بانک امروز- دکتر سیاوش احمدی عضو هیات علمی پژوهشکده الکترونیک دانشگاه صنعتی شریف در یادداشتی به بررسی ” تفاوت میان مین‌فریم‌ها و سرورها و لزوم استفاده از مین فریم‌ها در زیرساخت‌های پردازشی کشور” پرداخت:
مقدمه
امروزه تقریبا همـه‌ی کسـب وکارهـا از سیسـتم‌های کـامپیوتری بـرای پـردازش اطلاعـات اسـتفاده می‌کننـد. دو نوع اصلی این سیستم‌ها، مین‌فریم‌ها (Mainframes) و سرورها (Servers) هستند.
در کشــور مــا بــا گســترش کاربردهــای فنــاوری اطلاعــات در ســامانه‌های ملــی همچــون دولــت الکترونیــک، نظــام مالیــاتی، بانکــداری دیجیتــال، بیمــه ســلامت و همچنــین رشــد روزافــزون فناوری‌هــایی نظیــر هــوش مصــنوعی نیــاز بــه بســترهایی بــا تــوان پردازشــی بــالا، پایــداری بی‌نظیــر و امنیــت فراگیــر، بــیش از گذشــته احســاس می‌شــود؛ در ایــن میــان بســیاری از ســازمانهای کشــور بــر معماری‌هــای موســوم مبتنــی بــر ســرورهای X86 یــا راهکارهــایی همچــون Sun SPARC متکــی هســتند. ایــن زیرســاخت‌ها بــه رغــم گسترش، در عمل با چالش‌های جدی روبه‌رو هستند از جمله:
۱. ناپایداری سرویس و زیرساخت سخت‌افزاری
۲. ضعف در مدیریت منابع
۳. آسیب پذیری در برابر تهدیدات سایبری و ناتوانی در مقیاس پذیری سریع و منعطف
در این نقطه است کـه مین‌فـریم بـه عنـوان یـک جـایگزین ایـده آل وارد عمـل می‌شـود؛ مین‌فـریم بـه عنـوان یک معمــاری بــا ســابقه ای بــیش از نیم‌قــرن و حضــور پایــدار در زیرســاخت‌های کشــورهای توســعه یافتــه، گزینــه‌ای جــدی بــرای بــازطراحی معمــاری پردازشــی کشــور بــه شــمار مــی‌رود؛ مین‌فریم‌هــا عــلاوه بــر تــوان پــردازش بســیار بــالا و امنیــت فوق العــاده، بــرای ســازمان های بــزرگ و زیرســاخت‌های پردازشــی کشــور ماننــد مراکز داده، بیمه‌ها و نهادهای دولتی اهمیت ویژه‌ای دارند.
شــــــرکت‌هایی ماننــــــد IBM ، Honeywell ، PDP ، CDC ، Uniweck و زیمــــــنس (Siemens) از تولیدکننــدگان اصــلی مین‌فریم‌هــا بوده انــد کــه در ایــن بــین PDP و Honeywell بــرای ســازمان هــای نظامی و امنیتی به کار گرفته می‌شوند و باقی شرکت ها تجاری هستند.
معرفی مین‌فریم
مین‌فریم‌هــا سیســتم‌هایی بــزرگ، قدرتمنــد و طراحی‌شــده بــرای پــردازش حجــم انبــوهی از داده‌هــا هســتند که توانـایی پشـتیبانی از هـزاران کـاربر همزمـان را دارنـد. بـرخلاف برداشـت‌‌های سـنتی، مین‌فریم یـک فنـاوری بـه‌روز و مــدرن اســت کــه بــه صــورت مســتمر توســط شــرکت‌هایی همچــون IBM توســعه یافتــه و در حیــاتی تــرین نهادهــای دنیــا اســتفاده می‌شــود. ویژگی‌هــایی مثــل قابلیــت اطمینــان بســیار بــالا، پایــداری، امنیــت داخلــی پیشــرفته و امکــان مــدیریت متمرکــز باعــث شــده ایــن سیســتم‌ها بــرای زیرســاخت‌های حیــاتی کشــور گزینه‌ای ایده‌آل باشـند. بـرخلاف سـرورها کـه بـرای کـاربری محـدودتر طراحـی می‌شـوند، مین‌فریم‌هـا بـرای ماموریت‌های مهم و مداوم ساخته شده‌اند .
