ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 193
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1.1. Что такое операционная система?
1.2. Функции операционной системы
1.3. ОС как расширенная машина
1.4. ОС как система управления ресурсами
2.1. Особенности алгоритмов управления ресурсами
2.2. Поддержка многозадачности.
2.3. Поддержка многопользовательского режима.
2.4. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность.
2.5. Многопроцессорная обработка.
2.6. Особенности аппаратных платформ
2.7. Особенности областей использования
З. СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
3.1. Структура сетевой операционной системы
3.2. Одноранговые сетевые ОС и ОС с выделенными серверами
3.3. ОС для рабочих групп и ОС для сетей масштаба предприятия
Редиректор компонент клиентской части, принимающий запросы от приложений и анализирующий их. Он переадресовывает запросы к ресурсам к подходящей подсистеме локальной ОС. Запрос к удаленному ресурсу направляется в сеть. Клиентская часть преобразует запрос из локальной ОС в сетевую, а серверная часть из локальной формы в сетевой формат. Транспортная подсистема отвечает за переадресацию ответа клиенту, который задал данный запрос. Клиентская часть уже форматирует полученный ответ для приложения, которое выдало запрос, что отображено на рисунке 2.
Рисунок 2- Взаимодействие компонентов операционной системы при взаимодействии компьютеров
В практике используется несколько подходов к созданию сетевых операционных систем. Варианты построения сетевых ОС отображены на рисунке 3.
Рисунок 3- Варианты построения сетевых ОС
Первые сетевые ОС не имели встроенных функций. Они представляли собой локальную ОС, содержащую минимум сетевых настроек и функций, и надстроенную над ней сетевую оболочку. Примером такой системы является MS DOS. В современных ОС, например LANtastic или Personal Ware принцип данной надстройки сохранился.
Более эффективным является путь создания ОС, изначально направленных на работу в сети. Сетевые функции тут имеют не надстройку, а глубокую интеграцию в основные модули ОС, что обеспечивает их логическую стройность, простоту использования, модификации, не заменяя высокую производительность. Например Windows NT.
Исходя из потребностей пользователей, функции распределяются между компьютерами сети по-разному. Разделение функций образуют одноранговые (рисунок 4) и двухранговые (рисунок 5) сети.
Рисунок 4- Одноранговая сеть
Рисунок 5- Двухранговая сеть
Следует повторить: компьютер, предоставляющий свои ресурсы другим пользователям сети сервер, компьютер, обращающийся к ресурсам другой машины — клиент. Компьютер может выполнять обе эти функции, либо только одну из них. Допустим, что какой-либо компьютер занимается только серверными функциями (например, организует совместное использование факса). Данный компьютер будет называться выделенным сервером. В зависимости от того, каким ресурсом делится данный сервер, он может называться файл-сервером, факс-сервером, принт-сервером и так далее. Данный сервер обязан иметь ОС, специально оптимизированную для выполнения серверных операций. Таким образом вся сеть выиграет в работоспособности, так как остальные компьютеры могут использовать ОС, отличающуюся функционалом, от выделенного сервера. Примером ОС, ориентированной на построение сети с выделенным сервером, является операционная система Windows NT. Серверный вариант Windows NT имеет больше возможностей для предоставления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети, по сравнению с той же версией ОС, но направленной на работу в состоянии клиента (Windows NT Workstation). Он может выполнять более широкий набор функций, поддерживает большее количество одновременных соединений с клиентами, реализует централизованное управление сетью, имеет более развитые средства защиты.
Важно понять, что в общем случае все компьютеры сети могут выполнять роль сервера и клиента, однако и аппаратное и программное обеспечение не симметрично. Для выделенных серверов используются более мощные компьютеры с большими объемами оперативной и внешней памяти. В одноранговых сетях все компьютеры равны в правах доступа к ресурсам друг друга. Каждый пользователь может по своему желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут его эксплуатировать. 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.
Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, однако они применяются в основном для объединения небольших групп пользователей, не предъявляющих больших требований к объемам хранимой информации, ее защищенности от несанкционированного доступа и к скорости доступа. При повышенных требованиях к этим характеристикам более подходящими являются двухранговые сети, где сервер лучше решает задачу обслуживания пользователей своими ресурсами, так как его аппаратура и сетевая операционная система специально спроектированы для этой цели.
