Розділ Мережеві операційні системи План



Скачати 90.61 Kb.

Дата конвертації19.06.2017
Розмір90.61 Kb.

Розділ 2. Мережеві операційні системи
План
1. Визначення мережевих операційних систем
2. Функціональні компоненти мережевої ОС
3. Однорангові та серверні мережеві операційні системи
4. Вимоги до сучасних ОС
Визначення мережевих операційних систем
Операційна система комп'ютерної мережі багато в чому аналогічна ОС автономного комп'ютера — вона також є комплексом взаємозв'язаних програм, який забезпечує зручність роботи користувачам і
програмістам шляхом надання ним деякої віртуальної обчислювальної системи, і реалізує ефективний спосіб розділення ресурсів між безліччю виконуваних в мережі процесів.
Комп'ютерна мережа — це набір комп'ютерів, зв'язаних комунікаційною системою і забезпечених відповідним програмним забезпеченням, яке дозволяє користувачам мережі діставати доступ до ресурсів цього набору комп'ютерів. Мережу можуть утворювати комп'ютери різних типів, якими можуть бути невеликі мікропроцесори, робочі станції, міні-комп'ютери, персональні комп'ютери або суперкомп'ютери. Комунікаційна система може включати кабелі, комутатори, маршрутизатори і інші
пристрої, що забезпечують передачу повідомлень між будь-якою парою комп'ютерів мережі.
Комп'ютерна мережа дозволяє користувачеві працювати зі своїм комп'ютером як з автономним і додає до цього можливість доступу до інформаційних і апаратних ресурсів інших комп'ютерів мережі.
При організації мережевої роботи операційна система грає роль інтерфейсу, що екранує від користувача всі деталі низькорівневих програмно-апаратних засобів мережі. Наприклад, замість числових адрес комп'ютерів мережі, таких як Мас-адрес і IP-адреса, операційна система комп'ютерної мережі дозволяє
оперувати зручними для запам'ятовування символьними іменами. В результаті в представленні
користувача мережа з її безліччю складних і заплутаних реальних деталей перетворюється на досить зрозумілий набір ресурсів, що розділяються.
Мережева ОС надає користувачеві деяку віртуальну обчислювальну систему, працювати з якою набагато простіше, ніж з реальною мережевою апаратурою. В той же час ця віртуальна система не повністю приховує розподілену природу свого реального прототипу, тобто є віртуальною мережею.
При використанні ресурсів комп'ютерів мережі користувач мережевої ОС завжди пам'ятає, що він має
справу з мережевими ресурсами і що для доступу до них потрібно виконати деякі особливі операції,
наприклад відображувати видалений каталог, що розділяється, на вигадану локальну букву дисковода або поставити перед ім'ям каталога ще і ім'я комп'ютера, на якому той розташований. Користувачі
мережевої ОС зазвичай мають бути в курсі того, де зберігаються їх файли, і повинні використовувати явні команди передачі файлів з однієї машини на іншу.
Функціональні компоненти мережевої ОС
На мал. 2.1 показані основні функціональні компоненти мережевої ОС:
1.
засоби управління локальними ресурсами комп'ютера реалізують всі функції ОС автономного комп'ютера (розподіл оперативної пам'яті між процесами, планерування і диспетчеризацію
процесів, управління процесорами в мультипроцесорних машинах, управління зовнішньою пам'яттю, інтерфейс з користувачем і т. д.);
2.
мережеві засоби, у свою чергу, можна розділити на три компоненти:

засоби надання локальних ресурсів і послуг в загальне користування
серверна частина ОС'

засоби запиту доступу до видалених ресурсів і послуг — клієнтська частина ОС;

