從ＵＮＩＸ到ＩＢＭ主機(jī)系統(tǒng)的程序移植探討

從ＵＮＩＸ到ＩＢＭ主機(jī)系統(tǒng)的程序移植探討

摘要：本文介紹了UNIX平臺與IBM主機(jī)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(jìn)行了探討。

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

1引言

IBM主機(jī)系統(tǒng)，又稱IBM大型機(jī)，是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在全世界各大國家中肩負(fù)著銀行、保險(xiǎn)、證券、通訊等行業(yè)的數(shù)據(jù)與信息處理工作，因?yàn)槠洫?dú)具的高安全性、高穩(wěn)定性和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，迄今無可替代。

近幾年來，主機(jī)系統(tǒng)的前景不斷看好。從1994年起，IBM開始對大型機(jī)進(jìn)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(jī)的系統(tǒng)體積，降低了能耗和散熱成本，提高了性能價(jià)格比。另一方面，分布式計(jì)算開始變得龐雜起來，許多公司的管理費(fèi)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(zhǔn)確性都不夠高，許多企業(yè)開始轉(zhuǎn)向使用大型機(jī)。大型機(jī)在總體擁有成本上已經(jīng)比分布計(jì)算廉價(jià)，制造業(yè)、保險(xiǎn)、航空、運(yùn)輸及大型零售企業(yè)的大量事務(wù)處理對大型機(jī)的要求越來越高，這是大型機(jī)重新被人們認(rèn)可的原因之一。

2分布式與大型機(jī)

分布式計(jì)算在短期內(nèi)給企業(yè)帶來了高效，但隨著時(shí)間的延續(xù)，企業(yè)系統(tǒng)擴(kuò)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(gè)新的趨勢——再集中開始出現(xiàn)。如何將分布處理和集中計(jì)算結(jié)合起來，成為許多企業(yè)考慮的問題。大型機(jī)的系統(tǒng)完整性和大存儲量的優(yōu)勢顯示出來，開始承擔(dān)用戶再集中需求的任務(wù)。

在總體擁有成本上，隨著時(shí)間的推移，小型機(jī)系統(tǒng)漸漸顯現(xiàn)出極高的使用成本?；蛟S人們在使用一年UNIX后，會說UNIX性價(jià)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(hù)費(fèi)用增加。大型機(jī)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(jī)系統(tǒng)，將自己的系統(tǒng)移植到主機(jī)系統(tǒng)上來。

3移植平臺間的差異

3.1主機(jī)操作系統(tǒng)Z/OS與UNIX

目前IBM主機(jī)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(jī)操作系統(tǒng)，它給在大型機(jī)上的應(yīng)用程序員提供了穩(wěn)定、安全和可持續(xù)運(yùn)行的環(huán)境。

從本質(zhì)上來說，UNIX是一個(gè)計(jì)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(jì)算的環(huán)境；而主機(jī)操作系統(tǒng)Z/OS依賴于其強(qiáng)大的硬件后盾，除了強(qiáng)大的計(jì)算能力之外，更突出的是它強(qiáng)大的I/O處理能力，依托硬件上的FICON、ESCON等光纖通道，可同時(shí)應(yīng)對大規(guī)模的并發(fā)用戶，因此它是一個(gè)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(jìn)程與地址空間

在UNIX下，一個(gè)程序的執(zhí)行通常稱為一個(gè)進(jìn)程，操作系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)程分配一定的CPU、內(nèi)存資源，使其運(yùn)行，進(jìn)程與進(jìn)程之間可以通過信號量機(jī)制協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)并發(fā)；而在Z/OS下沒有進(jìn)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(gè)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(jī)交易處理方式實(shí)現(xiàn)程序間通信。

在UNIX下通常會有守護(hù)進(jìn)程(daemon)的概念，在主機(jī)環(huán)境中通常是一個(gè)長時(shí)間運(yùn)行的作業(yè)的提交，可以從控制臺為這個(gè)守護(hù)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(jī)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(shí)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(yuǎn)程登錄rlogin命令或者遠(yuǎn)程登錄telnet命令連接系統(tǒng)，一個(gè)用戶可以同時(shí)打開多個(gè)用戶會話。在主機(jī)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(gè)用戶一次只能有一個(gè)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(jìn)程和線程，可通過Kill命令結(jié)束一個(gè)任務(wù)。在主機(jī)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(shí)例

下面以一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目實(shí)例來闡述一套移植過程中要考慮的具體問題。項(xiàng)目以一個(gè)在UNIX平臺上實(shí)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(yùn)行機(jī)制和平臺差異，最終將整個(gè)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(jìn)程考慮

在原系統(tǒng)中有一個(gè)主控程序設(shè)計(jì)，主控程序是一個(gè)主調(diào)度程序，主要負(fù)責(zé)控制并發(fā)的進(jìn)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(gè)并發(fā)進(jìn)程代表一個(gè)部門結(jié)息流程。假設(shè)一次性有1000個(gè)部門運(yùn)行結(jié)息過程，主控程序負(fù)責(zé)調(diào)度，它輪尋所有進(jìn)程，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程結(jié)束時(shí)啟動下一個(gè)進(jìn)程，直到所有部門完成。

在Z/OS上沒有進(jìn)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(shí)現(xiàn)，方案是為每個(gè)部門的結(jié)息準(zhǔn)備一個(gè)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(jìn)行相關(guān)的工作。為每個(gè)部門結(jié)息準(zhǔn)備一個(gè)JCL作業(yè)，再準(zhǔn)備一個(gè)主JCL作業(yè)，這個(gè)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(gè)被稱為Initiator的地址空間，每個(gè)Initiator都相當(dāng)于UNIX下的一個(gè)守護(hù)進(jìn)程，專門處理提交的作業(yè)。

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

(1)確保同時(shí)運(yùn)行的各項(xiàng)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(gè)作業(yè)需要調(diào)用的可執(zhí)行程序；

(4)當(dāng)一個(gè)作業(yè)運(yùn)行完畢之后，在作業(yè)隊(duì)列中清除該作業(yè)并要求處理下一個(gè)作業(yè)。

每個(gè)Initiator在同一時(shí)刻可以處理一個(gè)作業(yè)，而多個(gè)Intiator可以并發(fā)處理多個(gè)作業(yè)，各個(gè)Initiator并發(fā)處理各個(gè)作業(yè)都是在保證不出現(xiàn)死鎖的前提下進(jìn)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(shí)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(gè)Initiator，然后提交主JCL作業(yè)，主JCL作業(yè)再一次性提交1000個(gè)部門的作業(yè)，這些作業(yè)由JES自動調(diào)度給50個(gè)Initiator，并實(shí)現(xiàn)負(fù)載的均衡。

4.2Makefile的替代

在UNIX平臺上，通常會在準(zhǔn)備好源代碼之后使用make工具進(jìn)行編譯，在執(zhí)行make之前，需要一個(gè)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(jìn)行工程編譯和程序鏈接。

當(dāng)使用make工具進(jìn)行編譯時(shí)，以下幾種文件在執(zhí)行make時(shí)將