Добавлен: 28.04.2023
Просмотров: 71
Скачиваний: 1
ВВЕДЕНИЕ
Сегодня существует множество различных типов операционных систем, различных приложений, аппаратных платформ и методов их реализации. Естественно, это вызывает значительные функциональные различия между этими операционными системами. Даже в конкретной операционной системе набор выполняемых функций зачастую не так просто определить - функция, которая сегодня выполняется внешним компонентом операционной системы, завтра может стать ее неотъемлемой частью и наоборот. Поэтому при изучении операционных систем очень важно выделить многообразие тех функций, которые присущи всем операционным системам как классу продуктов. Операционная система компьютерных сетей во многом совпадает с операционной системой автономного компьютера - она также представляет собой набор взаимосвязанных программ, который предоставляет пользователям и программистам, предоставляя им виртуальную вычислительную систему, и реализует эффективный способ разделения ресурсов между несколькими запущенными сетевыми процессами.
Компьютерная сеть представляет собой набор компьютеров, соединенных системой связи и оснащенных соответствующим программным обеспечением, которое позволяет пользователям сети получать доступ к ресурсам этого набора компьютеров. Сеть может состоять из различных типов компьютеров, которые могут быть небольшими микропроцессорами, рабочими станциями, миникомпьютерами, персональными компьютерами или суперкомпьютерами. Система связи может включать в себя кабели, ретрансляторы, коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства, обеспечивающие связь между любой парой компьютеров в сети.
Компьютерная сеть позволяет пользователю работать со своим компьютером в автономном режиме и добавляет к этому возможность доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров в сети. При организации сетевой работы операционная система играет роль интерфейса, экранирующего от пользователя все детали низкоуровневого программного и аппаратного обеспечения сети. Например, вместо числовых адресов сетевых компьютеров, таких как MAC-адрес и IP-адрес, операционная система компьютерной сети позволяет работать с легко запоминающимися символьными именами.
В результате, на взгляд пользователя, сеть с ее множеством сложных и запутанных деталей реального мира превращается в довольно четкий набор общих ресурсов.
Объектом исследования являются сетевые операционные системы для компьютеров.
Целью исследования является проведение технического обзора коммерческих и свободно распределенных сетевых операционных систем с целью анализа их возможностей и определения сферы применения.
Предмет исследования - основные характеристики и возможности современных сетевых операционных систем.
Задачи исследования: изучить:
- основные понятия, функции, состав и принципы работы сетевых операционных систем;
- архитектуру современных сетевых операционных систем;
- особенности построения и эксплуатации современных сетевых операционных систем;
- принципы управления ресурсами в сетевой операционной системе;
- технические характеристики популярных сетевых операционных систем.
Актуальность исследования с одной стороны обусловлена необходимостью совершенствования операционных систем для повышения качества работы компьютера пользователя, облегчения его работы и освобождения от обязанностей по распределению ресурсов и управлению ими. С другой стороны, выбранная тема актуальна в связи с ежегодным ростом и развитием компьютерных технологий, а также в связи с увеличением роста локальных сетей.
В настоящее время широко распространены домашние сети, небольшие офисные сети крупной компании и др. В связи с развитием компьютерных сетей развиваются и совершенствуются сетевые операционные системы. Почти каждые полгода появляются новые обновления операционных систем и новые приложения.
Информационные технологии, которые также являются «двигателем» развития операционных систем, развиваются динамично.
В многообразии предлагаемых версий и платформ операционные системы должны быть правильно ориентированы, чтобы иметь возможность работать с ними.
Технические обзоры сетевых операционных систем быстро устаревают. Интернет-ресурсы также предлагают материалы чаще всего на устаревших сетевых операционных системах.
Основная часть работы содержит материалы по современным сетевым операционным системам.
Работа состоит из введения, заключения, трех глав и списка использованных источников.
1 Обзор понятия сетевой операционной системы
Существует два основных подхода к организации операционных систем для вычислительных комплексов, связанных в сеть, - это сетевые и распределенные операционные системы. Необходимо отметить, что терминология в этой области еще не устоялась. В одних работах все операционные системы, обеспечивающие функционирование компьютеров в сети, называются распределенными, а в других, наоборот, сетевыми. Будем придерживаться той точки зрения, что сетевые и распределенные системы являются принципиально различными [13].
В сетевых операционных системах для того, чтобы задействовать ресурсы другого сетевого компьютера, пользователи должны знать о его наличии и уметь это сделать. Каждая машина в сети работает под управлением своей локальной операционной системы, отличающейся от операционной системы автономного компьютера наличием дополнительных сетевых средств (программной поддержкой для сетевых интерфейсных устройств и доступа к удаленным ресурсам), но эти дополнения существенно не меняют структуру операционной системы. Распределенная система, напротив, внешне выглядит как обычная автономная система. Пользователь не знает и не должен знать, где его файлы хранятся, на локальной или удаленной машине, и где его программы выполняются. Он может вообще не знать, подключен ли его компьютер к сети. Внутреннее строение распределенной операционной системы имеет существенные отличия от автономных систем [9].
Сетевая операционная система (англ, network operating system) - комплекс программ, обеспечивающих обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая операционная система представляет пользователям различные виды сетевых служб [6].
Сетевые операционные системы используются на серверах и рабочих станциях, в одноранговых сетях и в сетях с выделенным сервером.
