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¿Qué es Mainframe?

Lo más probable es que en algún momento hayamos escuchado un término en inglés que nos ha causado curiosidad, con ganas de saber más acerca del tema. Esta palabra es Mainframe, utilizada muchas veces en todo tipo de películas y series para mencionar al electrónico cerebro misterioso de alguna operación que se debe desactivar. En este argumento hay un dato cierto y un dato que no es real: sí se trata de una especie de cerebro electrónico que controla gran cantidad de información, pero de ningún modo es misterioso. Usamos servicios de mainframe todos los días, en las más insignificantes tareas.

Básicamente un mainframe es una clase de computadora que es capaz de realizar cientos de millones de cálculos muy complejos a una velocidad asombrosa, y es utilizada en los más diversos campos, que incluyen el comercio, la banca, las estadísticas, los servicios web y la investigación, entre muchos otros ámbitos. Si realmente quieres saber a fondo las funciones de un mainframe, sus características, su historia y sus ventajas, en este post podrás encontrar toda la información sobre mainframes que puedas necesitar, ¡Así que adelante!

¿Qué es Mainframe en informática?

La mayoría de nosotros seguramente estaremos pensando en un mainframe como una computadora de gran volumen, muy costosa y de gran complejidad de operación, todo lo cual es cierto. En este sentido, un mainframe debe su costo y tamaño debido a su enorme capacidad de procesamiento y almacenamiento, necesarios para cumplir con las exigencias de grandes empresas y organizaciones estatales para el análisis y procesamiento de datos con la mejor flexibilidad y confiabilidad.

Los mainframes aparecieron por primera vez cuando comenzaba la década de 1940, precisamente en el año 1944, cuando IBM, en conjunto con la Universidad de Harvard desarrollaron el ASCC, “Automatic Sequence Controlled Calculator”, el cual también era como conocido como “The Harvard Mark I”, un proyecto que comenzó a desarrollarse en épocas tan tempranas como 1939.

A IBM con el tiempo se le sumaron diversos fabricantes como Telefunken, Burroughs, Control Data, Siemens, General Electric, Honeywell, NCR, Olivetti, RCA, UNIVAC y otros, que fueron lanzando sus propios modelos de mainframes, pero con el paso de los años y el auge de las pequeñas computadoras personales, mucho más baratas y con múltiples ventajas, sobre todo para compañías con menores recursos, hicieron que el interés por estos grandes equipos decayeron a su nivel más bajo.

Sin embargo, en la actualidad, los mainframe siguen ocupando un espacio central en la tecnología de Business Intelligence y en el manejo de grandes volúmenes de datos para las más grandes empresas privadas y públicas del mundo. En este sentido, la mayoría de las empresas más exitosas siguen prefiriendo las soluciones brindadas por los mainframes, debido fundamentalmente a ciertas características que poseen los mainframes y no están presentes en las pequeñas computadoras de escritorio. Ejemplos de ello son la disponibilidad y la seguridad, además de los costos, que a priori son altos, con las posibilidades que brindan estas plataformas pueden ser amortizados en tiempo y forma.

Cabe destacar que el término “Mainframe”, cuya traducción al castellano es “Marco principal”, originalmente se refería al principio de su desarrollo a los gabinetes de grandes dimensiones en donde se ubicaban los diferentes dispositivos que conformaban estas enormes computadoras como la Unidad de proceso central y la memoria.

No fue hasta más tarde que el término Mainframe se comenzó a utilizar para denominar a estas grandes computadoras de alto rendimiento con el objetivo de diferenciarlas de otros sistemas informáticos.

Para qué sirve un mainframe

El mainframe, también conocido por muchos entusiastas de la tecnología como “computadora central” ofrece infinidad de ventajas y características a las empresas y entidades públicas que las emplean. Si bien las computadoras personales parecen ser una solución ideal por muchos factores, siendo uno de los principales el costo, no pueden compararse nunca con la velocidad de procesamiento, la capacidad multiusuario y la seguridad que los mainframes ofrecen, aspectos más que necesarios para que empresas de nivel mundial como Google, Microsoft o Ford, puedan operar sin dificultades y competir en el mundo de los negocios actual.