транспортні засоби ОС, які спільно з комунікаційною системою забезпечують передачу повідомлень між комп'ютерами мережі.
У мережу
Мал. 2.1. Функціональні компоненти мережевої ОС
Сукупність серверної і клієнтської частин ОС, що надають доступ до конкретного типа ресурсу комп'ютера через мережу, називається мережевою службою.
Говорять, що мережева служба надає користувачам мережі деякий набір послуг. Ці послуги інколи називають також мережевим сервісом .
Кожна служба пов'язана з певним типом мережевих ресурсів і/або певним способом доступу до цих ресурсів. Наприклад, служба друку забезпечує доступ користувачів мережі до принтерів мережі, що розділяються, і надає сервіс друку, а поштова служба надає доступ до інформаційного ресурсу мережі —
електронних листів. Способом доступу до ресурсів відрізняється, наприклад, служба видаленого доступу — вона надає користувачам комп'ютерної мережі доступ до всіх її ресурсів через комутовані
телефонні канали. Для діставання видаленого доступу до конкретного ресурсу, наприклад до принтера,
служба видаленого доступу взаємодіє із службою друку. Найбільш важливими для користувачів мережевих ОС є файлова служба і служба друку.
Серед мережевих служб можна виділити такі, які орієнтовані не на простого користувача, а на адміністратора. Такі служби використовуються для організації роботи мережі.
Мережеві служби за своєю природою є клієнт-серверними системами. Оскільки при реалізації будь-якого мережевого сервісу природно виникає джерело запитів (клієнт) і виконавець запитів (сервер), то і будь- яка мережева служба містить в своєму складі дві несиметричні частини — клієнтську і серверну.
Мережева служба може бути представлена в операційній системі або обома (клієнтською і серверною)
частинами, або лише одній з них.
Мережева операційна система
Засоби управління локальними ресурсами
Мережеві засоби
Серверна частина
Клієнтська частина
Транспортні засоби

Принциповою різницею між клієнтом і сервером є те, що ініціатором виконання роботи мережевою службою завжди виступає клієнт, а сервер завжди знаходиться в режимі пасивного чекання запитів.
Наприклад, поштовий сервер здійснює доставку пошти на комп'ютер користувача лише під час вступу запиту від поштового клієнта.
Звичайна взаємодія між клієнтською і серверною частинами стандартизується, так що один тип сервера може бути розрахований на роботу з клієнтами різного типа, реалізованими різними способами і,
можливо, різними виробниками. Єдина умова для цього — клієнти і сервер повинні підтримувати загальний стандартний протокол взаємодії.
На практиці склалося декілька підходів до побудови мережевих операційних систем, що розрізняються глибиною впровадження мережевих служб в операційну систему :

мережеві служби глибоко вбудовані до ОС;

мережеві служби об'єднані у вигляді деякого набору — оболонки

мережеві служби виробляються і поставляються у вигляді окремого продукту.
Розробники мережевих ОС вважають найбільш ефективним підхід, при якому мережева ОС з самого початку роботи над нею замислюється і проектується спеціально для роботи в мережі. Мережеві функції
у цих ОС глибоко вбудовуються в основні модулі системи, що забезпечує її логічну стрункість, простоту експлуатації і модифікації, а також високу продуктивність. Поважно, що при такому підході відсутня надмірність. Якщо всі мережеві служби добре інтегровані, тобто розглядаються як невід'ємні частини
ОС, то всі внутрішні механізми такої операційної системи можуть бути оптимізовані для виконання мережевих функцій.
Інший варіант реалізації мережевих служб — об'єднання їх у вигляді деякого набору (оболонки), при цьому всі служби такого набору мають бути між собою погоджені, тобто в своїй роботі вони можуть звертатися один до одного, можуть мати в своєму складі загальні компоненти, наприклад загальну підсистему аутентифікації користувачів або єдиний призначений для користувача інтерфейс. Для роботи оболонки необхідна наявність деякої локальної операційної системи, яка б виконувала звичайні функції,
необхідні для управління апаратурою комп'ютера, і в середовищі якої виконувалися б мережеві служби,
складові цю оболонку. Оболонка є самостійним програмним продуктом і, як всякий продукт, має назву,
номер версії і інші відповідні характеристики.
Одна і та ж оболонка може призначатися для роботи над абсолютно різними операційними системами. У
таких випадках оболонка повинна будуватися з врахуванням специфіки тієї операційної системи, над якою вона працюватиме. Так LAN Server, наприклад, існує в різних варіантах: для роботи над операційними системами VAX VMS, VM, OS/400, AIX, OS/2.
Мережеві оболонки часто підрозділяються на клієнтських і серверних. Оболонка, яка переважно містить клієнтські частини мережевих служб, називається клієнтською. Наприклад, типовим набором програмного забезпечення робочої станції в мережі NetWare є система MS-DOS зі встановленою над нею клієнтською оболонкою NetWare, файлової служби, що складається з клієнтських частин, і служби друку,
а також компонента, що підтримує призначений для користувача інтерфейс.
Мережеві оболонки створюються як для локальних, так і для мережевих операційних систем.
Існує і третій спосіб реалізації мережевої служби — у вигляді окремого продукту. Наприклад, сервер видаленого управління WinFrame — продукт компанії Citrix — призначений для роботи в середовищі
Windows NT. Він доповнює можливості вбудованого в Windows NT сервера видаленого доступу Remote