تفاوت های دقیق‌تر مین‌فریم و سرور
۱ – مقیاس پردازش و توان عملیاتی :
مین‌فریم‌ها می‌توانند میلیون‌هـا تـراکنش در ثانیـه را بـا کمتـرین تـاخیر پـردازش کننـد. ایـن حجـم پـردازش بــرای مراکــز ملــی داده، نظــام بــانکی و بیمــه‌ای بســیار ضــروری اســت. ســرورها در بهتــرین حالــت می‌تواننــد بار پردازشی یک برنامه یا تعداد محدودی کاربر را پشتیبانی کنند.
۲ – پایداری و در دسترس بودن مداوم:
مین‌فریم‌هــا بــرای ارائــه ســطح اطمینــان ۹۹.۹۹۹۹% طراحــی شــدند، ایــن ســطح از پایــداری معــادل فقــط چنــد ثانیــه توقــف در ســال اســت؛ آنهــا بــه گونــه‌ای طراحــی می‌شــوند کــه حتــی بــا خرابــی قطعــات، بــدون توقف به کار ادامـه دهنـد. ایـن ویژگـی در مراکـزی کـه حتـی چنـد دقیقـه قطعـی می‌توانـد زیان‌هـای کـلان بــه بــار آورد، حیــاتی اســت. ســرورها از آنســو در صــورت خرابــی معمــولاً نیــاز بــه توقــف و تعمیــر دارنــد؛ سرورهای X86 در بهترین شرایط به ۹۹.۹% می‌رسند (معادل حدود ۹ساعت توقف در سال).
۳ – امنیت داخلی پیشرفته:
امنیــت مین‌فریم‌هــا از ســطح ســخت‌افزار تــا نرم‌افــزار طراحــی شــده که امکــان نفــوذ را بــه حــداقل می‌رســاند؛ مین‌فریم‌هــا دارای ماژول‌هــای رمزنگــاری ســخت‌افزاری داخلــی هســتند کــه می‌تواننــد تراکنش‌هــای مــالی، اســـناد محرمانـــه و داده‌هـــای ســـلامت را بـــه صـــورت بلادرنـــگ (Real-Time) و بـــدون افـــت کـــارایی رمزگــذاری کننــد. سیســتم‌عامل Z/OS نیــز بــا پشــتیبانی از RACF و کنتــرل دسترســی چندلایــه، محیطــی
امن و قابل ردیـابی ایجـاد می‌کنـد. بـرای رسـیدن بـه ایـن سـطح امنیـت نیـاز بـه نصـب و نگهـداری ابزارهـای متعدد دارند.
(نکتـه قابــل توجـه مربــوط بـه RACF : در ابتــدا پنتــاگون دسـتور ســاخت آن را بـه IBM داد و پــس از اینکــه شــرکت IBM متوجــه امنیــت بســیار بــالای آن شــد از پنتــاگون اجــازه گرفــت تــا آن را بــه سیســتم‌عامل Z/OS اضافه کند.)
۴ – مدیریت و مقیاس پذیری:
مین‌فریم‌هــا امکــان مــدیریت و مانیتورینــگ هــزاران فرآیند را بــه صــورت متمرکــز دارنــد کــه باعــث کــاهش پیچیــدگی در مقیــاس بــزرگ می‌شــود. در حــالی کــه مــدیریت ســرورهای متعــدد (از جملــه X86 ( و پراکنــده نیازمنــد نیــروی انســانی بیشــتر و هزینــه‌های بــالاتر اســت؛ بــرخلاف ســرورها کــه وابســته بــه افــزوده شــدن سرورهای فیزیکی و بار مضاعف شبکه‌ای است مین‌فریم از درون گسترش می‌یابد.
۵ – بهره وری انرژی و فضا:
یــک مین‌فــریم می‌توانــد در فضــایی معــادل دو رک، تــوان پردازشــی معــادل صــدها ســرور X86 را فــراهم کند. مصرف برق کمتر، نیاز پـایین‌تر بـه خنـک سـازی و نگـه‌داری سـاده‌تر باعـث کـاهش قابـل توجـه هزینـه عملیاتی (OPEX) می‌شود.
