Файл: Сетевые операционные системы ( Операционные системы. Понятие, классификация ).pdf

Кроме названных основных видов интерфейса можно выделить еще один – SILK – интерфейс (Speech – речь, Image – образ, Language – язык, Knowlege – знание). Этот вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. В рамках этого интерфейса идет обычный «разговор» человека и компьютера. При этом компьютер находит для себя команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму.

По типу использования ресурсов (сетевые, не сетевые): Сетевые операционные системы: Novell NetWare, Windows 2008 Server.

Сетевые операционные системы предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных, и предоставляют мощные средства разграничения доступа к данным в рамках обеспечения их целостности и сохранности, а также множество сервисных возможностей по использованию сетевых ресурсов.

По особенностям методов построения: монолитное ядро или микроядерный подход.

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

Способы построения ядра системы – монолитное ядро или микроядерный подход. Большинство операционных систем 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 операционной системы на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции операционной системы более высокого уровня выполняют специализированные компоненты операционной системы – серверы, работающие в пользовательском режиме.

При таком построении операционная система работает более медленно, так как часто выполняются 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^[9].

Подводя итоги первой главы, необходимо отметить, что операционные системы сложны и многогранны, а также сильно дифференцируются в зависимости от назначения и выполняемых функций. Каждая операционная система, в зависимости от вида, может быть грамотно использована в ограниченном числе ролей, так, например, сетевая операционная система не подойдет для домашнего использования, равно как и пользовательская не подойдет для корпоративного применения. Подробнее сетевые операционные системы рассмотрим в следующей главе.

2. Сетевые операционные системы

2.1 Основная характеристика сетевых операционных систем

Сетевая операционная система – это комплекс программ, обеспечивающих обработку, хранение и передачу данных в сети.

Сетевая операционная система выполняет функции прикладной платформы, предоставляет разнообразные виды сетевых служб и поддерживает работу прикладных процессов, выполняемых в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют клиент–серверную, либо одноранговую архитектуру. Компоненты NOS располагаются на всех рабочих станциях, включенных в сеть^[10].

NOS определяет взаимосвязанную группу протоколов верхних уровней, обеспечивающих выполнение основных функций сети. К ним, в первую очередь, относятся:

• адресация объектов сети;
• функционирование сетевых служб;
• обеспечение безопасности данных;
• управление сетью.

При выборе NOS необходимо рассматривать множество факторов. Среди них:

• набор сетевых служб, которые предоставляет сеть;
• возможность наращивания имен, определяющих хранимые данные и прикладные программы;
• механизм рассредоточения ресурсов по сети;
• способ модификации сети и сетевых служб;
• надежность функционирования и быстродействие сети;
• используемые или выбираемые физические средства соединения;
• типы компьютеров, объединяемых в сеть, их операционные системы;
• предлагаемые системы, обеспечивающие управление сетью;
• используемые средства защиты данных;
• совместимость с уже созданными прикладными процессами;
• число серверов, которое может работать в сети;
• перечень ретрансляционных систем, обеспечивающих сопряжение локальных сетей с различными территориальными сетями;
• способ документирования работы сети, организация подсказок и поддержек^[11].

Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети 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.

Рисунок 1 Структура сетевой операционной системы

В соответствии со структурой, приведенной на рисунке 1^[12], в сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей.

Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами, 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, 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 – клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей. 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., т. е. является средством транспортировки сообщений^[13].

Функции, достоинства и недостатки сетевых систем

Для подробного исследования вопроса необходимо рассмотреть функции, выполняемые сетевыми операционными системами, а также их достоинства и недостатки.

Различают операционные системы со встроенными сетевыми функциями и оболочки над локальными системами. По другому признаку классификации различают сетевые ОС одноранговые и функционально несимметричные (для систем «клиент/сервер»).

Основные функции сетевой операционной системы:

• управление каталогами и файлами;
• управление ресурсами;
• коммуникационные функции;
• защита от несанкционированного доступа;
• обеспечение отказоустойчивости;
• управление сетью^[14].

Управление каталогами и файлами в сетях заключается в обеспечении доступа к данным, физически расположенным в других узлах сети. Управление осуществляется с помощью специальной сетевой файловой системы. Файловая система позволяет обращаться к файлам путем применения привычных для локальной работы языковых средств. При обмене файлами должен быть обеспечен необходимый уровень конфиденциальности обмена (секретности данных).

