Publicación: 1 de marzo de 2024
Colaboradores: Stephanie Susnjara, Ian Smalley
Los mainframes son servidores de datos diseñados para procesar hasta 1 billón de transacciones web diarias con los más altos niveles de seguridad y fiabilidad.
Básicamente, los mainframes son computadoras de alto rendimiento con grandes cantidades de memoria y procesadores de datos que procesan miles de millones de cálculos y transacciones simples en tiempo real. Un equipo mainframe es crítico para las bases de datos comerciales, los servidores de transacciones y las aplicaciones que requieren alta resiliencia, seguridad y agilidad.
Desde la llegada de Internet y el auge de la computación en la nube, algunos pueden pensar que el mainframe es un dinosaurio tecnológico. Por el contrario, el mainframe evolucionó para seguir el ritmo de otras tecnologías y continúa desempeñando un papel vital en la infraestructura de TI.
En un reciente informe de IBM, 45 de los 50 bancos principales, 4 de las 5 aerolíneas principales, 7 de los 10 minoristas globales principales y 67 de las empresas de Fortune 100 aprovechan el mainframe como su plataforma central. Además, un estudio del IBM Institute of Business Value (IBV) mostró que los mainframes manejan casi el 70 % de las cargas de trabajo de TI de producción del mundo y el 70 % de los ejecutivos encuestados creen que las aplicaciones basadas en mainframe son fundamentales para su estrategia de negocio.
El término mainframe se refería inicialmente al gran armario o "bastidor principal" que albergaba la unidad central de procesamiento (CPU) de los primeros sistemas informáticos. El mainframe sirvió como repositorio central de datos o "centro" que vincula estaciones de trabajo o terminales en el centro de procesamiento de datos de una organización. El entorno informático centralizado ha dado paso a un entorno informático más distribuido a medida que los mainframes se hacían más pequeños y adquirían más capacidad de procesamiento para ser más flexibles y polivalentes. Los mainframes actuales procesan y almacenan cantidades masivas de datos y se denominan servidores empresariales (o servidores de datos).
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Los primeros sistemas de mainframe llenaban marcos metálicos del tamaño de una habitación que podían ocupar entre 2000 y 10 000 pies cuadrados. Estas enormes máquinas requerían grandes cantidades de energía eléctrica, aire acondicionado y montones de dispositivos de entrada/salida (E/S). Los mainframes actuales son más pequeños que las primeras máquinas "Big Iron" y tienen el tamaño aproximado de un frigorífico grande. Los modelos más recientes (por ejemplo, el sistema IBM® z16 single-frame con un bastidor estándar de 19") están construidos para integrarse fácilmente con otras infraestructuras y sistemas de TI en un centro de datos moderno, ya sea en un centro de datos on premises en la ubicación física de una empresa o en un centro de datos en la nube.
Diseñada en 1937, la Harvard Mark I, o calculadora automática controlada por secuencias de IBM (enlace externo a ibm.com), ostenta la distinción de ser la primera computadora central. La US Navy Bureau of Ships utilizó esta máquina durante la última parte de la Segunda Guerra Mundial con fines militares para resolver rápidamente problemas matemáticos.
In 1951, la Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC) comenzó a construir el primer mainframe comercial, UNIVAC (enlace externo a ibm.com). Poco después, en 1953, IBM presentó su primer mainframe diseñado para uso comercial empresarial: la máquina de procesamiento electrónico de datos IBM Modelo 701. La primera computadora electrónica de la empresa, la 701, era entre 25 y 50 veces más veloz que sus predecesores, con rápidos avances en potencia de cómputo, capacidad de memoria y tamaño más pequeño.
Otros fabricantes estadounidenses de computadoras comerciales a gran escala durante la década de 1950 fueron Burroughs, Datamatic, GE, RCA y Philco.
El primer mainframe moderno, el IBM System/360, llegó al mercado en 1964. En dos años, el System/360 dominó el mercado de los mainframe como estándar de la industria. Antes de esta máquina, el software tenía que ser escrito a medida para cada nueva máquina y no había compañías de software comerciales. El System/360 separó el software del hardware y, por primera vez, el software escrito para una máquina podía ejecutarse en cualquier otra máquina de la línea.
Aunque muchos asocian la virtualización con la computación en la nube, la tecnología de virtualización comercial comenzó en el mainframe como una forma de dividir lógicamente los recursos del sistema para compartirlos entre un gran grupo de usuarios. Antes de la virtualización, los profesionales de TI de mainframe utilizaban perforaciones de teclas, trabajos por lotes y un solo sistema operativo para llevar a cabo las operaciones de TI. En 1964, IBM lanzó el CP/CMS. Este sistema operativo ligero de un solo usuario contenía el primer hipervisor que creaba máquinas virtuales (VM), que virtualizaban el hardware subyacente, lo que aumentaba la eficiencia y reducía los costos.
