Файл: Сетевые операционные системы (Планирование процессов)).pdf
Добавлен: 03.04.2023
Просмотров: 352
Скачиваний: 1
В большинстве ОС алгоритмы планирования основаны на механизмах как квантования, так и приоритетов. Как пример, в основе планирования механизм квантования, но величина кванта и/или порядок выбора процесса из очереди готовых определяется приоритетами процессов.
Также можно выделить и два основных типа процедур планирования процессов - вытесняющие (preemptive) и невытесняющие (non-preemptive). Невытесняющая многозадачность — это такой способ планирования процессов, при котором активный процесс выполняется до тех пор, пока он по собственной инициативе, не отдаст управление планировщику операционной системы выбирающему из очереди другой, готовый к выполнению процесс. Программист обязан в таком случае обеспечить "дружественное" отношение своей программы к остальным одновременно выполняемым программам, отдавая по возможности им управление. Крайним проявлением "недружественности" приложения является его зависание, приводящее к общему краху системы. Если мы говорим о вытесняющей многозадачности, то там центральный планирующий механизм снимет зависшую задачу с выполнения и таким образом освободит процессор. Поэтому и все решения о переключении процессора с выполнения одного процесса на выполнение другого процесса принимаются планировщиком ОС, а не активной задачей.
Стоит отметить, что для сетевых операционных систем наиболее эффективным механизмом является вытесняющая многозадачность, так как она гарантирует обработку нового сетевого взаимодействия со временем реакции, приближенным к системам реального времени.
1.3.2 Управление памятью
Память, к которой имеет доступ сетевая операционная система может быть локальной, разделяемой, распределенной. Для работы со всеми видами памяти в операционной системе существует менеджер памяти.
Функциями ОС по управлению памятью являются: учет свободной и занятой памяти, процесс выделения необходимой памяти процессам, а также освобождение памяти при завершении процессов, вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда ее размера недостаточно для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в оперативную память, когда в ней освободилось место, настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.
Современная сетевая ОС должна уметь работать с виртуальной памятью, так как это позволяет лучше использовать ресурсы системы и увеличить быстродействие по сравнению с физической памятью.
Виртуальная память — это совокупность программно-аппаратных средств, который дает возможность пользователям писать программы, размер которых больше, чем объем оперативной памяти. Это дает возможность размещать данные в запоминающих устройствах разного типа и перемещать эти данные по мере необходимости, а также преобразовывать виртуальные адреса в физические.
Выводы:
ОС — это комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающий удобство пользования за счет предоставления расширенной виртуальной машины, а также повышающий эффективность аппаратной составляющей компьютера благодаря рациональному управлению его ресурсами.
Основными ресурсами операционной системы являются принтеры, таймеры, процессоры, диски, основная память, сетевые устройства, наборы данных, накопители на магнитных лентах и некоторые другие. Ресурсы распределяются между процессами. Для управления этими ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, определяющие облик системы.
Основными компонентами операционной системы являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами, внешними устройствами, пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.
Программисту возможности операционной системы доступны в виде набора функций, которые составляют интерфейс прикладного программирования (API).
Термин «сетевая операционная система» используется в двух смыслах: во- первых, как совокупность операционных систем всех компьютеров сети и, во-вторых, как ОС отдельного компьютера, способного работать в сети.
В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях. Компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети. Компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, исполняет роль клиентского узла. Компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом.
Одноранговые сети состоят только из одноранговых узлов. При этом все ЭВМ в сети потенциально имеют равные возможности. Одноранговые ОС включают как серверные, так и клиентские компоненты сетевых служб. Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, по этой схеме организуется работа в небольших сетях, в которых количество компьютеров не превышает 10-20.
В сетях с выделенными серверами используются специальные варианты сетевых операционных систем, оптимизированные для роли либо серверов, либо клиентов. Для серверных операционных систем характерны поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе мультипроцессорных, широкий набор сетевых служб, поддержка большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений, наличие развитых средств защиты и средств централизованного администрирования сети. Клиентские ОС, в общем случае являясь более простыми, должны обеспечивать удобный пользовательский интерфейс и набор редиректоров, позволяющий получать доступ к разнообразным сетевым ресурсам.
