IBM Z 上の Linux

Linux on IBM ZまたはLinux on zSystemsは、 IBM メインフレーム、特に IBM Z / IBM zSystems および IBM LinuxONE サーバーで実行するようにコンパイルされたLinuxオペレーティング システムの総称です。同じ意味を示す類似の用語には、 Linux/390、Linux/390xなどがあります。IBM Z ハードウェア プラットフォームでの使用が認定されている 3 つの Linux ディストリビューションは、 Red Hat Enterprise Linux、SUSE Linux Enterprise Server、およびUbuntuです。

Linux on IBM Z は、Linux を IBM のSystem/390サーバーに移植する 2 つの別々の取り組みから始まりました。最初の取り組みである「Bigfoot」プロジェクトは、1998 年後半から 1999 年初頭にかけて Linas Vepstas によって開発され、独立したディストリビューションでしたが、その後中止されました。^[1] IBM は、1999 年 12 月 18 日に Linux 2.2.13カーネルへのパッチと追加機能のコレクションを公開し、今日の IBM Z 上のメインライン Linux を開始しました。 ^[2] 2000 年には、Integrated Facility for Linux (IFL) エンジンを含む正式な製品発表がすぐに続きました。Think Blue Linux は、 IBM カーネルに追加されたRed Hatパッケージを主とする初期のメインフレーム ディストリビューションでした。 ^[3]商用 Linux ディストリビューターは、最初のカーネル作業の直後にメインフレーム エディションを導入しました。

ドイツのベーブリンゲンのIBMマネージャ、カール・ハインツ・シュトラッセマイヤーは、S/390上でLinuxを動作させるための主な主導者でした。^[4]

IBMが関与し始めた当初、S/390用のLinuxパッチにはソースコードのないオブジェクトコードのみのモジュールがいくつか含まれていました。 ^[5]その後すぐに、IBMはOCOモジュールをオープンソースモジュールに置き換えました。IBM Z上のLinuxは、GNU General Public Licenseに基づくフリーソフトウェアです。

IBMによれば、2006年5月時点で^[update]1,700社以上の顧客がメインフレーム上でLinuxを稼働させており、その例としては野村證券、ホーム・デポ、ピッツバーグ大学などがある。^[6]

IBM Z では、デフォルトで仮想化が必要です。ある程度の仮想化を行わないと、IBM Z で Linux を実行することはできません (最初の 64 ビット メインフレーム モデルである z900 と z800 にのみ、非仮想化の「基本モード」が含まれていました)。第 1 層の仮想化は、プロセッサ リソースおよびシステム マネージャ ( PR/SM ) によって提供され、1 つ以上の論理パーティション (LPAR) を展開します。各 LPAR は、IBM Z 上の Linux を含むさまざまなオペレーティング システムをサポートしています。z /VM と呼ばれるハイパーバイザをLPAR の第 2 層の仮想化として実行することもできます。これにより、LPAR は、LPAR に割り当てられたリソースでサポートできる限り多くの仮想マシン (VM) を実行できます。IBM Z 上のKVM は、別のハイパーバイザ オプションです。

LPAR 内の Linux アプリケーションが、同じ物理メインフレーム上で実行されているCICS、IBM Db2、IMS、Linuxなどの他の LPAR 内のデータやアプリケーションにアクセスする場合、メモリのみのTCP/IP接続であるHiperSockets を利用できます。標準ネットワーク インターフェイス コントローラー(メインフレームでは NIC、オープン システム アダプター (OSA) とも呼ばれます) 経由の TCP/IP と比較して、HiperSockets はエンドユーザーの応答性 (ネットワークの待ち時間と処理のオーバーヘッドを削減)、セキュリティ (傍受されるネットワーク接続がないため)、信頼性 (失われるネットワーク接続がないため) を向上させることができます。^[7]

zEC12、zBC12、およびそれ以降のモデルでは、HiperSocket コンセプトが、RDMA over Converged Ethernet (RoCE) アダプターを介して物理マシンの境界を超えて拡張され、安全で高速なシステム間通信が実現します。したがって、システム A の LPAR A にあるアプリケーションは、HiperSockets を使用してシステム B の LPAR B にあるアプリケーションと通信し、セキュリティとパフォーマンスの属性を確保できます。^{[引用が必要]}

