Файл: Сетевые операционные системы (Поддержка многопользовательского режима).pdf

Системы реального времени используются для управления разными техническими объектами, такими, скажем, как станок, спутник, научная экспериментальная установка либо технологическими процессами, такими, как гальваническая линия, доменный процесс и т.п. Во всех этих случаях существует предельно возможное время, в течение которого должна быть исполнена та либо другая программа, руководящая объектом, в отвратном случае может случиться авария: спутник выйдет из зоны видимости, экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут утрачены, толщина гальванического покрытия не будет соответствовать норме. Таким образом, критерием результативности для систем реального времени является их способность выдерживать предварительно заданные промежутки времени между запуском программы и приобретением итога (руководящего воздействия). Это время именуется временем реакции системы, а соответствующее качество системы - реактивностью. Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный комплект предварительно разработанных программ, а выбор программы на выполнение осуществляется исходя из нынешнего состояния объекта либо в соответствии с расписанием плановых работ.

Некоторые операционные системы имеют все шансы кооперировать в для себя качества систем разных типов, к примеру, доля задач имеет вероятность производиться в режиме пакетной обработки, а доля - в режиме реального времени либо же в режиме деления времени. В этих случаях режим пакетной обработки зачастую именуют фоновым режимом.

10. Особенности методов построения

При описании операционной системы часто указываются особенности ее структурной организации и основные концепции, положенные в ее основу.

К таким базовым концепциям относятся:

• Способы построения ядра системы - монолитное ядро или микроядерный подход. Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня исполняют специализированные компоненты ОС - серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто исполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой - ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.

• Построение ОС на базе объектно-ориентированного подхода дает возможность использовать все его достоинства, хорошо зарекомендовавшие себя на уровне приложений, внутри операционной системы, а именно: аккумуляцию удачных решений в форме стандартных объектов, возможность создания новых объектов на базе имеющихся с помощью механизма наследования, хорошую защиту данных за счет их инкапсуляции во внутренние структуры объекта, что делает данные недоступными для несанкционированного использования извне, структуризованность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов.

• Наличие нескольких прикладных сред дает возможность в рамках одной ОС одновременно выполнять приложения, разработанные для нескольких ОС. Многие современные операционные системы поддерживают одновременно прикладные среды MS-DOS, Windows, UNIX (POSIX), OS/2 или хотя бы некоторого подмножества из этого популярного набора. Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ОС на базе микроядра, над которым работают различные серверы, часть которых реализуют прикладную среду той или иной операционной системы.

• Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователей и программистов в сетевых средах. В распределенной ОС реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера. Характерными признаками распределенной организации ОС являются: наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов, единой службы времени, использование механизма вызова удаленных процедур (RPC) для прозрачного распределения программных процедур по машинам, многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу сразу на нескольких компьютерах сети, а также наличие иных распределенных служб.

алгоритм компьютер аппаратный кластер

11. Сетевые операционные системы

Структура сетевой операционной системы.

Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети в значительной степени автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. В узком смысле сетевая ОС - это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.

Рис. 1.1. Структура сетевой ОС

В сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей (рисунок 1.1):

• Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.

• Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, 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 очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.

• Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования - клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.

• Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., то есть является средством транспортировки сообщений.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная части.

На рисунке 1.2 показано взаимодействие сетевых компонентов. Тут компьютер 1 исполняет роль «чистого» заказчика, а компьютер 2 - роль «чистого» сервера, соответственно на первой машине отсутствует серверная часть, а на 2-й - клиентская. На рисунке отдельно показан компонент клиентской части - редиректор. Именно редиректор перехватывает все запросы, поступающие от приложений, и анализирует их. Если выдан запрос к источнику данного компьютера, то он переадресовывается соответствующей подсистеме локальной ОС, если же это запрос к удаленному источнику, то он переправляется в сеть. При этом клиентская часть преобразует запрос из локальной формы в сетевой формат и передает его транспортной подсистеме, которая отвечает за доставку сообщений указанному серверу. Серверная часть операционной системы компьютера 2 принимает запрос, преобразует его и передает для выполнения своей локальной ОС. Позже того, как итог получен, сервер обращается к транспортной подсистеме и направляет результат заказчику, выдавшему запрос. Клиентская часть преобразует итог в соответствующий формат и адресует его тому приложению, которое выдало запрос.

Рис. 1.2. Взаимодействие компонентов операционной системы при взаимодействии компьютеров

На практике сложилось несколько подходов к построению сетевых операционных систем (рисунок 1.3).

