System i

Le serveur Application System/400 est un mini-ordinateur de la gamme IBM.



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Matériel informatique - Architecture Power - Microprocesseur

Le serveur Application System/400 (plus connu sous le nom d'AS/400, puis d'iSeries et enfin de System i5) est un mini-ordinateur de la gamme IBM.

Qu'il s'agisse d'AS/400, d'iSeries ou de System i5, la totalité des serveurs de cette famille a été appelé System i. Mais en avril 2008, IBM a complètement fusionné les gammes System i et System p pour donner naissance aux IBM Power Systems. Le dispositif d'exploitation de Rochester a aussi été renommé. Il faut désormais parler de : IBM i operating System

L'AS/400 a été commercialisé le 21 juin 1988, il sera renommé eServer iSeries en 2000 puis System i5 en 2004 avec l'arrivée des modèles pourvus de processeurs POWER5. Les serveurs System i sont utilisés par près de 240 000 entreprises à travers le monde[1]. Ils intéressent essentiellement les PME et les sites atomisés des grands groupes.

Histoire

L'histoire de l'AS/400 et du System i remonte à la fin des années 1960 avec Frank G. Soltis. Ce dernier travaille sur un dispositif basé sur une technologie nouvelle. Il présente son projet à la direction d'IBM le 8 janvier 1970. Cette nouvelle architecture devra remplacer l'actuel System/3. En 1972, sous le nom de projet Future System, la conception du System/38 (S/38) commence avec à sa tête Frank G. Soltis, Dick Bains et Roy L. Hoffman. Ces derniers définissent les cinq concepts fondamentaux du S/38, qui deviendront plus tard ceux du System i (ex AS/400). En 1973, la direction d'IBM donne son accord pour la réalisation du System/38 avec l'annonce officielle le 24 octobre 1978. Son dispositif d'exploitation s'appelle CPF (Control Program Facility). La première mouture du System/38, assez rudimentaire, sort en juillet 1980. Il faut attendre 1981 pour voir la version finale. Malgré des débuts prometteurs, le System/38 rencontre quelques problèmes de mise au point.

Entre temps, le System/36 (S/36) est apparu (mai 1983). C'est un autre mini de la gamme IBM mais avec une architecture bien plus conventionnelle. L'équipe chargée de la mise au point du System/38, basée à Rochester dans le Minnesota, poursuit le développement de son dispositif et décide d'y intégrer d'autres innovations. Avec l'accord de la direction, elle lance en novembre 1985, le projet Silverlake (du nom d'un lac de Rochester : Silver Lake). Il doit permettre à IBM de mettre sur le marché un serveur toujours plus novateur que le System/38 et qui devra aussi remplacer le System/36. Le projet Silverlake est le début officiel de l'AS/400. Il découle directement du System/38, mais il sera plus fiable et sensiblement perfectionné. Lors de sa sortie le 21 juin 1988, son dispositif d'exploitation, l'OS/400 ou XPF (eXtended control Program Facility), sera une très forte évolution du CPF (système d'exploitation du System/38) auquel on aura agrégé l'équivalent de 3 versions.

Le nom du projet aurait dû être System/40 (S/40), mais la direction a préféré montrer qu'il s'agissait d'un serveur sensiblement plus évolué en le nommant Application Server (AS). Qui plus est , la branche PC d'IBM souhaitait réserver pour ses besoins, les chiffres inférieurs à 100. C'est pourquoi, il a été convenu d'ajouter un 0 au chiffre 40 et on a obtenu AS/400.

L'apparition des AS/400 eServer puis iSeries verra apparaître la possibilité de «découper» plusieurs machines logiques (ou «machines virtuelles / LPAR (Logical Partitioning») dans une machine physique. Puis, enchaînement logique, il est désormais envisageable de faire tourner d'autres dispositifs que l'OS/400 sur ces machines logiques nommées partitions logiques. Ainsi actuellement un «System i5» peut supporter des partitions i5/OS, Linux, AIX ou Virtual IO Server grâce à son hyperviseur. Le serveur i5 est aussi capable d'héberger des serveurs x86 sous Linux, Windows ou VMWare ESX via les technologies IxS, IxA ou iSCSI. VMWare n'est supporté que sur iSCSI.

IBM a renommé ses machines iSeries puis System i5 mais la majorité des informaticiens, des utilisateurs et des SSII continuent, à parler d'AS/400.

Le langage de développement rapide, d'origine issu de l'IBM 34, portait originellement le nom de GAP, pour Générateur automatique de programmes (RPG en anglais, pour Report Program Generator). Quoique concurrencé par la version iSeries du langage Cobol, le GAP était beaucoup diffusé sur ce dispositif OS/400. Énormément perfectionné sur AS/400, il y prit le nom de GAP/400 (RPG/400). Pour de plus amples renseignements sur le langage RPG, se reporter à l'article Générateur automatique de programmes. Avec la naissance de la version V3R1M0 (1995), une nouvelle version du RPG est venue s'ajouter au RPG/400 (alias le RPG/III). Il s'agit du RPG/ILE (alias le RPG/IV) qui permet désormais la programmation orientée objet et la programmation visuelle.