2015 年初頭にリリースされた Linux カーネル バージョン 4.1 以降、Linux on IBM Z は、z/Architectureメインフレームと互換性のある64 ビットオペレーティング システムとしてのみ使用可能です。以前は、Linux on IBM Z は、2000 年の z900 モデルより前に導入された旧モデルのメインフレームと互換性のある、 31 ビットアドレッシングの32 ビットオペレーティング システムとしても使用可能でした。ただし、新しい 64 ビット Linux カーネルと 64 ビット Linux on IBM Z ディストリビューションは、32 ビット Linux on IBM Z 用にコンパイルされたアプリケーションとの下位互換性が残っています。歴史的には、Linux カーネル アーキテクチャの指定は、32 ビット Linux on IBM Z カーネルと 64 ビット Linux on IBM Z カーネルを区別するためにそれぞれ「s390」と「s390x」でしたが、現在では「s390」は一般に 1 つの Linux on IBM Z カーネル アーキテクチャを指すこともあります。

Linux は、標準の汎用メインフレーム CP (中央処理装置) と IFL ( Linux 統合機構) で動作します。IFL は、ネイティブまたはハイパーバイザー (IBM Z 上の z/VM または KVM) の下で Linux を実行することに特化したメインフレーム プロセッサです。マイクロコードにより、 IFL はz/OSなどの「従来の」ワークロードを実行することができませんが、物理的には他の IBM Z プロセッサと同一です。通常、IFL は CP よりも IBM から入手する方が安価です。^[8]

IBM Z 上の Linux は、1 秒あたり 90,000 以上の I/O 操作^[9]が可能で、平均故障間隔 (MTBF) ^{[10]が数十年単位である}フォールト トレラント メインフレーム ハードウェアの利点を備えた Linux を柔軟に実行できます。^[11]仮想化を使用すると、多数の小型サーバーを 1 つのメインフレームに統合できるため、集中化とコスト削減の利点が得られ、専用サーバーも使用できます。ハードウェアの完全仮想化と、 Linux を分離して実行する軽量の仮想マシンコンテナー (概念的にはDockerに似ています) を組み合わせると、単一のフットプリントで他のどのプラットフォームよりも多くの仮想サーバーをサポートできるプラットフォームが実現します。 ^{[12] [検証失敗]}これにより、運用コストも削減できます。床面積、電力、冷却、ネットワーク ハードウェア、およびデータ センターのサポートに必要なその他のインフラストラクチャの必要性が減ることで、さらなる節約が見込まれます。^{[出典が必要]}

IBM メインフレームは、冗長プロセッサ実行ステップと整合性チェックを透過的に使用できるようにします。これは、銀行などの特定の業界の重要なアプリケーションにとって重要です。^[要出典]メインフレームでは通常、プロセッサやメモリなどのハードウェアのホットスワップが可能です。IBM Z は、プロセッサ、メモリ、I/O 相互接続、電源、チャネル パス、ネットワーク カードなど、すべての主要コンポーネントにフォールト トレランスを提供します。内部監視により、起こりうる問題が検出され、問題のあるコンポーネントはトランザクションを失敗させることなく切り替えられるように設計されています。^[13]まれに障害が発生した場合、ファームウェアは自動的に予備コンポーネントを有効にし、障害のあるコンポーネントを無効にして、IBM にサービス担当者を派遣するよう通知します。これはオペレーティング システムに対して透過的であるため、システムをシャットダウンせずに定期的な修理を行うことができます。多くの業界では、信頼性、セキュリティ、またはコストの点でメインフレームが最良の選択肢であると考えられており、メインフレームに依存し続けています。^[11]

Linux の他のすべてのバージョンと同様に、Linux on IBM Z は GPLフリー ソフトウェアライセンスによって管理されています。Linux on IBM Z の完全なソース コードは、多数の関係者から無償かつ平等に入手でき、アーキテクチャ サポートは Linux カーネルの主要プロジェクトの一部です。IBM は数名のプログラマーをコミュニティ プロジェクトに割り当てていますが、IBM が唯一の参加者というわけではありません。

IBM z SystemでLinux on IBM Zディストリビューションを実行することに障害はありませんが、IBMは定期的に3つの特定のLinux on IBM Zディストリビューションをテストしています。Red Hat、^[14] SUSE、^[15]そして2015年からはCanonicalのUbuntu Linux ^[16]です。その他の注目すべきLinux on IBM Zディストリビューションには、Debian（Ubuntuのアップストリーム）、^[17] Fedora（RHELのアップストリーム）、^[18] Slackware、^[19] CentOS、Alpine Linux ^[20]およびGentoo ^[21]があります。

