergibt sich ein weiterer Vorteil: Sollte mal ein Windows-Server defekt sein, so kann man einfach den zugehörigen Storage-Space mit einem anderen Hot-Spare xSeries Server verbinden – ohne einen IPL der iSeries. Mit dieser Form der Speicher-Virtualisierung kann man auch große, typische Windows-Implementierungen mit diversen Produktions-, Test- und Entwicklungs-Servern flexibel und effizient verwalten. Die Wiederherstellung eines kompletten Windows-Servers bei einem Software-Fehler oder wegen korrupter Daten gestaltet sich sehr einfach; lediglich der Storage-Space wird von den schnellen Bandeinheiten der iSeries zurückgespielt.

Der iSeries Navigator bietet die grafische Schnittstelle zur Verwaltung der iSeries- und Windows-Server. Administratoren können auf einfache Art und Weise die Server starten und stoppen, Benutzer anlegen oder virtuelle Platten definieren. Benutzer-IDs und Passwörter können integriert und zentralisiert werden: OS/400-Benutzer werden automatisch der Windows-2000-Umgebung mit den entsprechenden Berechtigungen hinzugefügt. Im Gegensatz zu den typischen Windows-Server-Farmen, wo die Daten verteilt auf diversen Windows-Servern liegen und jeder seine eigene Bandeinheit besitzt, gestaltet sich die Datensicherung in einer konsolidierten Umgebung wesentlich einfacher: die komplette Infrastruktur von iSeries und Windows-Servern kann automatisch über die schnelle Bandeinheit der iSeries gesichert werden. Die Integration der Windows-Server via IXS oder IXA ermöglicht die Kommunikation von Windows-OS/400 oder Windows-Windows via schnelle virtuelle Ethernet-Verbindungen. Da diese Verbindungen nicht über ein externes Netzwerk mit Kabeln, Switches oder Routern erfolgen, sind diese wesentlich zuverlässiger und sicherer als in typischen Windows-Umgebungen.

Eine Konsolidierung von Windows-Workloads mit den neuen iSeries-Servern kann in fast allen Kundenumgebungen relativ einfach durchgeführt werden. Die Kunden erhalten damit für ihre Windows-Anwendungen ein Qualitäts-Niveau, das bisher so nicht erreichbar war und gleichzeitig werden Kosten sowie Komplexität dramatisch reduziert.

Wer zu spät kommt, den bestraft das Leben

Die Veränderungen in der IT-Industrie sind dramatisch: erst die Mainframe-Ära, dann die Client/Server-Ära und jetzt die Netzwerk-Ära mit dem Thema e-Business on Demand. Letzteres wird die Unternehmen zwingen, in 24 Stunden an 365 Tagen ad hoc auf jede mögliche Anforderung von Kunden, Märkten oder sonstigen, externen Einflüssen schnell und flexibel zu reagieren. Dies bedingt eine technologische Infrastruktur, die darauf vorbereitet ist. Ein wesentliches Element beim Aufbau dieser Infrastruktur stellt die Konsolidierung von unterschiedlichen Workloads dar. Die IBM iSeries als Multi-Platform Server bietet mit ihrer Architektur, dem dynamischen LPAR und ihrer Fähigkeit der Linux- und Windows-Integration einzigartige Möglichkeiten der Konsolidierung. So können gleichzeitig neben den traditionellen OS/400-Anwendungen, neue JAVA-basierende e-Business-Anwendungen auf Basis von Websphere, Windows-Anwendungen, Linux- und AIX/UNIX-Anwendungen effizient, zuverlässig, sicher und vor allem kostengünstig betrieben werden.

Worauf also warten, wenn die Möglichkeit besteht, sich entscheidende Wettbewerbsvorteile zu sichern – oder wie hat es Michail Gorbatschow so treffend formuliert: „Wer zu spät kommt, den bestraft das Leben“. Die IBM stellt zusammen mit ihren Business-Partnern ein umfangreiches Lösungs-Portfolio für den Einstieg in die On-Demand-Welt zur Verfügung.

Der Autor Peter Nimz ist Senior Consultant der IBM und dort im Bereich der IBM eServer iSeries verantwortlich für die Themen Server-Konsolidierung und Hochverfügbarkeit. Er verfügt über mehr als 24 Jahre Erfahrung in den unterschiedlichsten Bereichen der Informatik.

Gegenwärtig ist Peter Nimz im Rahmen eines Partnerförderungsprogramms der IBM für den IBM Premier Business Partner EXOGEN AG und EXOGEN Deutschland GmbH tätig. EXOGEN ist spezialisiert auf Server-Konsolidierung und Hochverfügbarkeits-Lösungen im Bereich IBM eServer iSeries und IBM eServer xSeries. Mehr Informationen erhalten Sie unter www.exogen.net oder www.serverconsolidation.net.

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