Les principes fondamentaux

Le System i est défini par des concepts originaux qu'on appelle principes fondamentaux, il en existe cinq :

Indépendance vis-à-vis de la technologie

Le premier principe et peut-être principal est l'indépendance technologique. Le System i, contrairement aux autres dispositifs, n'est pas défini par le matériel. Un programme ne parle pas directement au matériel, il dialogue à une interface machine indépendante de la technologie (TIMI = Technology Independent Machine Interface ou plus simplement MI). Entre cette interface et le matériel lui-même se trouvent plusieurs millions de lignes de code ou plus précisément le microcode : SLIC (System Licenced Internal Code) sur les AS/400 ou iSeries et LIC (Licensed Internal Code) sur les System i5.

Cette couche logicielle isole les applications des caractéristiques du matériel sous-jacent. Un programme ignore complètement ce dernier. Donc, lorsque la technologie processeur change, il suffit de réécrire le SLIC suivant les changements technologiques et on préserve ainsi l'intégrité de l'interface machine. L'autre avantage de l'indépendance réside dans le fait que les programmes utilisateurs ignorent aussi les changements technologiques, ainsi, ils peuvent bénéficier des avantages sans les inconvénients. Lors du passage du processeur CISC 48-bits à RISC 64-bits, la majorité des clients n'ont eu qu'à transférer leurs programmes sur les nouveaux AS/400 pour les exécuter en 64 bits. Il ne s'agissait pas d'une émulation comme le font désormais d'autres dispositifs d'exploitation ou processeurs, la partie MI des applications a été remplacée automatiquement, elles sont devenues 64 bits en natif.

Conception basée objet

Le System i (AS/400-iSeries-i5) est entièrement basé objet. L'ensemble des éléments du dispositif (programmes, fichiers, files de messages…) sont des objets. Chaque objet comporte deux parties inséparables : la partie descriptive, qui définit les modalités d'utilisation de ces données et la partie données, constituant l'aspect fonctionnel de l'objet. Si un objet est défini comme un programme, sa partie descriptive décrit que la partie de données sera traitée comme du code compilé, exécutable, en lecture seule. Les seules opérations admises sur cet objet sont celles «sensées» pour un programme. Ainsi, on peut écrire au milieu d'un fichier de données, mais pas au milieu de code compilé : le dispositif s'y opposera. La conception en deux parties des objets du System i assure par conséquent l'intégrité des données pour l'ensemble des objets du dispositif.

Contrairement aux autres dispositifs d'exploitation, qui manipulent des pointeurs, l'OS/400-i5/OS et le TIMI ne connaissent que des objets. Les pointeurs utilisés seulement par le microcode ont une taille de 16 octets (8 pour l'adresse MI et 8 pour des informations relatives à l'objet et de l'espace réservé). Au-dessus du MI, les pointeurs sont encapsulés. Il existe aussi un mécanisme de détection, au moyen d'une balise, des pointeurs invalides et d'utilisation «illégale».

La conception basée objet a d'importantes implications en matière de sécurité. En effet, les virus pénètrent fréquemment dans les dispositifs déguisés en données. Une fois à l'intérieur, le virus essaie de devenir du code exécutable pour causer des ravages. Un tel changement de caractéristique est impossible sur System i. Si un flux entre comme données, il gardera toujours ces caractéristiques. C'est une des nombreuses raisons qui font la réputation en matière de sécurité et d'intégrité du System i.

Intégration Matérielle

System i - Architecture I /O

Tandis que l'environnement informatique technique/scientifique privilégie le calcul (opérations complexes sur une quantité de données assez petite), l'environnement informatique de gestion privilégie l'information (des opérations simples sur de gros volumes de données) ou plus précisément les entrées/sorties (I/O). Comme le System i est optimisé pour la gestion, il présente des caractéristiques matérielles lui permettant d'être particulièrement performant dans un environnement privilégiant l'information. Dans une transaction de gestion classique, un programme d'application est chargé en mémoire principale et le processeur commence à l'exécuter. Lorsque le processeur rencontre une demande de lecture de données sur disque, il délègue cette requête au processeur d'I/O (IOP) du disque. Après quoi, le processeur exécute un autre programme d'application et ne revient au programme original que quand les données demandées antérieurement sont disponibles en mémoire centrale.

Sur les plus gros System i, il est envisageable d'avoir des centaines de processeurs d'entrées/sorties (IOP) connectés aux bus haute vitesse, créant ainsi un débit de données extrêmement puissant.

La tendance actuelle est de faire disparaître l'intelligence de ces processeurs complémentaires en partie sur les cartes PCI respectant les traditions.