Управление ресурсами включает обслуживание запросов на предоставление ресурсов, доступных по сети.

Коммуникационные функции обеспечивают адресацию, буферизацию, выбор направления для движения данных в разветвленной сети (маршрутизацию), управление потоками данных и др. Защита от несанкционированного доступа – важная функция, способствующая поддержанию целостности данных и их конфиденциальности. Средства защиты могут разрешать доступ к определенным данным только с некоторых терминалов, в оговоренное время, определенное число раз и т.п. У каждого пользователя в корпоративной сети могут быть свои права доступа с ограничением совокупности доступных директорий или списка возможных действий, например, может быть запрещено изменение содержимого некоторых файлов.

Отказоустойчивость характеризуется сохранением работоспособности системы при воздействии дестабилизирующих факторов. Отказоустойчивость обеспечивается применением для серверов автономных источников питания, отображением или дублированием информации в дисковых накопителях. Под отображением обычно понимают наличие в системе двух копий данных с их расположением на разных дисках, но подключенных к одному контроллеру. Дублирование отличается тем, что для каждого из дисков с копиями используются разные контроллеры. Очевидно, что дублирование более надежно. Дальнейшее повышение отказоустойчивости связано с дублированием серверов, что однако требует дополнительных затрат на приобретение оборудования.

Управление сетью связано с применением соответствующих протоколов управления. Программное обеспечение управления сетью обычно состоит из менеджеров и агентов. Менеджером называется программа, вырабатывающая сетевые команды. Агенты представляют собой программы, расположенные в различных узлах сети. Они выполняют команды менеджеров, следят за состоянием узлов, собирают информацию о параметрах их функционирования, сигнализируют о происходящих событиях, фиксируют аномалии, следят за трафиком, осуществляют защиту от вирусов. Агенты с достаточной степенью интеллектуальности могут участвовать в восстановлении информации после сбоев, в корректировке параметров управления и т.п.

Как уже было заявлено выше, сетевая операционная система состоит из набора веб–приложений (веб–сервисов), которые объединены в рамках единого пользовательского интерфейса, напоминающего классические десктопные системы (в частности, Windows или MacOS). Большинство подобных сервисов предоставляют пользователю реализацию следующих функций:

• файловое хранилище, объемом от 1 до 10 Гб (в среднем);
• встроенный сервис электронной почты (объединяется с почтовым клиентом, расположенным в самой системе);
• единый (в большинстве случаев) логин до всех основных веб–сервисов, включаемых в состав сетевой операционной системы (например, хранилища медиафайлов, текстового редактора, органайзера);
• похожую организацию пользовательского интерфейса на Windows (кнопка «Пуск» с иерархичным меню, папка «Панель Инструментов» с похожими на Windows апплетами, например, для установки разрешения экрана и выбора темы оформления окон, или для ввода сведений о владельце);
• рабочий стол с гаджетами и виджетами;
• двухстороннюю синхронизацию PIM (личных данных) с десктопом или мобильным устройством (последнее имеется у считанных сервисов) по FTP или через программный клиент (преимущественно для коммуникаторов и смартфонов)^[15].

В состав сетевой операционной системы обычно входит текстовые и табличные процессоры (реже – редактор презентаций), средство для просмотра PDF–файлов, медиаплееры (обычно для mp3–файлов и для просмотра потокового видео с видеохостингов, непосредственного воспроизведения файлов в AVI, MPG и других форматах, пока нет), средство для просмотра изображений (реже – фоторедактор), PIM–менеджер (адресная книга + календарь, почтовый клиент), IM–клиент (в основном, использующийся для контакта между зарегистрированными в сервисе пользователями, или же для связи с разработчиками), Flash–игры.

Преимущества и недостатки сетевых операционных систем.

Основное преимущество использования сетевых операционных систем состоит в их кроссплатформенности – они запускаются на любом устройстве, имеющем выход в Интернет и совместимый веб–браузер (в том числе, появляются и веб–десктопы для коммуникаторов и мобильных телефонов). Это значит, что пользователю предоставляются один и тот же набор приложений и сервисов в любое время и с любого компьютера. Кроме того, поскольку сама сетевая операционная система работает на мощностях удаленных серверов, постольку от компьютера пользователя не требуется каких–либо серьезных требований по мощности и производительности (по этой причине рост популярности подобных систем связывают с появлением на рынке нетбуков и Интернет–планшетов, с одной стороны, а, с другой стороны, с «тонкими клиентами»).