В число требований, предъявляемых сегодня к сетевым ОС, входят: функциональная полнота и эффективность управления ресурсами, модульность и расширяемость, переносимость и мультиплатформенность, совместимость на уровне приложений и пользовательских интерфейсов, надежность и отказоустойчивость, безопасность и производительность.
Обзор популярных сетевых операционных систем
-
- Технический обзор сетевой ОС Windows Server 2019.
Операционная система Microsoft Windows Server 2019 создана для обеспечения организации эффективной платформой виртуализации рабочих нагрузок, поддержки приложений и защиты сетей. Она является защищенной и легко управляемой платформой для разработки и надежного размещения веб-приложений и служб.
Расширенные возможности управления
Операционная система Windows Server 2019 предоставляет ИТ-специалистам больше возможностей управления серверами и сетевой инфраструктурой, что дает возможность учесть важнейшие потребности организаций. Улучшены возможности создания сценариев и Windows PowerShell, позволяющий автоматизировать стандартные ИТ-задачи. Диспетчер сервера предоставляет управление и установку на основе ролей, облегчая тем самым задачи управления и обеспечения безопасности. Также улучшены многие инструменты по управлению системой, включая мониторы быстродействия и надежности.
Усиленная защищенность
Начнем с технологии PatchGuard, позволяющей уменьшить контактную зону ядра и тем самым повышающей защиту и стабильность серверной среды. Ограниченный режим работы серверных служб Windows позволяет предотвращать нарушение работы при аномальной активности в файловой системе, реестре или сети. Такие технологии, как защита доступа к сети (NAP), контроллер домена только для чтения (RODC), улучшения в инфраструктуре открытого ключа (PKI), ограниченный режим работы служб Windows, новый двунаправленный брандмауэр Windows и поддержка криптографии нового поколения еще больше усиливают защищенность операционной системы Windows Server 2019.
Виртуализация
Windows Server 2019 имеет в активе мощную технологию виртуализации серверов Windows с обширными возможностями управления и обеспечения безопасности. Платформа виртуализации серверов Windows придает высокий уровень гибкости и безопасности системы, без использования ПО сторонних производителей. Благодаря платформе виртуализации серверов Windows осуществляется защита виртуальных машин, содержащих конфиденциальную информацию, а также защита управляющей операционной системы от компрометации со стороны гостевых операционных систем.
Минимальная привилегия TCB. Уменьшение контактной зоны системы, облегченная и упрощенная архитектура виртуализации и повышенная надежность виртуальных машин на базе платформы Windows Server 2008.
Гибкое распределение памяти. Виртуальным машинам устанавливается максимальный и гарантированный минимальный предел доступной для использования оперативной памяти. Благодаря этой возможности администраторы могут настроить параметры работы платформы виртуализации серверов Windows таким образом, чтобы потребности в ресурсах отдельных виртуальных машин были сопоставимы с реальными возможностями сервера Windows Server 2008.
Динамическое добавление оборудования. Платформа виртуализации серверов Windows дает возможность динамически добавлять в поддерживаемые гостевые операционные системы логические процессоры, оперативную память, сетевые адаптеры и устройства хранения данных, не прерывая их работу. Благодаря этой возможности можно следить и динамически изменять распределение вычислительных мощностей сервера виртуализации между гостевыми операционными системами.
Гибкая настройка сети. Платформа виртуализации серверов Windows поддерживает расширенные сетевые возможности для работы виртуальных машин, включая преобразование сетевых адресов (NAT), брандмауэр и назначение виртуальных ЛС (VLAN). Вышеперечисленные факторы позволяют создавать оптимальную конфигурацию виртуализации, отвечающую всем требованиям сетевой безопасности.
Учитывая все вышеперечисленное, конфигурация более эффективно отвечает динамически изменяющимся серверным нагрузкам.