Intégration Logicielle

Aucun problème d'incompatibilité de version à cause de déphasage de programmes comme sur d'autres dispositifs (avec les différentes versions de DLL par exemple). L'ensemble des composants nécessaires sont entièrement intégrés dans le dispositif d'exploitation standard. IBM teste tous ces composants mêlés aux autres, pour s'assurer que le dispositif d'exploitation fonctionne comme une seule entité. Qui plus est , lorsque IBM modifie l'OS/400-i5/OS, elle remet aux clients une nouvelle version de tout le dispositif d'exploitation. Il n'y a par conséquent jamais aucun conflit de version entre les divers composants de l'OS/400-i5/OS parce qu'IBM livre un dispositif d'exploitation complet et entièrement testé à chaque nouvelle version. Les avantages de ce dispositif d'exploitation hautement intégré sont évidents pour les clients : déploiement rapide des nouvelles solutions de gestion pour un coût remarquablement bas avec une sécurité maximum.

Espace Adressable Unique

Il s'agit de la notion de mémoire virtuelle adaptée au System i. Chaque octet de mémoire (principale et secondaire) possède une adresse. Le dispositif considère la totalité comme unique. Un System i ne dit jamais «mémoire pleine» (sauf lorsqu'il ne dispose plus de mémoire secondaire), l'unique conséquence étant les temps de réponse qui peuvent se dégrader à cause de la pagination. L'énorme espace d'adressage 64 bits du System i peut adresser 18 trillions d'octets de données (18 x 1018 soit 18 446 744 073 709 551 616 octets).

Pour comparaison, les environnements Wintel à base de processeur Intel ou AMD, quoique disposant de processeurs 64 bits sont particulièrement loin d'atteindre un adressage mémoire à 64 bits.

Ces derniers chiffres peuvent sembler importants, mais ils sont particulièrement loin des valeurs atteintes par l'OS/400-i5/OS. En effet, la différence entre 50 et 64-bit est énorme, et cet adressage gigantesque permet aux System i de répondre positivement à la définition de la mémoire virtuelle au contraire de Windows ou Unix par exemple qui en raison d'un plus faible adressage mémoire sont obligés de séparer la mémoire virtuelle de la mémoire centrale (RAM). Conséquences, les différents travaux du System i peuvent partager instantanément leurs informations car elles sont toutes dans un même espace de stockage. Windows et Unix doivent créer des espaces mémoire différents pour chaque processus rendant le partage extrêmement complexe et particulièrement consommateur de ressources processeur.

Sur le plan architectural, le System i peut même aller jusqu'à un adressage sur 128 bits. Au sein de cet espace 64 bits, se trouve le stockage «réel» : disque et mémoire centrale. Mais, comme le System i gère automatiquement l'ensemble des moyens de stockage comme un espace d'adressage unique, les utilisateurs n'ont pas à s'en préoccuper. Pour eux, l'ensemble des programmes et les données résident simplement dans ce vaste espace, et ils doivent uniquement faire référence à un programme par son nom sans se préoccuper de l'endroit où il réside physiquement.

Les données et programmes sont éclatés sur l'ensemble des disques physiques pour optimiser la vitesse d'accès par l'utilisation de plusieurs bras en parallèle.

La réentrance de l'ensemble des programmes est gérée par le dispositif : si plusieurs utilisateurs ont besoin du même programme, le dispositif ne va charger qu'une seule copie en mémoire principale.

Nul besoin, comme Unix et Windows, de recréer un espace d'adressage différent avant de commencer l'exécution d'une nouvelle tâche. Conçu pour les habituels changements de tâches inhérents aux environnements de gestion, le stockage à un seul niveau du System i simplifie la gestion du stockage tout en offrant des performances exceptionnelles. L'espace adressable unique n'est vu que par le microcode (SLIC), le MI et l'OS/400-i5/OS n'ont pas de notion de mémoire, ils adressent des objets et non pas une adresse mémoire.

Cette architecture de gestion de la mémoire est aussi employée sur les supercalculateurs les plus puissants du monde : IBM Blue Gene (212 992 processeurs). En effet, ces supercomputers sont aussi développés à Rochester Minnesota dans l'antre du System i par de nombreux développeurs de l'OS/400-i5/OS.

System i actuellement

La base de données intégrée s'appelle DB2/UDB for System i et possède l'ensemble des fonctionnalités d'une base de données moderne. Elle est même l'unique base de données au monde (en 2006 avec la version V5R4) à respecter l'intégralité des normes du Core SQL 2003.

Les fonctions généralement livrées avec un serveur Unix sont aussi proposées :

Actuellement les machines System i disposent de ressources dispositifs importantes :

Notes et références

  1. Selon document IBM "System i architecture" [1]

Voir aussi

Références

Liens externes

Recherche sur Google Images :



"EDI pour AS/400 System i"

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