Si bien la tecnología de los mainframe no es algo que se encuentre demasiado visible para todos los usuarios, lo cierto es que usamos estas plataformas cada simple día de nuestras vidas a través de los múltiples servicios a los que accedemos por Internet, por ejemplo. Algo concreto en este aspecto es cuando accedemos al home banking. En la banca, al mismo tiempo que nosotros, otros cientos de miles de pedidos estarán siendo procesados por un mainframe de forma simultánea y a una velocidad increíble, tanto de clientes del banco como de personal que trabaja allí.

Otro ejemplo del uso de mainframes es la gran telaraña de Internet. Con el paso de los años hemos pasado de consultar Internet a través de una computadora en nuestra casa, a hacerlo desde cualquier dispositivo desde cualquier lugar del mundo en que nos encontremos. Si además le añadimos las nuevas tecnologías como la de Internet de las cosas, (IOT), tecnología que depende de Internet en gran medida para operar, con sus miles de sensores ubicados en cada rincón de los hogares y las ciudades, los sensores de los vehículos y toda la demás tecnología que deba ser trazada para poder conectarla con otra, debemos contar con un poder de cómputo que sólo los mainframes pueden ofrecer con seguridad y eficacia.

Estos factores hacen del mainframe una herramienta imprescindible para compañías y servicios públicos o privados que deban gestionan volúmenes de datos muy grandes en tiempo real.

Características de un mainframe

Los mainframes son enormes computadoras que son utilizadas por grandes compañías para procesar datos críticos como por ejemplo procesamiento masivo de datos para censos y otras tareas estadísticas; en la industria, con el propósito de ayudar a los ingenieros en el cálculo de datos que de otro modo llevarían mucho tiempo y personal, planificación de recursos empresariales y procesamiento de transacciones, entre muchas otras tareas.

Si bien no alcanzan a la capacidad de proceso de las supercomputadoras, lo cierto es que estas últimas son más utilizadas en el terreno de la investigación pura, ya que su costo es prohibitivo, aun para grandes empresas.

El mainframe todavía ocupa un lugar de privilegio en estos ámbitos debido principalmente a su confiabilidad y estabilidad, y por ello una de las preguntas que suelen hacerse algunos usuarios y entusiastas de la informática es porqué motivo los mainframe, una tecnología que data de los años 50, todavía es considerada como la plataforma más confiable dentro del mundo de los negocios.

Esto es debido a que si bien la tecnología de las computadoras personales ha mejorado mucho en términos de seguridad, performance y estabilidad, todavía se encuentran lejos del rendimiento y seguridad que puede ofrecer una mainframe. Para muchos especialistas en IT, los mainframes son las herramientas de proceso de datos más estables, capaces y seguras que puedan existir para llevar a cabo la tarea de procesar millones de pedidos en tiempo real.

Otro punto en el cual los mainframes sobresalen es el tema de la seguridad. Atacar a estos gigantes mediante virus es prácticamente imposible, debido a la multitud de medidas de seguridad que ofrece su sistema de permisos.

Si bien no se puede afirmar con seguridad que no existan virus para mainframe, lo cierto es que seguridad ante intrusiones que ofrecen los mainframes es lo más parecido a máxima. Esto es debido a la arquitectura interna de los mainframes, lo que hace casi imposible que un atacante pueda obtener un vulnerabilidad que pueda explotar.

Además escribirlos es una tarea increíblemente compleja, ya que por ejemplo en el caso de IBM, las únicas oportunidades que se ofrecen para aprender sobre su lenguaje ensamblador y la estructura interna de estos sistemas operativos la brinda IBM, y no es para nada barato.

Esto significa que quien intente atacar un mainframe mediante virus tendrá que obligatoriamente haber pasado por las aulas de IBM, y tal esfuerzo de tiempo y dinero lo más probable es que se oriente a cosas más rentables y seguras.

Sin embargo, no sólo la estabilidad, la seguridad y la confiabilidad o la capacidad de procesamiento hacen de los mainframes la herramienta preferida de las grandes empresas al momento de analizar y procesar sus datos. También ofrecen algunas otras características como por ejemplo la capacidad de ejecutar u hospedar múltiples sistemas operativos, es decir que pueden alojar en su interior múltiples máquinas virtuales con las cuales atender los pedidos con la mejor compatibilidad.

