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摘要：本文介紹了UNIX平臺與IBM主機系統(tǒng)平臺之間的差異，并對跨平臺移植過程中應(yīng)考慮的主要問題和解決方法進行了探討。

關(guān)鍵詞：IBM主機系統(tǒng)；移植；作業(yè)控制語言；初始化器

1引言

IBM主機系統(tǒng)，又稱IBM大型機，是20世紀60年展起來的計算機系統(tǒng)，在全世界各大國家中肩負著銀行、保險、證券、通訊等行業(yè)的數(shù)據(jù)與信息處理工作，因為其獨具的高安全性、高穩(wěn)定性和強大的數(shù)據(jù)處理能力，迄今無可替代。

近幾年來，主機系統(tǒng)的前景不斷看好。從1994年起，IBM開始對大型機進行深入的技術(shù)改造，采用了新的CMOS技術(shù)，極大地縮小了大型機的系統(tǒng)體積，降低了能耗和散熱成本，提高了性能價格比。另一方面，分布式計算開始變得龐雜起來，許多公司的管理費用激增，而且由于數(shù)據(jù)分散，在數(shù)據(jù)的互訪和集中管理方面，安全和準確性都不夠高，許多企業(yè)開始轉(zhuǎn)向使用大型機。大型機在總體擁有成本上已經(jīng)比分布計算廉價，制造業(yè)、保險、航空、運輸及大型零售企業(yè)的大量事務(wù)處理對大型機的要求越來越高，這是大型機重新被人們認可的原因之一。

2分布式與大型機

分布式計算在短期內(nèi)給企業(yè)帶來了高效，但隨著時間的延續(xù)，企業(yè)系統(tǒng)擴大，數(shù)據(jù)分散存放在上百臺服務(wù)器上，數(shù)據(jù)的查詢成為問題，數(shù)據(jù)的互訪和對大量數(shù)據(jù)的開采利用變得困難起來，一個新的趨勢——再集中開始出現(xiàn)。如何將分布處理和集中計算結(jié)合起來，成為許多企業(yè)考慮的問題。大型機的系統(tǒng)完整性和大存儲量的優(yōu)勢顯示出來，開始承擔用戶再集中需求的任務(wù)。

在總體擁有成本上，隨著時間的推移，小型機系統(tǒng)漸漸顯現(xiàn)出極高的使用成本。或許人們在使用一年UNIX后，會說UNIX性價比高，但隨著業(yè)務(wù)的增加，系統(tǒng)變得分散龐雜起來，維護費用增加。大型機挺過了關(guān)鍵的10年暗淡期，終于峰回路轉(zhuǎn)。因此，越來越多的企業(yè)開始關(guān)注IBM主機系統(tǒng)，將自己的系統(tǒng)移植到主機系統(tǒng)上來。

3移植平臺間的差異

3.1主機操作系統(tǒng)Z/OS與UNIX

目前IBM主機的主流操作系統(tǒng)Z/OS是使用最廣泛的基于64位Z體系結(jié)構(gòu)大型機操作系統(tǒng)，它給在大型機上的應(yīng)用程序員提供了穩(wěn)定、安全和可持續(xù)運行的環(huán)境。

從本質(zhì)上來說，UNIX是一個計算密集型的操作系統(tǒng)，CPU利用率較高，更適用于需要大量計算的環(huán)境；而主機操作系統(tǒng)Z/OS依賴于其強大的硬件后盾，除了強大的計算能力之外，更突出的是它強大的I/O處理能力，依托硬件上的FICON、ESCON等光纖通道，可同時應(yīng)對大規(guī)模的并發(fā)用戶，因此它是一個I/O密集型的操作系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)在很多內(nèi)容上有著不同但又類似之處。

3.2進程與地址空間

在UNIX下，一個程序的執(zhí)行通常稱為一個進程，操作系統(tǒng)為每個進程分配一定的CPU、內(nèi)存資源，使其運行，進程與進程之間可以通過信號量機制協(xié)同工作實現(xiàn)并發(fā)；而在Z/OS下沒有進程的概念，與之對應(yīng)的是地址空間(AddressSpace)的概念，任何用戶的登錄、程序的執(zhí)行、作業(yè)的提交，系統(tǒng)都會為其生成一個地址空間。地址空間之間在批處理方式下一般沒有通信，而通過聯(lián)機交易處理方式實現(xiàn)程序間通信。