Introducido en 1970, el IBM System/370 supuso el primer cambio de IBM de la tecnología de núcleos magnéticos de ferrita de hierro a los chips de memoria de silicio para almacenar datos e instrucciones, ya que producían velocidades de funcionamiento más rápidas y requerían mucho menos espacio. Seis meses después del lanzamiento de System/370, la frase "Silicon Valley" apareció impresa por primera vez en una edición de Electronic News.
Otros fabricantes importantes en el mercado de mainframes durante los años 70 y 80 incluyen Fujitsu, Hewlett-Packard, Hitachi, Honeywell, RCA, Siemens y Sperry Univac. Durante este tiempo, la industria del mainframe continuó avanzando con máquinas más pequeñas, mejoras en el rendimiento de E/S, memoria más significativa y múltiples procesadores, lo que permitió que su funcionalidad y capacidad crecieran.
En la década de 1990, a medida que se aceleraba el uso de la computadora personal y otras tecnologías, algunos analistas predijeron el fin del mainframe. En 1991, el analista de InfoWorld, Stewart Alsop, dijo la famosa frase: “Predigo que el último mainframe será desconectado el 15 de marzo de 1996”.
Sin embargo, el uso del mainframe sobrevive como una infraestructura de TI central en todas las industrias. En abril de 2022, IBM presentó la última generación de la serie z de IBM, la z16, que cuenta con el procesador IBM Telum con los primeros aceleradores integrados en chip de la industria para predecir y automatizar con IA a una velocidad y escala sin precedentes (y con una latencia extremadamente baja).
Los primeros mainframes, como el S/360, tenían un único procesador o unidad central de procesamiento (CPU), mientras que las computadoras centrales actuales tienen un complejo de procesadores centrales (CPC) compuesto por procesadores especiales diseñados para fines específicos.
El mainframe moderno contiene tarjetas de red, criptografía, almacenamiento y compresión con sus propios procesadores y memoria. También alberga procesadores de asistencia al sistema (SAP) que aceleran la transferencia de datos entre el sistema operativo y los dispositivos de E/S (dispositivos de entrada/salida) y procesadores para ejecutar Linux, Java y otras cargas de trabajo. Esta configuración permite que el mainframe ofrezca una utilización máxima de forma continua mientras maneja grandes volúmenes de rendimiento.
El gran número de procesadores de la tecnología de mainframe da soporte a empresas de todas las industrias (por ejemplo, agencias gubernamentales, empresas de servicios públicos, instituciones financieras, organizaciones de atención médica) que dependen del procesamiento de transacciones a gran escala para gestionar cargas de trabajo de datos masivas, transacciones financieras de gran volumen y mucho más. Las soluciones de mainframe actuales también están diseñadas para soportar la computación en la nube, la gestión de datos, el big data y los analytics, la inteligencia artificial (IA) y la computación cuántica, con extensiones y capas de integración que se integran con los sistemas centrales.
El valor asociado desde hace mucho tiempo a los mainframes se centra en la fiabilidad, disponibilidad y capacidad de servicio (RAS).
El hardware del mainframe dispone de un amplio sistema de autocomprobación y recuperación.
El sistema puede recuperarse de un componente fallido sin afectar al resto del sistema. Los mainframes actuales proporcionan una alta disponibilidad continua y una rápida recuperación ante desastres para protegerse contra el tiempo de inactividad.
El mainframe puede determinar por qué se produjo un error. Esta capacidad permite reemplazar elementos de hardware y software mientras impacta lo menos posible en el sistema operativo.
Los mainframes modernos también ofrecen los siguientes beneficios únicos.
Ejecute sistemas operativos estándar como Linux, sistemas operativos especializados y software que utilice capacidades de hardware únicas.
Soportan transacciones simultáneas masivas, procesamiento de datos y rendimiento (E/S) con capacidad incorporada bajo demanda y memoria compartida integrada para la comunicación directa de aplicaciones.
Brinde los más altos niveles de seguridad con tarjetas criptográficas integradas y software innovador que utiliza soluciones de inteligencia artificial y machine learning (ML) para ayudar a detectar ciberataques o fraudes. Por ejemplo, los mainframes modernos pueden ejecutar hasta 1 billón de transacciones web seguras al día y gestionar la privacidad por política.
Ofrecen resiliencia a través de múltiples capas de redundancia para cada componente (por ejemplo, fuentes de alimentación, refrigeración, baterías de copias de seguridad, CPU, componentes de E/S, módulos de criptografía) y pruebas para condiciones meteorológicas extremas.
Un mainframe actúa como un servidor para almacenar y procesar datos a altas velocidades y puede llevar a cabo millones de instrucciones simultáneamente. Por el contrario, las supercomputadoras son mucho más rápidas, capaces de ejecutar miles de millones de operaciones de punto flotante en un segundo. Las supercomputadoras pueden realizar cálculos masivos trabajo para pronósticos meteorológicos, investigación climática, modelado molecular, simulaciones físicas y más.
Las organizaciones de hoy en día adoptan arquitecturas distribuidas y en la nube que respaldan la innovación digital para crear una ventaja competitiva. Los entornos basados en la nube no reemplazan a los mainframes.