Access Server. Аналогічну службу видаленого доступу для NetWare також можна придбати окремо,
купивши програмний продукт
NetWare Connect.
З часом мережева служба може отримати різні форми реалізації. Так, наприклад, компанія Novell планує
поставляти довідкову службу NDS, спочатку вбудовану до мережевої ОС NetWare, для інших ОС. Для цього служба NDS буде переписана у вигляді окремих продуктів, кожен з яких зважатиме на специфіку відповідної ОС. Вже є версії NDS для роботи в середовищах SCO UNIX і HP-UX, Solaris 2.5 і Windows
NT.
Однорангові та серверні мережеві операційні системи
Залежно від того, як розподілені функції між комп'ютерами мережі, вони можуть виступати в трьох різних ролях:

комп'ютер, що займається виключно обслуговуванням запитів інших комп'ютерів, грає роль
виділеного сервера мережі;

комп'ютер, що поводиться із запитами до ресурсів іншої машини, виконує роль клієнтського
вузла

комп'ютер, що поєднує функції клієнта і сервера, є одноранговим вузлом.
Вочевидь, що мережа не може складатися лише з клієнтських або лише з серверних вузлів. Мережа, яка реабілітує своє призначення і що забезпечує взаємодію комп'ютерів, може бути побудована по одній з трьох наступних схем:

мережа на основі однорангових вузлів — однорангова мережа

мережа на основі клієнтів і серверів — мережа з виділеними серверами;

мережа, що включає вузли всіх типів, — гібридна мережа.
Кожна з цих схем володіє своїми достоїнствами і недоліками, що визначають їх сфери застосування.
У однорангових мережах всі комп'ютери рівні в можливостях доступу до ресурсів один одного. Кожен користувач може по своєму бажанню оголосити який-небудь ресурс свого комп'ютера таким, що розділяється, після чого інші користувачі можуть його використовувати. У однорангових мережах на всіх комп'ютерах встановлюється така операційна система, яка надає всім комп'ютерам в мережі потенційно рівні можливості. Мережеві операційні системи такого типа називаються одноранговими ОС. Вочевидь,
що однорангові ОС повинні включати як серверні, так і клієнтські компоненти мережевих служб.
Прикладами однорангових ОС можуть служити LANtastic, Personal Ware, Windows for Work¬groups,
Windows NT Workstation, Windows 95/98.
При потенційному рівноправ'ї всіх комп'ютерів в однорангової мережі часто виникає функціональна несиметрична. Зазвичай в мережі є користувачі, які не бажають надавати свої ресурси в спільне користування. В такому разі серверні можливості їх операційних систем не активізуються і комп'ютери виконують роль «чистих» клієнтів .
В той же час адміністратор може закріпити за деякими комп'ютерами мережі лише функції по обслуговуванню запитів останніх комп'ютерів, перетворивши їх таким чином в «чисті» сервери, за якими не працюють користувачі. У такій конфігурації однорангові мережі стають схожі на мережі з виділеними серверами, але це лише зовнішня схожість — між цими двома типами мереж залишається істотна внутрішня відмінність.
Спочатку в однорангових мережах спеціалізація ОС не залежить від того, яку функціональну роль виконує комп'ютер — клієнта або сервера. Зміна ролі комп'ютера в однорангової
мережі досягається за рахунок того, що функції серверної або клієнтської частин просто не використовуються.
Однорангові мережі простіше в організації і експлуатації, за цією схемою організується робота в невеликих мережах, в яких кількість комп'ютерів не перевищує 10-20. В цьому випадку немає
необхідності у вживанні централізованих засобів адміністрування — декільком користувачам неважко домовитися між собою про перелік ресурсів, що розділяються, і паролі доступу до них.
Проте у великих мережах засобу централізованого адміністрування, зберігання і обробки даних, а особливо захисту даних стають необхідними, і такі можливості легко забезпечити в мережах з виділеними серверами.
У мережах з виділеними серверами використовуються спеціальні варіанти мережевих ОС, які
оптимізовані для роботи в ролі серверів і називаються серверними ОС. Призначені для користувача комп'ютери в цих мережах працюють під управлінням клієнтських ОС.
Спеціалізація операційної системи для праці сервером є природним способом підвищення ефективності
серверних операцій. Необхідність такого підвищення часто відчувається вельми гостро, особливо в крупній мережі. При існуванні в мережі сотень або навіть тисяч користувачів інтенсивність запитів до спільно використовуваних ресурсів може бути дуже великою, і сервер повинен справлятися з цим потоком запитів без великих затримок.
Очевидним вирішенням цієї проблеми є використання як сервер комп'ютера з потужною апаратною платформою і операційною системою, оптимізованою для серверних функцій.
Чим менше функцій виконує ОС, тим більше ефективно можна їх реалізувати, тому для оптимізації
серверних операцій розробники ОС вимушені утискати деякі інші її функції, причому інколи аж до повного їх відкидання.
Такі серверні ОС забезпечуються розвиненим графічним призначеним для користувача інтерфейсом і
підтримують універсальний API. Це зближує їх з одноранговими операційними системами, але існує
декілька відмінностей, які виправдовують віднесення їх до класу серверних ОС:
• підтримка потужних апаратних платформ, у тому числі мультипроцесорних;
• підтримка великого числа одночасно виконуваних процесів і мережевих з'єднань;
• включення до складу ОС компонентів централізованого адміністрування мережі
(наприклад, довідкової служби або служби аутентифікації і авторизації користувачів мережі);
• ширший набір мережевих служб.
Клієнтські операційні системи в мережах з виділеними серверами зазвичай звільнені від серверних функцій, що значно спрощує їх організацію. Розробники клієнтських ОС приділяють основну увагу призначеному для користувача інтерфейсу і клієнтським частинам мережевих служб.
Найбільш прості
клієнтські ОС підтримують лише базові мережеві служби — зазвичай файлову службу і службу друку. В
той же час існують так звані універсальні клієнти, які підтримують широкий набір клієнтських частин,
що дозволяють їм працювати практично зі всіма серверами мережі.
Багато компаній, які розробляють мережевих ОС, випускають два варіанти однієї і тієї ж операційної
системи. Один варіант призначений для праці серверною ОС, а інший — як клієнтська. Ці варіанти найчастіше засновані на одному і тому ж базовому коді, але відрізняються набором служб і утиліт, а також параметрами конфігурації, деякі з яких встановлюються за умовчанням і не піддаються зміні.