在UNIX下通常會有守護進程(daemon)的概念，在主機環(huán)境中通常是一個長時間運行的作業(yè)的提交，可以從控制臺為這個守護作業(yè)提供輸入輸出對象處理。

3.3文件的組織與編輯方式

從文件和數(shù)據(jù)格式上來說，UNIX系統(tǒng)是樹狀的目錄結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)的組織以文件夾與文件的方式保存、管理；而在主機上，數(shù)據(jù)都保存在數(shù)據(jù)集里，數(shù)據(jù)集分順序數(shù)據(jù)集、分區(qū)數(shù)據(jù)集與VSAM數(shù)據(jù)集，其組織方式?jīng)]有多層樹狀結(jié)構(gòu)，分區(qū)數(shù)據(jù)集下可包含稱為member的順序數(shù)據(jù)集，順序數(shù)據(jù)集或VSAM數(shù)據(jù)集存儲實際的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)的格式在UNIX下是面向字節(jié)，而在Z/OS下是面向記錄的。數(shù)據(jù)的編輯在UNIX下通常是用VI；而在Z/OS下用的是ISPF編輯器。

3.4交互系統(tǒng)的區(qū)別

UNIX下用戶登錄并在Shell環(huán)境下執(zhí)行Shell會話，可以通過發(fā)送遠程登錄rlogin命令或者遠程登錄telnet命令連接系統(tǒng)，一個用戶可以同時打開多個用戶會話。在主機環(huán)境下，用戶通過TSO/E和它的菜單驅(qū)動接口ISPF登錄系統(tǒng)，一個用戶一次只能有一個活動的會話。

在UNIX系統(tǒng)中，用戶可以通過后綴Shell命令觀察處理進程和線程，可通過Kill命令結(jié)束一個任務(wù)。在主機環(huán)境中，用戶通過作業(yè)處理子系統(tǒng)提供的SDSF查看他們提交作業(yè)的執(zhí)行情況，并可以終止作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行。

4移植實例

下面以一個實際項目實例來闡述一套移植過程中要考慮的具體問題。項目以一個在UNIX平臺上實際應(yīng)用的后臺結(jié)息系統(tǒng)為移植對象，考慮系統(tǒng)處理的各種運行機制和平臺差異，最終將整個系統(tǒng)移植到Z/OS下。

原系統(tǒng)的操作系統(tǒng)為AIX5.0，數(shù)據(jù)庫為INFORMIX10X，開發(fā)語言為C語言，移植后的操作系統(tǒng)為Z/OS1.5，數(shù)據(jù)庫為DB2版本8，開發(fā)語言為C語言。

4.1針對多進程考慮

在原系統(tǒng)中有一個主控程序設(shè)計，主控程序是一個主調(diào)度程序，主要負責控制并發(fā)的進程數(shù)量及狀態(tài)，系統(tǒng)支持的并發(fā)數(shù)量由主控程序的參數(shù)設(shè)置，通常設(shè)置為30。主控程序控制的每一個并發(fā)進程代表一個部門結(jié)息流程。假設(shè)一次性有1000個部門運行結(jié)息過程，主控程序負責調(diào)度，它輪尋所有進程，當一個進程結(jié)束時啟動下一個進程，直到所有部門完成。

在Z/OS上沒有進程的概念，針對這種后臺批處理的結(jié)息方式，我們通過作業(yè)的方式實現(xiàn)，方案是為每個部門的結(jié)息準備一個JCL作業(yè)。所謂JCL(JobControlLanguage)是作業(yè)控制語言，通過它寫一段作業(yè)腳本提交給系統(tǒng)，可以讓系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的程序或進行相關(guān)的工作。為每個部門結(jié)息準備一個JCL作業(yè)，再準備一個主JCL作業(yè)，這個主JCL的任務(wù)就是去提交所有部門的JCL作業(yè)。

把結(jié)息過程定義為作業(yè)的好處是，在Z/OS里控制作業(yè)的并發(fā)數(shù)量以及作業(yè)調(diào)度的任務(wù)都可以由系統(tǒng)里的作業(yè)處理子系統(tǒng)JES2自動完成。在JES2里，有多個被稱為Initiator的地址空間，每個Initiator都相當于UNIX下的一個守護進程，專門處理提交的作業(yè)。

