El mainframe frente a sí mismo

Imaginemos: Una compañía de reciente creación nos ha encargado la tarea de asesorarle respecto a qué tipo de sistemas deberán soportar sus procesos de TI. La elección es basar todo en un mainframe o utilizar un clúster de servidores.

Pero, ¿por qué elegir? Lo mejor, sin duda, un clúster de mainframes; dos o más mainframes sysplex trabajando en modo cooperativo. Por desgracia, la necesidad de elegir viene determinada porque los presupuestos no son infinitos.

Antes de empezar, fijemos un poco la terminología. Por mainframe se entiende una máquina System z de IBM. A su vez, por servidores se entiende servidores -valga la redundancia- x86 o x64 de gama alta de Intel o AMD, familia System p de IBM, Superdome de HP o servidores con tecnología Sparc de Oracle.

Analicemos la elección desde diferentes puntos de vista.


Seguridad

Si le preguntásemos a un director de TI de una entidad financiera o de una gran superficie probablemente diría que lo más importante en su terminal financiero o en su terminal de punto de venta es la confiabilidad del sistema; la resiliencia que dicen los psicólogos. Y hablando de resiliencia, la capacidad para sobreponerse a problemas de un mainframe no tiene parangón. Los técnicos de sistemas de mainframe habitualmente presumen de que casi la mitad del código de zOS está destinado a recuperarse de forma automática ante errores o situaciones no previstas, algo muy diferente de lo que ocurre en cualquiera de los sistemas operativos habituales en servidores.

Pero ¿qué ocurre si le hacemos la misma pregunta a un pasajero de un avión? ¿Preferirá volar en un avión con un único sistema altamente tolerante a fallos o preferirá dos o tres sistemas un 1% menos tolerantes individualmente trabajando en paralelo y dándose cobertura de fallo entre ellos? Antes de contestar, analicemos las disponibilidades.

Cuando se habla de que un sistema es más seguro que otro se manejan porcentajes pírricos de diferencia que en ocasiones no llegan ni al 1%. Un mainframe puede presumir de cinco '9' de disponibilidad. Es decir, en el caso del quinto '9' (disponibilidad del 99,999%), el tiempo máximo de parada es de 5 minutos y 26 segundos al año. Todo ello, lógicamente, sin contar los problemas asociados a los problemas generados por los técnicos que son habitualmente mucho mayores, bien por fallos o bien por paradas planificadas.

Obsérvese el eje de simetría vertical,
es decir, el clúster de sistemas

Contestemos ahora a la cuestión que dejamos pendiente. ¿Alguien se subiría a un avión sabiendo que todo depende de un único sistema que tiene una tasa de fallo de cinco minutos al año? La mayor parte preferirán pensar que hay al menos dos sistemas que, aún teniendo una tasa de error mayor  (por ejemplo, un '9' menos), combinados, dan una probabilidad de fallo muy inferior. De ahí, que todos los sistemas de un avión tengan siempre al menos un mecanismo electrónico doble, unido casi siempre a la posibilidad de hacer lo mismo de forma manual.

Lo sé, aún falta añadir la Ley de Murphy al cóctel (todo lo que pueda fallar, indefectiblemente fallará y si puede hacerlo a la vez, lo hará) pero esta Ley aplica por igual para todos los modelos que podamos plantear.



El ecosistema

Un aspecto enormemente importante, tanto o más que la resiliencia de la máquina, es la capacidad de sobreponerse a fallos del ecosistema. Y por ecosistema se entiende todo lo que rodea a las máquinas y que tiene que ver con su funcionamiento. En definitiva, todo aquello en lo que su no existencia implique pérdida de servicio.

Hay elementos vitales como el suministro eléctrico o la refrigeración, la ubicación del CPD, la probabilidad de desastres naturales en función del emplazamiento, el sabotaje,... Muchas de las grandes compañías del entorno comenzaron a percibir este hecho y a proteger su ecosistema a raíz de las inundaciones de Donostia afectando al Banco Guipuzcoano o el incendio eléctrico en Barajas dejando sin servicio todo el CPD de Iberia.