Наприклад, операційна система Windows NT випускається у варіанті для робочої станції — Windows NT
Workstation — і у варіанті для виділеного сервера — Windows NT Server. Обоє ці варіанту операційної
системи включають клієнтські і серверні частини багатьох мережевих служб.
У великих мережах разом із стосунками клієнт-сервер зберігається необхідність і в однорангових зв'язках, тому такі мережі найчастіше будуються за гібридною схемою .
Вимоги до сучасних ОС
Головною вимогою, що пред'являється до операційної системи, є виконання нею основних функцій ефективного управління ресурсами і забезпечення зручного інтерфейсу для користувача і прикладних програм. Сучасна ОС, як правило, повинна підтримувати мультипрограмну обробку, віртуальну пам'ять,
свопінг, багатовіконний графічний інтерфейс користувача, а також виконувати багато інших необхідних функцій і послуги.
Окрім цих вимог функціональної повноти до операційних систем пред'являються не менш важливі експлуатаційні вимоги, які перераховані нижче.

Розширюваність. Тоді як апаратна частина комп'ютера застаріває за декілька років, корисне життя операційних систем може вимірюватися десятиліттями. Прикладом може служити ОС UNIX.
Тому операційні системи завжди змінюються з часом еволюційно, і ці зміни значиміші, ніж зміни апаратних засобів. Зміни ОС зазвичай полягають в придбанні нею нових властивостей, наприклад підтримці нових типів зовнішніх пристроїв або нових мережевих технологій. Якщо код ОС написаний таким чином, що доповнення і зміни можуть вноситися без порушення цілісності системи, то таку ОС називають розширюваною.
Розширюваність досягається за рахунок модульної структури ОС, при якої програми будуються з набору окремих модулів, що взаємодіють лише через функціональний інтерфейс.

Переносимість. У ідеалі код ОС повинен легко переноситися з процесора одного типа на процесор іншого типа і з апаратної платформи (які розрізняються не лише типом процесора,
але і
способом організації всієї апаратури комп'ютера) одного типа на апаратну платформу іншого типа.
Переносимі ОС мають декілька варіантів реалізації для різних платформ, таку властивість ОС називають також багатоплатформенністю.

Сумісність. Існує декілька «довгоживучих» популярних операційних систем (різновиди UNIX,
MS-DOS, Windows 3.x, Windows NT, OS/2), для яких напрацьована широка номенклатура додатків. Деякі
з них користуються широкою популярністю. Тому для користувача, перехідного по тих або інших причинах з однією ОС на іншу, дуже приваблива можливість запуску в новій операційній системі
звичного застосування. Якщо ОС має засоби для виконання прикладних програм, написаних для інших операційних систем, то про неї говорять, що вона володіє сумісністю з цими ОС. Слід розрізняти сумісність на рівні двійкових код і сумісність на рівні вихідних текстів. Поняття сумісності включає
також підтримку призначених для користувача інтерфейсів інших ОС.