Linuxで利用できるほぼすべての無料またはオープンソースのソフトウェアパッケージは、IBM Z上のLinuxでも利用できます。Apache HTTP Server、Samba、JBoss、PostgreSQL、MySQL、PHP、Pythonプログラミング言語、Concurrent Versions System (CVS)、GNU Compiler Collection (GCC)、LLVM、Perl、Rustなどが含まれます^[22]。^[23]

Red HatとSUSEは、IBM Z上でLinuxを実行するディストリビューションのメインラインサポートを提供しています。 ^{[24] [25]} 2015年にCanonicalは、2016年初頭からディストリビューションの公式サポートを提供する計画を発表しました。IBM Global Servicesも、24時間365日のサポート契約を提供しています。^[26]一部の標準的なLinuxソフトウェアアプリケーションは、コンパイル済みの状態ですぐに使用できます。これには、WebSphere ^[27]、 IBM Db2 ^[28]、Oracle ^[29]のデータベースとアプリケーション、SAP R/3、SAP ERP ^[30]、IBMのJava Developer's Kit（JDK）^[31]など、人気のあるクローズドソースのエンタープライズソフトウェアパッケージが含まれます。

IBM は、z 向け Linux をターゲットにしたい開発者にリソースを提供しています。

• Linux Test Driveは、IBM Z仮想マシン上でLinuxを1台30日間無料で使用できるプログラムです。^[32]
• IBM Systems Application Advantage for Linux ( Chiphopper )は、開発者がクロスプラットフォームのLinuxソフトウェアを作成して公開するのを支援する開発者プログラムです。^[33]
• IBM Z上のLinuxコミュニティ開発システム（CDSL）プログラムは、オープンソース開発者にSystem z上のLinuxへの移植プラットフォームを提供するプラットフォームです。 ^[34]
• Linuxリモート開発プログラムは、有料の拡張開発者サポートプログラムです。^[35]

IBM Z上のLinuxは、他のLinuxディストリビューションと同様にUnicodeとASCIIをサポートしていますが、 EBCDICベースのオペレーティングシステムではありません。 ^[36]ただし、利便性のために、LinuxはEBCDICでカーネルパラメータを読み取ることができます。z/VMはこの機能を活用しています。

LinuxアプリケーションをIBM Z上のLinuxに移植するのはかなり簡単です。潜在的な問題としては、エンディアン（IBM Z上のLinuxはビッグエンディアン）と、特にソースコードが利用できない場合の非移植ライブラリへの依存などがあります。^{[37]プログラムは、メインフレーム以外のLinuxシステム上でz/Architectureバイナリに簡単に}クロスコンパイルできます。^[38]

ソフトウェア ベースの IBM Z メインフレームエミュレーターは少なくとも 3 つあります。

• Fundamental SoftwareのFLEX-ESは、31ビットのアドレス指定に限定された商用オプションです。^[39]
• オープンソースのHerculesエミュレーターは、IBM Z 上の Linux をサポートしています (System z 上の Linux 自体でも実行できます)。
• 2010年、IBMはRational Developer for System z Unit Test Feature（現在はRational Development and Test Environment for z、略してRDTzと呼ばれる）を導入しました。これは、X86ハードウェアで実行できる限定使用実行環境を提供します。IBMのライセンス条項では、RDTzの使用は特定のアプリケーション開発タスクに制限されており、最終的なプリプロダクションコンパイルやプリプロダクションテスト（ストレステストなど）は含まれていません。RDTzにはz/OS（共通ミドルウェア付き）が含まれており、IBM Z上のLinuxとも互換性があります。^[40]

• Linuxディストリビューションの比較
• IBM セキュア サービス コンテナー
• System z 向け OpenSolaris
• パワー上のLinux
• UNIX システム サービス
• ジIP
• zAAP
• TPF の
• VSE の

• IBM Z 上の Linux
• IBM LinuxONE サーバー
• オープンメインフレームプロジェクト
• z/VM 上の Linux
• IBM Z 上の Linux 開発者サイト
• S/390 および zSeries 向け Linux Web サイト
• Linux for S/390 and zSeries 2016-03-04 にWayback Machineコミュニティ ウィキでアーカイブされました
• linux-390、ユーザーメーリングリスト
• linux-s390、カーネル開発メーリングリスト
• IBM Z 上の Linux に関する技術ノウハウの IBM Redbooks
• Red Hat Enterprise Linux (REL)、SUSE Linux Enterprise Server (SLES)、Ubuntu Server を網羅した、IBM Z および LinuxONE 上の Linux 向け仮想化クックブック
• GCC を IBM S/390 プラットフォームに移植する