En este sentido, todos los mainframes de la actualidad son capaces de ejecutar múltiples instancias de ejecución de sistemas operativos de forma simultánea, lo que permite tener disponibles al mismo tiempo cientos de equipos virtuales, cada uno de ellos ejecutando tareas distintas como si estuvieran en un equipo completamente diferente.

De este modo, un solo mainframe es capaz de decenas de equipos convencionales, con el consiguiente ahorro de tiempo y costos. En la actualidad, la mayoría de los sistemas operativos proveen de esta ventaja, sin embargo, no son capaces de llevar adelante esta tarea con la eficiencia y capacidad con que las ejecuta un mainframe.

Otro punto importante de los mainframe es que ofrecen la posibilidad de añadir almacenamiento u otros dispositivos en el modo HotSwap, es decir sin la necesidad de tener que apagar el mainframe, con lo cual se perderían millones de transacciones, y por lo tanto también mucho dinero.

Otro motivo, quizás uno de los más importantes, es el costo, ya que a la larga es más económico operar un mainframe que decenas o hasta cientos de servidores de menor capacidad para realizar la misma tarea. Esto también ofrece ventajas asociadas, como por ejemplo que una aplicación que haya sido desarrollada hace ya tiempo, incluso como parte de tecnologías más antiguas, pueden ser utilizado sin siquiera se recompilado. Esto es muy común en los sistemas operativos de mainframes z/10 de IBM.

Su alta estabilidad, compatibilidad y fiabilidad permiten que los mainframes trabajen de manera ininterrumpida durante largos períodos de tiempo, con un tiempo medio entre fallos (MTBF) o “Mean Time Between Failures” que se puede medir hasta en décadas. Tal es el grado de fiabilidad de las mainframes que el personal de IT de las empresas suele hacer un arranque en frío del equipo una vez al año, casi por la necesidad psicológica de hacerlo.

Ejemplos de mainframe

Como lo ha sido por años, IBM es la principal fabricante mundial de mainframes, Sin embargo, otras compañías también disputan el terreno, como ejemplo Unisys, la cual desarrolla y fabrica sus reconocidos mainframes ClearPath Libra y Dorado, los que están basados en tecnologías MCP de Burroughs y Sperry Univac OS 1100.

Otro fabricante de mainframes importantes en el mercado son Hitachi, cuyos ingenieros desarrollaron en conjunto con IBM el mainfrmae zSeries z900 y sus diseños propios AP10000-VOS3. También se puede sumar a la lista Hewlett-Packard, quienes tienen en el mercado sistemas de mainframes llamados NonStop, así como se encuentran disponibles los mainframes Fujitsu BS2000 y GS21 y los mainframe de los fabricantes NEC con ACOS.

Con respecto a los tipos de mainframe que podemos encontrar en el mercado, varía de acuerdo al éxito del plan económico del país en el que se encuentra la empresa que desea operar un mainframe. Es por ello que podemos encontrar soluciones de mainframes basados en procesadores de uso comercial como por ejemplo el Intel Xeon, es decir los que podemos encontrar en las tiendas especializadas en informática, y por lo tanto más económicos, hasta soluciones de mainframes de desarrollos y fabricación propios, como las gamas altas de NEC o IBM.

Principales sistemas operativos de mainframes

SI bien la competencia durante muchos años por dominar el terreno de los mainframe ha sido dura y todavía quizás no ha terminado, se vislumbra un ganador seguro, IBM, el mismo creador del concepto de mainframe, quienes ya llevan algunos años en la delantera del desarrollo y venta de este tipo de equipos.

Pero además del hardware, un mainframe necesita de un sistema operativo que se encuentre a la altura de poder gestionar todo los datos que se le ingresan, sin margen de error y con la mayor estabilidad posible.

En este sentido, cabe destacar que cada fabricante de mainframe dota a sus equipos de un sistema operativo para mainframes de propio desarrollo. Hoy en día, al ser los más utilizados los mainframes de IBM, el sistema operativo para mainframes también más utilizado es el llamado System Z.

Sin embargo, existen otros equipos y sistemas operativos para mainframes en el mercado, siendo los principales lo que se mencionan en la lista que se podemos ver inmediatamente debajo de estas líneas.

IBM i: Este desarrollo es un sistema operativo basado en EBCDIC utilizado en equipos IBM Systems Power y en IBM PureSystems. Básicamente se trata de la versión actualizada del sistema operativo anteriormente denominado i5/OS, el cual originalmente era llamado OS/400 cuando se introdujo en los computadores AS/400 en el año 1988.