Надійність і відмовостійкість. Система має бути захищена як від внутрішніх, так і від зовнішніх помилок, збоїв і відмов. Її дії мають бути завжди передбаченими, а додатки не повинні мати можливості
завдавати шкоди ОС. Надійність і відмово стійкість ОС перш за все визначаються архітектурними рішеннями, покладеними в її основу, а також якістю її реалізації (відлагодженого коду). Крім того,
поважно, чи включає ОС програмну підтримку апаратних засобів забезпечення відмовостійкості, таких,
наприклад, як дискові масиви або джерела безперебійного живлення.
Висновки

 Термін «мережева операційна система» використовується в двох значеннях: по-перше, як сукупність ОС всіх комп'ютерів мережі і, по-друге, як ОС окремого комп'ютера, здатного працювати в мережі.
 До основних функціональних компонентам мережевої ОС відносяться засоби управління локальними ресурсами і мережеві засоби. Останні, у свою чергу, можна розділити на три компоненти: засоби надання локальних ресурсів і послуг в загальне користування — серверна частина ОС, засоби запиту доступу до видалених ресурсів і послуг — клієнтська частина ОС
(редіректор) і транспортні засоби ОС, які спільно з комунікаційною системою забезпечують передачу повідомлень між комп'ютерами мережі.
 Сукупність серверної і клієнтської частин, що надають доступ до конкретного типа ресурсу комп'ютера через мережу, називається мережевий службой. Мережева служба надає
користувачам мережі набір послуг — мережевий сервіс. Кожна служба пов'язана з певним типом мережевих ресурсів і/або певним способом доступу до цих ресурсів.
Найбільш важливими для користувачів мережевих ОС є файлова служба і служба друку. Мережеві служби можуть бути або глибоко вбудовані до ОС, або об'єднані у вигляді деякої оболонки, або поставлятися у вигляді
окремого продукту.
 Залежно від того, як розподілені функції між комп'ютерами мережі, вони можуть виступати в трьох різних ролях. Комп'ютер, що займається виключно обслуговуванням запитів інших комп'ютерів, грає роль відокремленного сервера мережі. Комп'ютер, що поводиться із запитами до ресурсів іншої машини, виконує роль клієнтського вузла.
Комп'ютер, що поєднує функції
клієнта і сервера, є одноранговим вузлом.
 Однорангові мережі складаються лише з однорангових вузлів. При цьому усі Комі'ют ери з мережі мають потенційно рівні можливості. Однорангові ОС включають як серверні, так і
клієнтські компоненти мережевих служб. Однорангові мережі простіше в організації і
експлуатації, за цією схемою організується робота в невеликих мережах, в яких кількість комп'ютерів не перевищує 10-20.
 Головною вимогою, що пред'являється до операційної системи, є виконання нею основних функцій ефективного управління ресурсами і забезпечення зручного інтерфейсу для користувача
і прикладних програм. Сучасна ОС, як правило, повинна підтримувати мультипрограмну обробку, віртуальну пам'ять, свопінг, багатовіконний графічний інтерфейс користувача, а також виконувати багато інших необхідних функцій і послуги. А також ОС повинна бути розширюваною, переносимо, сумісною, надійною та відмовостійкою.
Контрольні запитання до лекції:
1. Що таке комп’ютерна мережа?
2. На вашу думку чи є перевага в роботі за комп’ютером, який підключений до мережі? Поясніть відповідь.
3. Який мінімум функціональних можливостей треба додати до локальної ОС, аби вона стала мережевою?
4. Назвіть функціональні компоненти мережевої ОС
5. Дайте визначення поняттям мережева служба, мережевий сервіс.
6. Перерахуєте основні мережеві служби. Які з них, як правило, вбудовані в операційну систему?
7. Поясніть різницю між мережевими службами, що глибоко вбудовані до ОС та мережевими службами об'єднаними у вигляді оболонки.
8. Можливо таке, що мережева оболонка працюватиме над мережевою ОС?
9. Що таке «виділений сервер мережі», «клієнтський вузел», «одноранговий вузел»?
10. Поясніть принцип роботи однорангових мереж.
11. Назвіть переваги та недоліки мереж з виділеним сервером.
12. Перерахуйте головні вимоги до сучасних ОС


Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал