カップリング機能

IBM System/390およびIBM Z メインフレーム コンピュータでは、カップリング ファシリティー( CF)は、複数のプロセッサを調整するコンピュータ ハードウェアまたは仮想マシンです。

並列シスプレックス^{[1] [2] [3]}は、1 つ以上のカップリング ファシリティー (CF) に依存します。カップリング ファシリティーは、メモリと特別なチャネル (CF リンク) を備えたメインフレーム プロセッサ (専用の物理 CP を持ち、ハードウェア管理コンソール(HMC) によって定義される) であり、カップリング ファシリティー制御コード (CFCC) と呼ばれる特殊なオペレーティング システムを備えています。CF リンク以外の I/O デバイスはありません。CFCC は仮想メモリオペレーティング システムではないため、CF 内の情報は完全にメモリ内にあります。CF には通常、数十ギガバイトの大容量メモリがあります。CF ではアプリケーション ソフトウェアは実行されません。

CFCC は、最初に導入されたとき、本質的には CF リンク以外の I/O 機能のないプロセッサーである別の 9674 メインフレーム ユニットで実行されました。後に^[a] IBM は、CFCC が標準プロセッサー コンプレックスで定義された論理パーティション ( LPAR ) で実行され、そのプロセッサー コンプレックス ハードウェア内の内部リンクを介して通信する内部結合機能の使用を可能にしました。内部リンクはシミュレートされますが、別のプロセッサー ユニットへのリンクは銅線または光ファイバー ケーブルを介して行われます。信頼性と可用性を確保するために、Sysplex クラスターでは通常、複数の CF が構成されます。z /OSオペレーティング システムのリカバリー サポートにより、障害発生時に代替 CF で構造を再構築できます。

CF によってサポートされる Sysplex クラスターは、トランザクションおよびデータベース アプリケーションを実行する数百の CPU (最大 32 メンバー、各メンバーは最大 190 個の CPU) まで適切に拡張できます。CF リンクを使用すると、実行中のプログラムを中断することなく、直接メモリ アクセスのようなメカニズムを使用して、CF メモリと接続されたシステムのメモリ間でデータを直接交換できます。Sysplex クラスター内のシステムは、ビット ベクターと呼ばれる領域のローカル メモリに CF 情報を格納します。これにより、CF に要求を発行することなく、Sysplex 内の他のシステムの重要な状態情報をローカルで照会できます。System z アーキテクチャーには、CF 操作をサポートする 18 個の特別なマシン命令と追加のハードウェア機能が含まれています。

CF は次の 3 つの目的で使用されます。

• 接続されているすべてのシステム間で共有されるロック情報
• 接続されているすべてのシステム間で共有される (または各システムのローカル バッファー プール間の一貫性を維持する) キャッシュ情報 (データベースなど)。
• 接続されているすべてのシステム間で共有されるデータリスト情報

これら 3 つの目的は、次の 3 種類の構造によって実現されます。

• ロック
• キャッシュ
• リスト(およびバリアントSerialised List )

構造は、CF メモリの専用部分です。結合されたz/OSシステム上の特定の CF 活用アプリケーションによって接続されると言われています。一般的な並列シスプレックスには、各タイプの構造がいくつか含まれています。各ソフトウェア エクスプロイターは、各タイプの構造をいくつか使用できます。たとえば、各Db2 データ共有グループは、 1 つのロック構造、1 つのリスト構造、および複数のキャッシュ構造 (グループ バッファー プール (GBP) ごとに 1 つ) を使用します。

構造は異なるCF間で二重化できるため、同じ構造の 2 つのコピーを同期させることができます。二重化は、単一障害点を排除するためのインストールの取り組みの一環としてよく使用され、アプリケーションの停止の発生率と期間を減らすことを目的としています。1 つの CF に障害が発生した場合、構造のもう 1 つのコピーを使用してすべての要求が満たされます。

CF 構造へのリクエストは、次の 2 種類のいずれかになります。

• 同期(sync) 要求。z /OSシステムが要求を発行すると、システムは自身のプロセッサの 1 つをアクティブにスピンしながら、要求が完了するまで待機します。同期要求は高速ですが、応答時間は結合システムの CPU スピン損失と同じです。そのため、結合システムの観点から見ると、同期要求は CPU の観点からは比較的高価です。
• 非同期(async) 要求。z/OSシステムが要求を発行する場合、要求が完了するまで待機しません。非同期要求は同期要求よりも低速ですが (CF での優先順位が低いため)、結合システムのプロセッサが回転することはありません。

z/OS アプリケーションを活用すると、CF 要求が同期または非同期として明示的に発行されます。

z/OSリリース 2では、動的要求変換ヒューリスティック アルゴリズムが導入されました。これは、サンプルされた応答時間を使用して、同期要求を非同期に変換するかどうかを決定します。これらの決定は、結合されたプロセッサ速度などの基準に基づいています。結合されたz/OSシステムと CF 間の距離が長いほど、要求が同期から非同期に変換される可能性が高くなります。

非同期リクエストは同期に変換されることはありません。

このヒューリスティック アルゴリズムは、パスのビジー状態や要求データ サイズなどの条件に基づいて、要求を自動的に (ただしヒューリスティックではなく) 変換する既存のアルゴリズムを補完します。違いは、新しいアルゴリズムが応答時間を動的にサンプリングすることです。

CF は、S/390、zSeries、System z メインフレームに固有のものであり、Parallel Sysplex テクノロジーの鍵となります。

CFCC コードはレベルとしてリリースされ、通常は CFLEVEL で示されます。たとえば、CFLEVEL 15 は 2007 年 4 月に発表されました。各レベルでは新機能が提供され、場合によってはパフォーマンスが向上します。ほとんどの場合、新機能またはパフォーマンスの向上には、z/OSの必須リリースと、場合によっては一部のサブシステム ( Db2など) の新機能が必要です。このような例の 1 つに、カップリング ファシリティー構造の二重化があります (オペレーティング システムとサブシステムからのサポートは、完全なリリースではなくPTF経由で利用できる場合があります)。