Por tanto desde el punto de vista de ecosistema parece más razonable pensar que es mejor tener un clúster con nodos geográficamente distantes y diferentes proveedores de energía a tener todo en una única ubicación.

Rendimiento

Supercomputador Mare Nostrum de IBM
Barcelona Supercomputing Center

El rendimiento es, sin lugar a dudas, muy superior en los clústeres que en los grandes mainframes. Para ello únicamente hay que atender a dos hechos.

El primero es que la lista Top 500, en la que se sitúan los 500 súper-computadores más potentes del mundo, está basada al 100% en mega-clústeres. Estos clústeres funcionan haciendo creer al software que todos los servidores que lo integran conforman una única máquina aunque realmente no es así. Por ejemplo, el número uno actual, el súper-computador chino Tianhe-1A, está basado en procesadores Intel x64, pero en cantidades ingentes (14.336 procesadores). Por cierto, es la primera vez que China dispone de un súper-ordenador en la primera posición de la lista.

Habrá quien piense que estos súper-computadores solo sirven en el ámbito científico, que suele ser muy diferente del mundo real. Pues el otro aspecto que invita a creer que el rendimiento es superior en los clústeres es que la mayor parte, por no decir todos, los sitios Web de Internet situados en el Top 20 respecto a visitas basan su infraestructura en clústeres hadoop. Estos clústeres basan su potencia de cálculo no en dos, tres o diez nodos sobre servidores sino en cientos o miles de nodos basados en hardware, habitualmente, más cercano al entorno doméstico; en muchos casos simples PCs. Da igual que se rompan los discos de 50 PCs al día, siempre habrá otros cien mil funcionando. El número de compañías que apoyan esta tecnología va en aumento porque parece que les salen las cuentas de coste-rendimiento. Ahí va la lista, aunque la verdad, me parece que a medio plazo no es la solución.

Coste

El coste es, probablemente, la clave de todo. Durante años el gasto en TI ha estado aumentando el doble que el PIB mundial. Este desfase puede justificarse en cierto modo desde la óptica de aportación al negocio, y desde ese punto de vista es posible encontrar una explicación razonable a ese incremento durante los 20 últimos años. Pero esta justificación es aplicable únicamente a las aplicaciones dado que, salvo honrosísimas excepciones, las inversiones en infraestructura de TI raramente aportan valor al negocio.

Es decir, la obligación de cualquier responsable de TI es intentar reducir al máximo las inversiones y el gasto corriente en infraestructuras para dedicar el máximo esfuerzo inversor al desarrollo de aplicaciones que se ajusten y potencien al máximo el modelo de negocio. Eso sí es crear valor.

Y en este punto es donde los mainframes están encontrando mayores dificultades. Los costes de bajada de bandera son significativamente más altos que los que se dan en los modelos basados en clústeres de servidores.

La mejor defensa es un buen ataque. Y quizá por ello, dado que los servidores están amenazando la hegemonía del mainframe, lo mejor es atacar donde les duele. IBM ha planteado su nuevo mainframe z196 de forma que, gracias al virtualizador de hardware KVM, puede ejecutar máquinas virtuales x86 basadas en Linux (ya disponible) y próximamente también Windows (previsto para finales de 2011). Es un paso lógico y muy acertado en el que únicamente falta saber qué éxito tendrá en un mercado dominado por VMWare con Hyper-V a cierta distancia.

Nunca es tarde, pero es increíble que IBM haya tardado tantos años -incluso décadas- en acercar la virtualización de hardware a la plataforma x86 teniendo en cuenta que fue ella quien inventó y desarrollo esta tecnología hace casi cuarenta años con el sistema operativo MVS (1974) en sus mainframes.

Tecnología

En relación a la tecnología, centrando la tecnología en el microprocesador, no parece haber diferencias significativas. El rendimiento de cada procesador se sitúa a la cabeza en función del mes en que se mida y dependiendo del tiempo que haya pasado desde el último lanzamiento de producto de cada fabricante.

Respecto a la proyección a futuro, los equipos basados en Intel y AMD parecen tener el futuro garantizado dada la enorme cuota de mercado y, con ello, la gran capacidad de inversión en I+D. Por su parte, IBM, a sabiendas de que el mercado de mainframes no era suficiente para mantener la masa crítica necesaria para fabricar procesadores, ha sabido llegar a acuerdos en un mercado de consumo, el de los fabricantes de consolas. Así, tanto la PlayStation 3 de Sony como la Xbox 360 de Microsoft incorporan exactamente los mismos chips con tecnología Cell que lleva el mejor y más avanzado de los mainframes. Por eso no debería sorprender que el Departamento de Defensa de EEUU haya creado un súper-computador (ocupa el puesto 33 en el ranking Top500) a base de interconectar 1.700 PlayStation 3.

Sin embargo, el futuro de HP Integrity con sus procesadores Itanium no parece estar tan claro dado que HP se ha quedado solo en su utilización. Itanium se desarrolló con la mente centrada en la sustitución de x86 y x64 pero la realidad ha sido otra bien diferente. Y lo mismo le ocurre a Oracle con su tecnología Sparc dado que tendrá que recuperar los últimos años de declive tecnológico de Sun.

Complejidad

Hay un aspecto diferenciado del coste pero que repercute directamente en él y es la complejidad en el manejo de las infraestructuras de TI. Lógicamente, repercute en el coste dado que a mayor complejidad mayor número de personas para gestionar los sistemas y, no olvidemos, el coste de personal de TI es una de las partidas más importantes -y necesarias- de gasto en la gestión de un CPD.

El siguiente gráfico muestra la previsión realizada en 2007 por IDC respecto a cómo aumentan los gastos de TI a medida que aumenta la base instalada, es decir, el número de servidores. Se observa que tanto el gasto en servidores como el gasto en energía permanecen relativamente constantes mientras que el gasto de gestión y administración (personal, básicamente) aumentan de forma muy importante.

Sin embargo, la previsión de IDC no era del todo acertada dado que la virtualización de hardware ha conseguido contener esos incrementos de forma muy notable.

Del mismo modo, el buen hacer de los responsables de infraestructuras han hecho que los servidores, lejos de proliferar, hayan reducido su número de forma drástica en los CPDs. Es muy habitual hoy en día tener entornos de base de datos o servidores de aplicaciones totalmente centralizados sobre una única infraestructura para toda la organización.

Un ejemplo muy evidente del cambio hacia la centralización en el entorno de servidores es el paso dado por Oracle con su Database Machine (Exadata). Oracle centró su estrategia durante años en los sistemas basados en grid. Todo debía estar en muchos nodos, pequeños, pero abundantes en número. Ahora propugna un cambio de paradigma con Exadata según el cual toda la gestión de BBDD debe estar centralizada en una única máquina en la que la propia Oracle provee el software, capacidad de procesamiento, almacenamiento y comunicaciones. Cualquiera diría que Oracle está intentando reinventar el mainframe sobre hardware de servidores.

Corolario

Aunque a IBM no le gusta demasiado dar las cifras del número de mainframes que están en línea, algunos estudios apuntan a que el número de máquinas se sitúa en torno a las 10.000 a nivel mundial. Nunca hubo tantas como ahora..., ni tan pocas como ahora. Básicamente, porque el número está estancado desde hace casi dos décadas.

El concepto de resiliencia unido a los enormes costes de arrastre en forma de migraciones masivas de aplicaciones hace que los proyectos de migración de los mainframes se encuentren en muchos casos en lo que un físico denominaría equilibrio inestable.

Los servidores son cada vez más estables y seguros. Es cierto, los mainframes lo son aún más pero cualquier organización mide los riesgos y después elige la posición más óptima respecto a ellos. Y en esa elección los costes son una de las piezas clave a la hora de determinar qué riesgos se pueden asumir y cuáles no.

Los mainframes no van a desaparecer. Todos los profetas (IDG, Gartner, Forrester, ...) anunciaron su muerte durante años y, obviamente, se equivocaron. Pero creo que a día de hoy hay hardware y software que puede competir de igual a igual con la seguridad y resiliencia de los mainframes igualando o superándoles en el resto de valoraciones. La batalla por el mercado de los mainframes menores de 2.000 MIPS, donde están probablemente más del 50%, ya ha comenzado.


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