Файл: Сетевые операционные системы(Структура сетевой операционной системы).pdf

Введение

Итак, начнем по порядку, чтобы понимать хоть как то чем является сетевая ОС, нужно знать что из себя представляет простая операционная система.

Операционная система – это совокупность обрабатывающих и управляющих программ, которые являются необходимыми для дальнейшего управления устройствами компьютера, а также граммотного распределения вычислительных ресурсов между процессами и организации надежного вычисления. Данный термин может быть применим к большей части всех современных операционных систем. Известно, что в структуре обыкновенной вычислительной системы ОС занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, встроенными (по умолчанию) программами — с одной стороны и прикладными программами с другой. Создание программного обеспечения для ОС позволяет отталкиваться от деталей выполнения и функционирования устройств, предоставляя минимальный набор функции.

В большом количестве вычислительных систем ОС являются главной, наиболее важной и единственной частью системного ПО. Еще с 1991-х наиболее часто используемыми операционными системами являются ОС семейства Майкрософт, Виндовс и системы класса Люнекс.

Теперь обратимся к понятию сетевая ОС. Сетевая ОС - это операционная система со встроенными возможностями для работы в компьютерных сетях. К таким возможностям можно отнести:

1. поддержку сетевых протоколов
2. поддержку сетевого оборудования
3. поддержку маршрутизации протоколов
4. поддержку фильтра сетевого трафика
5. поддержку доступа к удалённым ресурсам, таким как принтеры, диски и т. п. по сети
6. поддержку сетевых протоколов авторизации
7. а также наличие служб, предоставляющих пользователям удаленный доступ к различному оборудованию что очень удобно.

Таким образом, сетевые операционные системы будут являться основой для любой вычислительной сети. Не забываем, что каждый компьютер в сети в значительной степени автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимается общность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. Проще говоря, сетевая операционная система является отдельной системой отдельного компьютера, способная обеспечивать ему возможность работы в сети.

Глава 1. Сетевые операционные системы

1.1. Структура сетевой операционной системы

Сетевая ОС является основой для любой вычислительной сети. Как было сказано во введении, каждый компьютер в сети автономен и именно поэтому под сетевой ОС в широком смысле принято понимать набор операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих между собой с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам, которые называют протоколами. Рассматривая в узком смысле, сетевая ОС будет являться операционной системой отдельного компьютера, обеспечивающей ему возможность работать в сети.

Опираясь на структуру, приведенную в приложении 1, в сетевой ОС отдельного компьютера можно рассмотреть несколько частей:

1.Свойства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения ОЗУ между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления программами, управления различными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.

2.Средства собственных данных: предоставление в общее пользование серверной части. Данные средства организовывают блокировку файлов и записей, ведение справочников имен сетевых ресурсов, обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных,а также управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.

3. Запрос доступа к различным удаленным серверам и услугам – клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть организовывает распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей. Клиентская часть в свою очередь осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.

4. Коммуникации ОС. Благодаря помощи этих средств, происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть отвечает за адресацию и буферизацию сообщений, за направления маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., таким образом, являясь средством транспортировки сообщений.

Рассматривая более пристально клиентское програмное обеспечение, стоит отметить, что для работы с сетью на клиентских рабочих серверах должно быть установлено программное обеспечение(ПО). Это ПО позволяет обеспечивать доступ к ресурсам, находящимся на сетевом сервере. Тремя самыми важными компонентами клиентского ПО являются редиректоры (redirector), распределители (designator) и имена UNC (UNC pathnames).

Остановимся подробнее. Редиректор – сетевое ПО, которое способно обеспечивать запросы ввода/вывода для удаленных файлов, именованных каналов или почтовых слотов, а также переназначает их сетевым сервисам другого компьютера. Редиректор перехватывает иходящие запросы, поступающие от приложений, и проверяет их. Всего существуют два типа редиректоров, используемых в сети:

- клиентский редиректор (client redirector),

- серверный редиректор (server redirector).

Оба редиректора функционируют на высоком уровне модели OSI. Когда пользователь отправляет запрос к сетевому приложению или службе, редиректор, образно говоря, перехватывает этот запрос и проверяет, является ли ресурс локальным (а именно находящимся на запрашивающем компьютере) или удаленным (находящимся в сети). Если редиректор соглашается, что это локальный запрос, то, непосредственно, отправляется запрос главному процессору для быстрой обработки. Если же запрос был предназначен для сети, редиректор направляет запрос по сети к соответствующему компьютеру. По сути, редиректоры скрывают от пользователя сложность доступа к сети. После того как сетевой ресурс определился, пользователи могут получить к нему доступ без выяснения его местоположения.

Распределитель (designator) является непосредственной частью программного обеспечения, отвечающей за присвоение букв накопителя (drive letter) как локальным, так и удаленным сетевым устройствам или разделяемым дисководам, что помогает во взаимодействии с сетевыми ресурсами. Когда между сетевым ресурсом и буквой локального накопителя создана схожесть, известная также как отображение дисковода (mapping a drive), распределитель отслеживает присвоение такой буквы дисковода сетевому ресурсу. Затем, пользователь или приложение получают доступ к диску и распределитель заменяет букву дисковода на сетевой адрес ресурса, прежде чем запрос будет послан редиректору.