Linux para System z: Esta nombre se utiliza es denominar al sistema operativo Linux compilado para poder ser ejecutado en mainframes de IBM, particularmente en los equipos de las familias de System z. Cabe destacar que también es conocido como “Linux en zEntreprise 196”, “Linux en System z9”, “Linux en System z10” y otros nombres.

UNIX®: Unix es un sistema operativo que ofrece múltiples ventajas en los mainframes en los que se utiliza, ya que se trata de un sistema operativo portable, multitarea y multiusuario. Unix comenzó a desarrollarse en 1969 con el propósito de ejecutarse en un mainframe General Electric GE-645.

z/OS: Este es el sistema operativo con el que se equipa a todos las mainframes de IBM en la actualidad. Su origen se remonta hasta el sistema MVT, desarrollado en 1967, al cual le siguió MVS en el año 1974. Este último incorporaba muchas ventajas con respecto a su antecesor. De allí al OS/390 en al año 1995 hasta finalmente alcanzar la denominación z/OS en el año 2000.

z/TPF: Este es un sistema operativo desarrollado por IBM para los mainframes de la familia System z9 y zSeries cuya principal característica es que se ejecuta en tiempo real. TPF deriva del término “Transaction Processing Facility”. z/TPF fue desarrollado principalmente para poder procesar alto volumen de datos y transacciones a través de redes distribuidas en poco tiempo. Cabe destacar que el sistema z/TPF más avanzado es capaz de alcanzar una velocidad de proceso de hasta 10.000 transacciones por segundo.

z/VM: Es un sistema operativo para máquinas virtuales desarrollado por IBM en el año 2000 basado en los conceptos de los sistemas operativos CP/CMS operando en un System/360-67. z/VM se ejecuta en la actualidad sobre la familia de mainframes System z. Cabe destacar que z/VM puede ser utilizado para soportar hasta cientos de máquinas virtuales Linux.

v/VSE: (Virtual Storage Extended: Básicamente se trata de un sistema operativo para mainframes IBM, derivado del DOS/360 desarrollado para equipos de menores recursos.

Diferencia entre Mainframe y supercomputadora

Si bien ambos tipos de computadoras, los mainframe y las supercomputadoras, son grandes y complejas y son capaces de realizar cálculos a velocidades increíbles y a simple vista pueden parecer tipos de computadoras muy similares entre sí por ofrecer gran capacidad de proceso y almacenamiento, lo cierto es que existen algunas diferencias que las hacen particularmente eficaces en distintos tipos de ámbitos.

Los mainframes son excelentes en el ámbito del proceso de las transacciones de volúmenes de datos que requieren operaciones de enteros con gran confiabilidad, como por ejemplo, las finanzas. Esto es así debido a que los mainframes fueron desarrollados para ofrecer altos niveles de confiabilidad en el proceso de datos a alta velocidad, y si bien tienen muchas veces que acceder a bases de datos externas, siempre respetará que los valores que se manejan no se corrompan en ninguna fase de su proceso, ya que la mayoría de las veces son esenciales para que el comercio y la banca sigua funcionando como los conocemos.

En cambio, las supercomputadoras han sido desarrolladas con el propósito de maximizar la capacidad de procesamiento de cálculos. Es por ello que las supercomputadoras brillan en el ámbito militar, la investigación científica y la ingeniería. Para que esto ocurra, las supercomputadoras explotan el concepto de paralelismo masivo instalando miles de procesadores de alta capacidad y velocidad.

A pesar de estas diferencias, la brecha tecnológica entre mainframes y supercomputadoras en la actualidad es bastante difícil de ver. Esto es así debido que hasta inicios de la década de 1990, la mayoría de las supercomputadoras se basaban en una arquitectura de mainframe con extensiones de supercomputación.

En este sentido, un claro ejemplo de ello es la supercomputadora de vector HITAC S-3800, desarrollada por el gigante Hitachi, la cual era compatible con los mainframes System/370 desarrollados por la americana IBM, y que además podía correr el sistema operativo Hitachi VOS3, el cual en realidad era un fork del SO de IBM MVS. Esto significa que el Hitachi S-3800 puede ser considerado tanto una supercomputadora como un mainframe.

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