مقایسه فنی دقیق‌تر
تحقیقــات نشــان داده مین‌فریم‌هــا در پــردازش تراکنش‌هــای آنلایــن (OLTP) کــارایی بســیار بــالاتری دارنــد. همچنــین در پــردازش دســته‌ای (Batch Processing) بــا حجــم بســیار بــالا، تــوان مین‌فریم‌هــا غیرقابــل مقایسه بـا سرورهاسـت. مصـرف انـرژی مین‌فریم‌هـا نسـبت بـه قـدرت پـردازش پـایین‌تر اسـت، در حـالی کـه تعداد زیاد سرورها مصرف انرژی کلی را افزایش می‌دهد.
تجربه جهانی مین‌فریم
در سطح جهانی، مین‌فریم‌ها همچنان در مراکز داده‌ای حساس استفاده می‌شوند:
آمریکـــا: ســـازمان Social Security Administration و بانک‌هـــای بزرگـــی ماننـــد Bank of America ، Citi و Wells Fargo
آلمان: Deutsche Bank ، SAP ، تلوزیون آلمان (ZDF) و شرکت‌های بیمه.
ژاپن: وزارتخانه‌های کلیدی، بیمه عمر ژاپن و شرکت تویوتا.
هند: بانک مرکزی هند (RBI) و شرکت‌های خدمات مالی.
تایوان: مگابانک تایوان (بزرگترین بانک در تایوان).
در ایــن ســازمانها، مین‌فــریم نــه‌تنها یــک راهکــار فنــی بلکــه بخشــی از راهبــرد کــلان زیرســاختی محســوب می‌شــود. جــایگزینی آنهــا بــا ســرورهای معمــولی در بســیاری مــوارد، بــه دلیــل خطــرات امنیتــی و ریسک‌های بهره‌برداری و عدم پایداری کافی حتی بررسی نمی‌شوند.
چرا برای زیرساخت‌های پردازشی کشور مین‌فریم بهتر است؟
زیرساخت‌های حیـاتی کشـور ماننـد سـازمانهای دولتـی، مراکـز داده ملـی، بیمـه‌ها و بانک‌هـا بـرای پـردازش ســریع، امنیــت بســیار بــالا و پایــداری نیازمنــد مین‌فــریم هســتند. بــیش از ۷۰ درصد پردازش‌هــای حیــاتی جهــان مبتنی بر مین‌فــریم انجــام می‌شــود و ایــن آمــار نشــان دهنده نقــش غیرقابــل جــایگزین مین‌فــریم در جهــان است. همچنین در برابر سرورهای X86 مین‌فریم ها:
۱ – از عمر بیشتری برخورد دار هستند (۲ تا ۳ برابر بیشتر)
۲ – مصرف برق و خنک سازی کمتری دارند.
۳ – نیاز به فضای فیزیکی و کابل کشی پایین‌تری دارند.
۴ – قابلیت نگهداری و پشتیبانی آن بالاتر و ساده‌تر است.
در تصــویر مشــاهده می‌شــود کــه چگونــه شــرکت بیمــه پــس از تعــویض ســرورهای خــود بــا تنهــا یــک عــدد مین‌فــریم در تعــداد کابل‌هــا و ســوییچ هــای خــود صــرفه‌جویی کــرده و از سیســتم قدرتمنــد تــری برخورددار شده است.
نتیجه‌گیری
بـــا وجـــود پیشـــرفت ســـرورها و فنـــاوری ابـــری، مین‌فریم‌هـــا همچنـــان ســـتون فقـــرات پـــردازش در زیرساخت‌های حیاتی بـاقی مانده‌انـد. امنیـت ذاتـی، پایـداری فوقالعـاده، تـوان پردازشـی بـالا و عمـر طـولانی باعث شده‌اند که این سیستم‌ها بهترین گزینه برای کارهای مهم و مداوم باشند.
پیشــنهاد می‌شــود تــدوین نقشــه راه ملــی، تعریــف پروژه‌هــای پــایلوت در نهادهــای کلیــدی، تربیــت نیــروی متخصــص و تــامین منــابع ســخت افــزاری از طریــق واردات هدفمنــد در دســتور کــار نهادهــای سیاســت‌گذار و اجرایی کشور قرار گیرد.
منابع :
• .۲۰۲۲ IBM Redbooks. Introducion to the New Mainframe.
• .Gartner. Mainframes vs Servers: Understanding the Differences۲۰۲۱
• ۲۰۲۰ .TechTarget. Why Mainframes Are Sill Relevant.
• اسناد مرتبط با تاریخچه شرکت‌های Honeywell ، PDP، CDC، Uniweck و. Siemens