Отметим, что редиректор и распределитель не единственные методы распределения ресурсов есть и другие, используемые для доступа к сетевым ресурсам. Большое количество современных сетевых ОС, так же как и Windows 95, 98, NT, распознают имена UNC (Universal Naming Convention). UNC - это стандартный способ наименования сетевых ресурсов. Такие имена имеют следующую форму: \\Имя_сервера\имя_ресурса. С UNC могут работать приложения и утилиты командной строки, использующие имена UNC вместо отображения сетевых дисков.

1.2.Классы сетей сетевых операционных систем

Продолжая разговор о стевых ОС, стоит отметить, что в них существует несколько видов классов в зависимости от того, как разделяются функции между компьютерами сети, сетевыми операционными системами, следовательно, и сети делятся на два класса: одноранговые и двухранговые (см.Приложение 2). Вторые обычно называют частями с выделенными серверами.

Если компьютер может давать свои ресурсы другим пользователям сети, то он играет роль сервера. При этом компьютер, обращающийся к ресурсам другого устройства, является клиентом. Как сказано ранее, компьютер, работающий в сети, должен выполнять функции либо клиента, либо сервера, либо выполнять сразу обе эти функции. Если выполнение каких-либо серверных функций является главным назначением компьютера (например, возможность предоставления файлов в общее пользование всем пользователям сети, или организация общего использования факса, или предоставление всем пользователям сети возможности запуска на данном компьютере своих приложений), то этот компьютер смело может называться выделенным сервером. Все будет зависеть от того, какой ресурс сервера является разделяемым: он может называться файл-сервером, факс-сервером, принт-сервером, сервером приложений и т.д. Из вышесказанного следует, что на выделенных серверах лучше устанавливать ОС, специально оптимизированную для выполнения тех или иных серверных задач. Именно поэтому в сетях с выделенными серверами, как правило, чаще используются сетевые ОС, в состав которых входит несколько различных вариантов ОС, отличающихся возможностями серверных частей. Например, сетевая ОС Novell NetWare имеет серверный вариант, предназначающийся для работы в качестве файл-сервера, а также варианты оболочек для рабочих станций с различными локальными ОС, причем эти оболочки выполняют исключительно функции клиента. Еще одним примером ОС, ориентированной на построение сети с выделенным сервером, может служить операционная система Windows NT. В отличие от NetWare, оба варианта данной сетевой ОС - Windows NT Server (для выделенного сервера) и Windows NT Workstation (для рабочей станции) - могут поддерживать функции и клиента и сервера. Но серверный вариант Windows NT имеет больше возможностей для предоставления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети, потому что способен выполнять наиболее широкий набор функций, поддерживает большее количество одновременных соединений с клиентами, выполняет централизованное управление сетью и имеет более развитые технологии защиты.

Выделенный сервер, как правило, не принято использовать в качестве компьютера для выполнения текущих задач, которые не могут быть связаны с его главным назначением, так как это заметно уменьшит производительность его работы как сервера. В связи с такими соображениями, в ОС Novell NetWare на серверной части возможность выполнения обычных прикладных программ вообще не предусмотрена, то есть сервер не содержит в себе клиентской части, а на рабочих станциях полностью отсутствуют серверные компоненты. Однако, в других сетевых ОС функционирование на выделенном сервере клиентской части вполне возможно. Так, например, под управлением Windows NT Server в идеале должны запускаться обычные программы локального пользователя, которые смело могут потребовать выполнения клиентских функций ОС при появлении запросов к ресурсам других компьютеров сети. Заметим, при этом рабочие станции, на которых установлена ОС Windows NT Workstation, могут выполнять функции невыделенного сервера. Важно знать, несмотря на то, что в сети с выделенным сервером все компьютеры в общем случае могут выполнять одновременно роли и сервера, и клиента, эта сеть функционально не симметрична: аппаратно и программно в ней реализованы два типа компьютеров - одни, в большей степени ориентированные на выполнение серверных функций и работающие под управлением специализированных серверных ОС, а другие - в основном выполняющие клиентские функции и работающие под управлением соответствующего этому назначению варианта ОС. Функциональная несимметричность, как правило, вызывает и несимметричность аппаратуры - для выделенных серверов используются более мощные машины с большими объемами ОЗУ. Таким образом, функциональная несимметричность в сетях с выделенным сервером сопровождается несимметричностью операционных систем (специализация ОС) и аппаратной несимметричностью (специализация компьютеров).

В одноранговых сетях все компьютеры равны в правах доступа к ресурсам друг друга. Каждый пользователь может по собственному желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего остальные пользователи могут его использовать. В таких сетях на всех компьютерах устанавливается одна и та же ОС, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности. Одноранговые сети могут быть построены, например, на базе ОС LANtastic, Personal Ware, Windows for Workgroup, Windows NT Workstation. В одноранговых сетях тоже может возникнуть функциональная несимметричность: одни пользователи не хотят разделять свои ресурсы с другими (в таком случае их компьютеры выполняют роль клиента), а за другими компьютерами администратор установил только функции по организации совместного использования ресурсов, а значит, они являются серверами, в третьем случае, когда локальный пользователь не против использования его ресурсов и сам не исключает возможности обращения к другим компьютерам.