Z/OS中的Intiator是一個自動調(diào)度和處理提交的多個作業(yè)的地址空間，它主要負責處理如下任務(wù)：

(1)確保同時運行的各項作業(yè)不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)集使用上的沖突；

(2)為作業(yè)分配必要的硬件設(shè)備，如磁帶等；

(3)從庫中找到每個作業(yè)需要調(diào)用的可執(zhí)行程序；

(4)當一個作業(yè)運行完畢之后，在作業(yè)隊列中清除該作業(yè)并要求處理下一個作業(yè)。

每個Initiator在同一時刻可以處理一個作業(yè)，而多個Intiator可以并發(fā)處理多個作業(yè)，各個Initiator并發(fā)處理各個作業(yè)都是在保證不出現(xiàn)死鎖的前提下進行的。Initiator的數(shù)量可以在系統(tǒng)中設(shè)置，這樣一來就自動實現(xiàn)了并發(fā)數(shù)的控制。比如我希望將并發(fā)數(shù)控制為50，我們在系統(tǒng)中設(shè)置50個Initiator，然后提交主JCL作業(yè)，主JCL作業(yè)再一次性提交1000個部門的作業(yè)，這些作業(yè)由JES自動調(diào)度給50個Initiator，并實現(xiàn)負載的均衡。

4.2Makefile的替代

在UNIX平臺上，通常會在準備好源代碼之后使用make工具進行編譯，在執(zhí)行make之前，需要一個命名為Makefile的特殊文件來告訴make需要做什么，該怎么做。通常make工具主要被用來進行工程編譯和程序鏈接。

當使用make工具進行編譯時，以下幾種文件在執(zhí)行make時將會被編譯或重新編譯：

(1)所有的源文件沒有被編譯過，則對各個C源文件進行編譯并進行鏈接，生成最后的可執(zhí)行程序；

(2)每一個在上次執(zhí)行make之后修改過的C源代碼文件在本次執(zhí)行make時將會被重新編譯；

(3)頭文件在上一次執(zhí)行make之后被修改，則所有包含此頭文件的C源文件在本次執(zhí)行make時將會被重新編譯。

Makefile文件是一個非常有效的文件，而在Z/OS平臺中，沒有類似的文件可用，通常的編譯都是通過使用一個JCL作業(yè)去調(diào)用系統(tǒng)相關(guān)的針對編程語言的編譯器去執(zhí)行。

考慮到Makefile文件的對應(yīng)參數(shù)、編譯流程、依賴關(guān)系與JCL作業(yè)有很多相似點，我們的方案是還是使用JCL作業(yè)去編譯程序，但將相關(guān)的源程序?qū)懺谕粋€JCL作業(yè)中。在Z/OS環(huán)境下一個JCL作業(yè)可以有多個作業(yè)步，每個作業(yè)步可以指定進行不同的操作或調(diào)用不同的程序，一個作業(yè)最多可以有255個作業(yè)步。因此，我們可以將相關(guān)聯(lián)的源程序或者頭文件放到同一個作業(yè)的不同作業(yè)步中，用于編譯、鏈接，當有程序做了修改需要重新編譯鏈接時，還是提交同一個編譯作業(yè)就可完成。

4.3信號量機制的考慮

在實際結(jié)息流程中，通常每個進程都需要從數(shù)據(jù)庫表里申請一個唯一的編號作為結(jié)息流程的流水號，最終保存到數(shù)據(jù)庫。流水號是一個遞增數(shù)列，無論進程執(zhí)行是否成功，此流水號都必須唯一且不可讓其他進程使用，即使進程執(zhí)行失敗，此流水號也必須作廢而不可給后續(xù)進程使用。

在UNIX平臺下，允許進程間通信，信號量機制就是用來解決進程同步與互斥問題的。通過P、V操作，保證并發(fā)進程互斥地訪問數(shù)據(jù)庫里的流水號資源。

而在Z/OS平臺下，特別針對后臺批處理方式下，用戶的程序之間，作業(yè)與作業(yè)之間一般不允許相互通信，資源的互斥使用是通過Initiator調(diào)度實現(xiàn)的。

考慮到進程使用的流水號最終需要保存到數(shù)據(jù)庫，而且流水號要求是遞增數(shù)列，我們針對DB2數(shù)據(jù)庫直接操作，DB2里面有個SequenceObject，它是一個遞增數(shù)列，其遞增幅度與初始值都可以在建立的時候設(shè)定。我們可以針對不同類型的流水號建立一個或多個SequenceObject，之后在任何需要用到流水號的地方，通過調(diào)用SequenceObject的nextvalue取其當前值的下一個值，這樣不管多少進程并發(fā)，在同一時刻其nextvalue永遠不可能重復(fù)，保證流水號的唯一性。

4.4程序的準備

移植初期首先需要將程序與數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Z/OS環(huán)境下。

程序的導(dǎo)入可以通過FTP上傳或3270終端直接上傳的方式。首先需要在主機上針對不同屬性的文件建立不同屬性的數(shù)據(jù)集。由于主機上不是樹狀文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所以要建立幾個分區(qū)數(shù)據(jù)集，將相關(guān)文件保存成為相關(guān)數(shù)據(jù)集的member。如源文件可以建立一個數(shù)據(jù)集，名為userid.SRC，庫文件可以建立為userid.LIB等，數(shù)據(jù)集的大小根據(jù)實際情況指定，我們的項目考慮可擴展性，建立的每個分區(qū)數(shù)據(jù)集以M為分配單位，初次分配量為300，再次分配量為100，目錄空間大小為100。

將文件保存成文本格式上傳，如果上傳后都成了順序數(shù)據(jù)集，可以寫一個簡單的JCL，使用IEBGENER將其拷貝到分區(qū)數(shù)據(jù)集里。

4.5數(shù)據(jù)的導(dǎo)入

對于數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)出導(dǎo)入，我們的方案是先將數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建腳本導(dǎo)入到數(shù)據(jù)集，使用主機上的SPUFI運行腳本創(chuàng)建好數(shù)據(jù)庫、表空間和相關(guān)表、索引等。將原Infomix數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)以文本方式導(dǎo)出，再導(dǎo)入到主機，最后導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫。

在DB2里，數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)入有Import和Load兩種方法。Import以SQL為基礎(chǔ)，會寫日志，可以對視圖操作，表上定義的各種約束都將被檢查，可以在目標表不存在的情況下通過ixf格式的文件創(chuàng)建表，不能在Import過程中搜集統(tǒng)計信息。Import成功后表就可以使用。

Load操作屬于偏底層的操作，不寫日志，不可以對視圖操作，除了唯一性約束之外的各種約束都不在Load過程中被檢查，不可以在目標表不存在的情況下創(chuàng)建表，可以在Load過程中搜集統(tǒng)計信息。Load過程成功后也有可能將表空間置于pending等的特殊狀態(tài)，管理相對比較復(fù)雜。

總的來說，由于Load操作底層，因此速度很快，適合用于大量數(shù)據(jù)的導(dǎo)入；Import速度慢但管理簡單，適用于少量數(shù)據(jù)導(dǎo)入。

由于我們的數(shù)據(jù)量非常大，因此選擇使用Load導(dǎo)入數(shù)據(jù)。我們將導(dǎo)出的數(shù)據(jù)保存到主機的數(shù)據(jù)集里，通過寫一個Load作業(yè)，從相關(guān)數(shù)據(jù)集導(dǎo)入需要的數(shù)據(jù)。在Load過程中，可能會因為參數(shù)或數(shù)據(jù)出錯導(dǎo)致表空間置于reorganizepending狀態(tài)，或者將某個表的Index置于rebuildpending狀態(tài)，這時只需要將相應(yīng)的表空間做一個REORG或者對相應(yīng)的Index做一個rebuild就可以解決。

5總結(jié)

在決定對一套應(yīng)用軟件進行移植前，首先要明確移植的目的，選用適當?shù)钠脚_和語言，然后充分地分析移植前后軟件運行環(huán)境的異同，決定要采取的技術(shù)和需要進行的結(jié)構(gòu)調(diào)整，這樣就可以系統(tǒng)而有序地完成大中型軟件的移植工作，并可有效地提高軟件質(zhì)量，延長軟件生命期。通過幾個月的實踐，我們的方案在可行性上得到了驗證，作為實際的應(yīng)用，還有很多地方有待我們進一步探討。

Abstract:ThispaperfirstintroducesthemaindifferencesbetweenUINXandIBMMainframeplatforms，andthendiscussesthemainproblemsandthesolutionsontheprogrammigrationfromUNIXtoIBMMainframe.

Keywords:IBMMainframe；migration；JobControlLanguage；Initiator