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Mainframe
Publicado: 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 confiabilidad.
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 fundamental 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 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 sigue desempeñando un papel vital en la infraestructura de TI.
En un reciente informe de IBM, 45 de los 50 principales bancos, 4 de las 5 principales aerolíneas, 7 de los 10 principales minoristas mundiales y 67 de las 100 compañías de Fortune aprovechan el mainframe como plataforma central. Además, un estudio del IBM Institute of Business Value (IBV) (PDF) mostraba que los mainframes gestionan casi el 70 % de las cargas de trabajo de producción del mundo y el 70 % de los ejecutivos encuestados creen que las aplicaciones basadas en mainframe son fundamentales para su Estrategia empresarial.
El término mainframe se refería inicialmente al gran gabinete 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 mainframe ocupaban estructuras metálicas del tamaño de una habitación que podían ocupar entre 2 000 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 refrigerador grande. Los últimos modelos (por ejemplo, el sistema IBM z16 single-frame con un bastidor estándar de 19 pulgadas) están construidos para integrar fácilmente con otras infraestructuras y sistemas informáticos en un centro de datos moderno, ya sea en un centro de datos en las instalaciones físicas de una compañía 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.
En 1951, la Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC) empezó a construir la primer mainframe comercial, UNIVAC (enlace externo a ibm.com). Poco después, en 1953, IBM presentó su primer mainframe diseñado para uso comercial: IBM Model 701 Electronic Data Processing Machine. La 701, primera computadora electrónica de la compañía, era entre 25 y 50 veces más rápida que sus predecesores, con rápidos avances en potencia de cálculo, capacidad de memoria y menor tamaño.
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 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 del mainframe empleaban pulsaciones de teclas, trabajos por lotes y un único sistema operativo para llevar a cabo las operaciones de TI. En 1964, IBM lanzó el CP/CMS. Este ligero sistema operativo monousuario contenía el primer hipervisor que creaba máquinas virtuales, lo que virtualizaba el hardware subyacente, aumentando la eficiencia y reduciendo los costos.
Introducido en 1970,IBM System/370 marcó el primer cambio de IBM de la tecnología de núcleo de ferrita de hierro magnético a 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 luego del lanzamiento de System/370, la frase “Silicon Valley” apareció por primera vez impresa 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 mainframe da soporte a compañías de todos los sectores (por ejemplo, agencias del gobierno, compañías de servicios públicos, instituciones financieras, organizaciones sanitarias) que dependen del procesamiento de transacciones a gran escala para gestionar cargas de trabajo masivas, transacciones financieras de gran volumen y mucho más. Las soluciones mainframe actuales también están diseñadas para soportar la computación en la nube, la gestión de datos, el big data y Analytics, la inteligencia artificial (AI) 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 confiabilidad, 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.
Ofrezca los más altos niveles de seguridad con tarjetas criptográficas integradas y software innovador que emplea soluciones de inteligencia artificial y machine learning (ML) para ayudar a detectar ataques cibernéticos o fraudes. Por ejemplo, los mainframes modernos pueden ejecutar hasta 1 billón de transacciones sitio web seguras al día y gestionar la privacidad mediante políticas.
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 alta velocidad y puede ejecutar millones de instrucciones simultáneamente. En cambio, 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 e intensivos para el pronóstico del tiempo, investigación climática, modelado molecular, simulaciones físicas y mucho 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 fusionaron para formar una estrategia de transformación digital integral. Con ese fin, la modernización de las aplicaciones basadas en mainframe se convirtió en una parte esencial del enfoque de nube híbrida empresarial actual, que combina y unifica las configuraciones locales, nube pública, Cloud Private y de borde 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 sea localmente 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 locales o que residen en la nube.
La modernización de aplicaciones (el proceso de transformar aplicaciones heredadas monolíticas en aplicaciones en la nube basadas en la arquitectura de microservicios) comienza con la evaluación de las aplicaciones heredadas, los datos y la infraestructura actuales y la aplicación de la estrategia de modernización adecuada para lograr el resultado deseado. Si bien es posible levantar y cambiar aplicaciones, la reestructuración de la aplicación para aprovechar las tecnologías nativas de la nube (por ejemplo, contenedores y Kubernetes) a menudo pueden aportar más valor empresarial.
Hoy en día, la modernización de las aplicaciones de mainframe trabaja mano a 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 afirmaron tomar medidas para priorizar el uso de las mismas herramientas de desarrollo de aplicaciones en entornos mainframe y nativos de la nube. Los equipos de desarrollo están aprovechando las prácticas de DevOps y DevSecOps, así como las 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 mundial de energía (enlace externo a ibm.com), las grandes organizaciones buscan formas de reducir el uso de energía de TI como parte de su Iniciativas ESG. Los mainframes modernos usan menos energía y tienen una huella inmobiliaria reducida, lo que ayuda a mejorar la eficiencia de los centros de datos
.En un informe de Allied Market Research (enlace externo a ibm.com), el mercado central mundial se valoró en 2.9 mil millones de dólares en 2022 y se prevé que alcanzara los 5.6 mil 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, historiales médicos y 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 es una familia de hardware z/Architecture moderno que ejecuta z/OS, Linux, z/TPF, z/VMe IBM Z Systems Software.
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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