En cambio, los dos sistemas se han fusionado para formar una estrategia holística de transformación digital. Con ese fin, la modernización de las aplicaciones basadas en la mainframe se ha convertido en una parte esencial del enfoque actual de nube híbrida empresarial, que combina y unifica la configuración on premises, de nube pública, nube privada y perimetral para crear una infraestructura de TI única y flexible.
Al integrar y ampliar las capacidades de mainframe en un entorno de nube híbrida, las empresas pueden elegir el mejor entorno para sus cargas de trabajo (ya on premises o en la nube) para maximizar las innovaciones, los avances técnicos, la seguridad y la resiliencia de cada plataforma. Por ejemplo, una compañía aérea puede crear una aplicación para que los clientes gestionen su información de viaje, como la información de reserva basada en la nube. El servicio también puede acceder a los datos que se almacenan en los mainframes, como los cambios en los horarios de llegada y salida de los vuelos. Este servicio no reemplaza ni mejora las capacidades de mainframe existentes. En su lugar, permite al cliente aprovechar lo mejor de ambos mundos: los datos on premises o que residen en la nube.
La modernización de aplicaciones, el proceso de transformación de aplicaciones heredadas monolíticas en aplicaciones en la nube basadas en una arquitectura de microservicios, comienza con la evaluación de las aplicaciones, los datos y la infraestructura heredados actuales y la aplicación de la estrategia de modernización adecuada para lograr el resultado deseado. Aunque es posible crear y cambiar las aplicaciones para aprovechar las tecnologías nativas de la nube (por ejemplo, los contenedores y los Kubernetes) a menudo puede ofrecer más valor empresarial.
Hoy en día, la modernización de aplicaciones de mainframe funciona de la mano con DevOps, el conjunto de procesos y prácticas para automatizar el trabajo de los equipos de desarrollo de software y operaciones de TI. En una encuesta reciente de IDC (enlace externo a ibm.com), el 82 % de las organizaciones informó que se tomaron medidas para priorizar el uso de las mismas herramientas de desarrollo de aplicaciones en entornos de mainframe y nativos de la nube. Los equipos de desarrollo están aprovechando las prácticas de DevOps y DevSecOps y entregando aplicaciones a través de canalizaciones automatizadas e integradas para una entrega más rápida y ágil de versiones y actualizaciones de software en entornos de nube híbrida específicos.
La sustentabilidad se ha convertido en un imperativo empresarial. Dado que los centros de datos representan aproximadamente el 1 % del consumo energético mundial (enlace externo a ibm.com), las grandes organizaciones buscan formas de reducir el consumo de energía de TI como parte de sus iniciativas ESG. Los mainframes modernos utilizan menos energía y tienen una huella inmobiliaria reducida, lo que ayuda a mejorar la eficiencia del centro de datos.
En un informe de Allied Market Research (enlace externo a ibm.com), el mercado central mundial se valoró en 2.9 millones de dólares en 2022 y se prevé que alcanzara los 5.6 millones de dólares en 2032, llegando a crecer en un CAGR del 7.3 %.
Estos son solo algunos ejemplos de industrias que dependen de los mainframes.
Los bancos deben procesar grandes volúmenes de transacciones, desde operaciones con tarjetas de crédito a retiros de efectivo en cajeros automáticos o actualizaciones de cuentas en línea. Los mainframes proporcionan la potencia de procesamiento de datos para prestar estos servicios a escala. Las transacciones y tecnologías de última generación, como la blockchain se basan en los mainframes para la velocidad, la escala y los niveles de seguridad que proporcionan.
Las compañías de seguros más importantes del mundo utilizan mainframes para manejar de forma segura cantidades masivas de datos sensibles como la información de identificación personal (PII) de los pacientes, los historiales médicos y la información de facturación.
Muchos servicios gubernamentales críticos, desde la aplicación de la ley hasta la seguridad nacional, dependen de los sistemas de mainframe para obtener la mejor combinación de seguridad, rendimiento y resiliencia. Las agencias gubernamentales, como las fuerzas del orden, necesitan resiliencia frente a fallas del sistema o violaciones de seguridad. La plataforma de mainframe moderna utiliza la IA para obtener valor de los datos más rápido y aumentar la eficiencia de la ciberseguridad.
Los minoristas en línea dependen de los sistemas mainframe para disponer de una enorme capacidad de procesamiento que permita realizar transacciones a gran escala a través de dispositivos móviles y de otro tipo.
IBM® z16 es la iteración más reciente de mainframes IBM® Z con inferencia mediante IA en chip y tecnologías de seguridad cuántica pioneras en la industria.
IBM® z/OS es un sistema operativo (SO) para mainframes IBM Z, adecuado para operaciones continuas y de gran volumen con gran seguridad y estabilidad.
IBM® LinuxONE es un servidor Linux® de nivel empresarial que reúne la experiencia de IBM para construir sistemas empresariales con la apertura del sistema operativo Linux.
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La virtualización permite que los recursos de hardware de una sola computadora (procesadores, memoria y almacenamiento, entre otros recursos) se dividan en varias computadoras virtuales, denominadas máquinas virtuales (VM).