Рис. 1.3. Варианты построения сетевых ОС

Первые сетевые ОС давали собой совокупасовокупность имеющейся локальной ОС и надстроенной над ней сетевой оболочки. При данном в локальную ОС встраивался минимальное количество сетевых функций, важных для работы сетевой оболочки, которая делала главные сетевые функции. Случием такового расклада считается внедрение на всякой машине сети операционной системы MS DOS (у которой начиная с ее третьей версии были замечены эти интегрированные функции, как блокировка файлов и записей, нужные для общего доступа к файлам). Принцип возведения сетевых ОС в облике сетевой оболочки над локальной ОС применяется и в передовых ОС, этих, к примеру, как LANtastic или же Personal Ware.

Впрочем больше действенным видется дорога разработки операционных систем, в начале специализированных для работы в сети. Сетевые функции у ОС такового на подобии глубоковстроены в главные модули системы, собственно что гарантирует их закономерную стройность, простоту эксплуатации и трансформации, а еще высшую производительность. Случием подобный ОС считается система Windows NT компании Microsoft, которая за счет встроенности сетевых средств гарантирует больше высочайшие характеристики производительности и безопасности инфы по сопоставлению с сетевой ОС LAN Manager что же компании (совместная разработка с IBM), являющейся надстройкой над локальной операционной системой OS/2.

Одноранговые сетевые ОС и ОС с выделенными серверами.

В зависимости от такого, как распределены функции меж компами сети, сетевые операционные системы, а значит, и сети разделяются на 2 класса: одноранговые и двухранговые (рисунок 1.4). Последние почаще именуют сетями с выделенными серверами.

(а)

(б)

Рис. 1.4. (а) - Одноранговая сеть, (б) - Двухранговая сеть

Если компьютер предоставляет свои источники иным пользователям сети, то он играет роль сервера. При этом компьютер, обращающийся к источникам иной машины, является заказчиком. Как теснее было сказано, компьютер, работающий в сети, может исполнять функции либо заказчика, либо сервера, либо совмещать обе эти функции.

Если выполнение каких-либо серверных функций является основным назначением компьютера (скажем, предоставление файлов в общее пользование всяким остальным пользователям сети либо организация совместного использования факса, либо предоставление всяким пользователям сети вероятности запуска на данном компьютере своих приложений), то такой компьютер именуется выделенным сервером. В зависимости от того, какой источник сервера является разделяемым, он именуется файл-сервером, факс-сервером, принт-сервером, сервером приложений и т.д.

Видимо, что на выделенных серверах желанно устанавливать ОС, намеренно оптимизированные для выполнения тех либо иных серверных функций. Следственно в сетях с выделенными серверами почаще каждого применяются сетевые операционные системы, в состав которых входит нескольких вариантов ОС, отличающихся вероятностями серверных частей. Скажем, сетевая ОС Novell NetWare имеет серверный вариант, оптимизированный для работы в качестве файл-сервера, а также варианты оболочек для рабочих станций с разными локальными ОС, причем эти оболочки исполняют экстраординарно функции заказчика. Иным примером ОС, ориентированной на построение сети с выделенным сервером, является операционная система Windows NT. В различие от NetWare, оба варианта данной сетевой ОС - Windows NT Server (для выделенного сервера) и Windows NT Workstation (для рабочей станции) - могут поддерживать функции и заказчика и сервера. Но серверный вариант Windows NT имеет огромнее вероятностей для предоставления источников своего компьютера иным пользователям сети, так как может исполнять больше широкий комплект функций, поддерживает большее число одновременных соединений с заказчиками, реализует централизованное управление сетью, имеет больше развитые средства охраны.

деленный сервер не принято использовать в качестве компьютера для выполнения текущих задач, не связанных с его основным назначением, так как это может уменьшить результативность его работы как сервера. В связи с такими соображениями в ОС Novell NetWare на серверной части вероятность выполнения обычных прикладных программ вообще не предусмотрена, то есть сервер не содержит клиентской части, а на рабочих станциях отсутствуют серверные компоненты. Однако в иных сетевых ОС функционирование на выделенном сервере клиентской части безусловно возможно. Скажем, под управлением Windows NT Server могут запускаться обычные программы локального пользователя, которые могут затребовать выполнения клиентских функций ОС при появлении запросов к источникам иных компьютеров сети. При этом рабочие станции, на которых установлена ОС Windows NT Workstation, могут исполнять функции невыделенного сервера.