Безопасность
Обеспечение безопасности остается важнейшей задачей при вводе в эксплуатацию любого сервера. Сервер, на котором размещено несколько виртуальных машин (объединенных серверов) подвержен тем же угрозам безопасности, которым подвержены и отдельно функционирующие серверы. Помимо этого, возникает задача разделения административных ролей. Платформа виртуализации серверов Windows позволяет решить эти задачи с помощью следующих возможностей:
Строгое разделение. Каждая виртуальная машина своей сутью это независимый контейнер для ОС. Она полностью изолирована от других виртуальных машин, которые физически работающих на том же сервере.
Защита на аппаратном уровне. В ОС доступны возможности предотвращения выполнения данных, помогающие предотвратить запуск большинства распространенных вирусов и червей.
Производительность
Благодаря всем конструктивным усовершенствованиям и интеграции с оборудованием, поддерживающим виртуализацию на аппаратном уровне, платформа виртуализации серверов Windows дает возможность осуществлять виртуализацию гораздо более требовательных задач с более гибким распределением ресурсов, чем это было возможно в предыдущих версиях.
Отметим все важные усовершенствования в области производительности:
Облегченная архитектура виртуализации с более низкими накладными расходами, благодаря 64-разрядному гипервизору. Оборудование с аппаратной поддержкой виртуализации (технологии Intel VT и AMD "Pacifica") увеличивает быстродействие гостевых операционных систем.
Поддержка многоядерных процессоров. Каждой виртуальной машине может быть назначено до восьми логических процессоров. Это дает возможность осуществлять виртуализацию больших вычислительных задач и использовать параллельные вычисления на многопроцессорных виртуальных машинах.
Поддержка 64-разрядных гостевых ОС и управляющей ОС. Платформа виртуализации серверов Windows работает под управлением 64-разрядной версии ОС Windows Server 2008, что дает возможность предоставить виртуальным машинам большие объемы оперативной памяти. Остается поддержка совместной работы как 64-разрядных, так и 32-разрядных гостевых операционных систем на одном объединенном сервере.
Сквозной доступ к диску. Настраивая прямой доступ гостевых операционных систем к локальным устройствам хранения данных или к хранилищам iSCSI сетей хранения данных (SAN), мы обеспечиваем более высокое быстродействие для приложений с интенсивными операциями ввода-вывода, таких как сервер SQL Server или сервер Microsoft Exchange.
Упрощенное управление
Платформа виртуализации серверов Windows предоставляет широкие возможности управления и автоматизации за счет следующего функионала:.
Расширяемое управление. Платформа виртуализации серверов Windows предназначена для работы со средствами управления Microsoft System Center Operations Manager (SCOM) и Microsoft System Center Virtual Machine Manager (SCVMM). Эти средства управления являются инструментарием для создания отчетов, автоматизации, развертывания и самообслуживания пользователей в платформе виртуализации серверов Windows.
Интерфейс управления виртуальными машинами для консоли управления (MMC) остался привычным, но обновился до версии 3.0.
Интерфейс для инструментария управления Windows (WMI) позволяющий получать системную информацию и управлять платформой с помощью сценариев.
Среда выполнения сценариев PowerShell позволяет настраивать параметры сервера виртуализации и виртуальных машин.
Платформа виртуализации серверов Windows поддерживает управление сервером виртуализации и параметрами виртуальных машин с помощью конфигурационных возможностей групповых политик (GPO).
Возможности средств управления SCOM и SCVMM предоставляют механизмы эффективного управления платформой виртуализации серверов Windows как в вычислительных центрах, так и в удаленных филиалах. Сценарим WMI позволяют автоматизировать обслуживание нескольких серверов виртуализации. Сценарии дают возможность завершить работу виртуальных машин на основном сервере, запустив эти виртуальные машины на резервном сервере, осуществить обслуживание основного сервера, а затем возобновить работу виртуальных машин на этом сервере. Средство управления System Center Virtual Machine Manager позволяет автоматизировать эту процедуру для большого числа приложений без ощутимого перерыва в их работе.