Сервер (англ, server) - компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами [4].
Рабочая станция (PC англ, workstation) - подключенный к сети компьютер, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам [1].
В одноранговой сети (англ, peer-to-peer - порт к порту) нет единого центра управления рабочими станциями и нет единого устройства хранения данных (рисунок 1).
Рисунок 1. Одноранговая сеть [6]
Будем рассматривать вычислительные мощности как совокупность аппаратных средств, операционной системы и пользовательских приложений (рисунок 2). В этом случае одноранговую сеть можно представить в виде вычислительных мощностей (рабочих станций), соединенных физическими каналами связи через аппаратные средства (коммуникационные порты) [5]. Компьютеры в сети в значительной степени автономны, поэтому в широком смысле под сетевой операционной системой понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров.
Рисунок 2. Компоненты ВМ [7]
В узком смысле сетевая операционная система - это операционная система отдельного компьютера с дополнительными средствами (сетевая надстройка), обеспечивающими возможность работать в сети [11]. Между операционными системами, сетевыми надстройками и пользовательскими приложениями каждой вычислительной машины образуются т.н. «виртуальные» каналы связи, через которые происходят «виртуальные» взаимодействия (рисунок 3).
Рисунок 3. Схема взаимодействия в сети с выделенным сервером один из компьютеров (сервер сети) [21]
Схема взаимодействия в сети с выделенным сервером один из компьютеров (сервер сети) выполняет функции управления взаимодействием между персональным компьютером, хранения данных, предназначенных для использования всеми персональными компьютерами и ряд сервисных функций. Сетевая операционная система на сервере позволяет выполнять запрос, поступивший от персонального компьютера [23]. Взаимодействие между разными персональными компьютерами в этом случае напрямую не осуществляется. Все виртуальные каналы связи устанавливаются через сервер, несмотря на то, что между вычислительными машинами могут существовать «прямые» физические каналы связи. На сервере сети помимо сетевой надстройки над операционной системой существует еще серверная надстройка, которая регламентирует работу сетевой части сервера и всей сети (рисунок 4).
Рисунок 4. Взаимодействие вычислительной машины в сети с выделенным сервером [12]
Сетевая операционная система обеспечивает персональному компьютеру ряд функций (рисунок 5).
Рисунок 5. Функции сетевой ОС на рабочей станции [12]
Средства управления локальными ресурсами компьютера производят:
- распределение оперативной памяти между процессами;
- планирование и диспетчеризацию процессов;
- управление процессорами в мультипроцессорных компьютерах;
- управление периферийными устройствами и управление ресурсами локальных операционных систем.
Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть операционной системы (сервер) обеспечивают:
- блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования;
- ведение справочников имен сетевых ресурсов;
- обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных;
- управление очередностью запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.
Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования - клиентская часть операционной системы (редиктор) используются для [14]:
- распознавания и перенаправления в сеть запросов к удаленным ресурсам (при этом запрос от приложения поступает в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера);
- приема ответов от серверов и преобразование их в локальный формат так, что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.
Коммуникационные средства операционной системы - средства транспортировки сообщений в сети, которые обеспечивают:
- адресацию и буферизацию сообщений;
- выбор маршрута передачи сообщения по сети;
- надежность передачи и т.п.
В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная часть [29].
Редиректор перехватывает все запросы, поступающие от приложений, и анализирует их [17]. Если выдан запрос к ресурсу данного компьютера, то он переадресуется соответствующей подсистеме локальной операционной системе. Если был запрос к удаленному ресурсу, то он перенаправляется в сеть. Клиентская часть преобразует этот запрос в сетевой формат и передает его транспортной подсистеме, для доставки сообщения. На принимающем компьютере серверная часть операционной системы преобразует и передает запрос для выполнения своей локальной операционной системы. После получения результата сервер через транспортную подсистему направляет ответ клиенту, сделавшему запрос. Клиентская часть преобразует результат в соответствующий формат и адресует его приложению, которое выдало запрос [21].
Первые сетевые операционные системы представляли собой совокупность локальной операционной системы и надстроенной над ней сетевой оболочки. В локальную операционную систему встраивался минимум сетевых функций, необходимых для работы сетевой оболочки [13].
Рост вычислительных возможностей персональных компьютеров и внедрение мощных многозадачных операционных систем привел к появлению вычислительных систем с распределенной обработкой данных. Внедрение объектно-ориентированных технологий позволяет упростить организацию распределенной обработки данных. В этом случае основной задачей сетевой операционной системы становится объединение неравноценных операционных систем персональных компьютеров и обеспечение связи между ними. Основные способы организации управления ресурсами сети представлены на рисунке 6.
Рисунок 6 - Способы организации управления ресурсами сети
Таблицы объектов (англ. Bindery) - используются в сетевых операционных систем NetWare 286 - NetWare 4 [9]. Таблица объектов находится на каждом файловом сервере сети. Она содержит информацию о пользователях, группах, правах доступа к ресурсам сети (данным, сервисным услугам и т.п.). Такой способ организации удобен, если в сети только один сервер и требуется поддерживать только одну информационную базу. При добавлении новых серверов администратору необходимо контролировать работу пользователей на каждом сервере сети. Пользователи должны точно знать, где расположены те или иные ресурсы сети, а для получения доступа к ним - регистрироваться на выбранном сервере [27].