В зависимости от масштаба предприятия сетевые операционные системы имеют различные функции и свойства. Начнем с сетей отделов. Они обычно не разделяются на подсети, так как используются небольшим количеством сотрудников, которые решают общие задачи. Сети кампусов (кампус — это обособленная территория, которая принадлежит компании) занимаются соединением несколько других сетей, например сетей отделов, внутри здания, либо на всей территории предприятия. Являются локальными, несмотря на возможно огромный размер покрываемых территорий. Являются по факту распределителем взаимодействий между баз данных, также дают доступ к факс-серверам или принтерам. Сети предприятия или корпоративные сети занимаются объединением всех компьютеров на территории покрытия. Могут покрывать как небольшой город, так и весь континент. Предоставляют доступ к информации и приложениям, которые находятся в других отделах, города, штаб-квартирах и т.д. Итак, главной задачей сетей предприятий является адресация файлов по запросам, выдача доступа к принтерам, факсам и т.д. Обычно сети отделов имеют от одного до трех файловых сервера и не более чем 40 пользователей. Задачи, возлагаемые на такие сети относительно просты. В них входит инсталляция новых узлов, установка новых версий ПО, устранение отказов. Операционные системы сетей отделов в наше время хорошо отработаны. Существует много вариаций таких ОС, так как они применяются уже долго. Такая сеть обычно использует одну или две сетевых операционных систем. Чаще всего это сеть с выделенным сервером NetWare 3.х или Windows NT, или же одноранговая сеть, например сеть Windows for Workgroups. Сети кампусов следующий этап развития сетей. Они объединяют локальные сети в единую сеть, не требующую глобального соединения. ОС, которая работает в сети кампуса обеспечивает одних сотрудников связью и возможностью обмениваться данными и ресурсами с сотрудниками других отделов и сетей. Они отличаются тем, что не ограничиваются простым разделением файлов либо принтеров. Операционные системы кампусов дают доступ к серверам других типов, например сервер высокоскоростного модема, факс сервер или корпоративные базы данных, и не важно находятся ли они на серверах или на мини-компьютерах
Услуги, предоставляемые ОС сетей кампусов, не ограничиваются простым разделением файлов и принтеров, а часто предоставляют доступ и к серверам других типов, например, к факс-серверам и к серверам высокоскоростных модемов. Важным сервисом, предоставляемым операционными системами данного класса, является доступ к корпоративным базам данных, независимо от того, располагаются ли они на серверах баз данных или на мини-компьютерах. Рассмотрим ситуацию, в которой на уровне сети кампуса могут возникнуть затруднения с интеграцией. Обычно, отделы уже выбрали для себя определенные типы системных конфигураций (тип компьютера, сетевого оборудования и сетевых ОС). Например, маркетинговый отдел может использовать операционную систему UNIX и сетевое оборудование Ethernet, отдел продаж может использовать операционные среды DOS/Novell и оборудование Token Ring. В такой ситуации сети кампуса приходится соединять разные по своему строению о основе компьютерные системы. Корпоративная сеть соединяет сети всех подразделений предприятия, обычно находящихся на значительных расстояниях с помощью глобальной связи (WAN links) для соединения локальных сетей или отдельных устройств. К признакам корпоративных ОС можно отнести следующие особенности: поддержка приложений, справочная служба и безопасность. Приложения, требующие большой вычислительной мощности, делятся на несколько частей и выполняются на разных компьютерах. Сервер приложений должен базироваться на мощной аппаратной платформе, так как от него требуется выдерживать высокую нагрузку, сохраняя скорость обработки информации. Корпоративная ОС должна обладать способностью хранить информацию обо всех пользователях и ресурсах таким образом, чтобы обеспечивалось управление ею из одной центральной точки. База данных, хранящая справочную информацию, открывает множество возможностей, но и добавляет проблем. Она должна быть реализована как база данных, а не набор баз данных. Например, в Windows NT имеется, по крайней мере, пять различных типов справочных баз данных. Особую важность для ОС корпоративной сети приобретают вопросы безопасности данных. Для защиты данных в корпоративных сетях наряду с различными аппаратными средствами используется весь спектр средств защиты, предоставляемый операционной системой: избирательные или мандатные права доступа, сложные процедуры аутентификации пользователей, программная шифрация.
В литературе существует множество определений распределенной системы. Для наших целей подойдет вольная характеристика. Распределенная система — это набор независимых компьютеров, представляющийся их пользователям единой объединенной системой. Под данным определением подразумевается, что с аппаратной точки зрения все машины автономны, а с программной, что пользователь имеет дело с единой системой. Выделим важные характеристики распределенных систем. Первая из них заключается в сокрытии от пользователей различий между компьютерами и способов их связей. Вторая пользователи и приложения одновременно работают в единой сети, независимо от того, где происходит их взаимодействие. Масштабирование и расширение — те свойства, которым распределенная система должна легко поддаваться. Пользователи не должны знать о том, что какие-то части сети заменены, починены или добавлены. Для выполнения данных функций и поддержания единой системы распределенные ОС часто включают в себя дополнительный слой программного обеспечения. Данная структура отображена на рисунке 6.
Рисунок 6- Распределенная система организована в виде службы промежуточного уровня.
Рассмотрим пример применения распределенной ОС. Подобные системы используются сотрудниками разных отделов, которые могут быть рассредоточены как по всему городу, так и по всей стране. Заказ, полученный по сотовому телефону, автоматически передается в отдел планирования, превращаясь во внутренний заказ на поставку, которые поступают в отдел доставки и в заявки на оплату. Пользователь в свою очередь остается в полном неведении о происходящем внутри системы.
Основная задача распределенных сетей — облегчить пользователям доступ к удаленным ресурсам, обеспечить их общее использования и регулировать данные процессы. Существует множество причин, из-за которых данные процессы важны. Совместное использование ресурсов не только позволяет повысить экономию, но и позволяет повысить работоспособность. Гораздо дешевле иметь один принтер, доступный большому количеству персонала, нежели каждому работнику выделять отдельную машину. Работоспособность повышается за счет ускоренного процесса обмена данных между сотрудниками, повышая уровень кооперации, что иллюстрирует успех Интернета. Однако с подключением большого количества пользователей появляется проблема безопасности. Пароли и другая особо важная информация часто пересылаются по сетям открытым текстом (то есть незашифрованными) или хранятся на серверах, надежность которых не подтверждена ничем, кроме нашей веры. Другая проблема безопасности состоит в том, что прослеживание коммуникаций позволяет построить профиль предпочтений конкретного пользователя. Подобное отслеживание серьезно нарушает права личности, особенно если производится без уведомления пользователя
Рисунок 2- Взаимодействие компонентов операционной системы при взаимодействии компьютеров
В практике используется несколько подходов к созданию сетевых операционных систем. Варианты построения сетевых ОС отображены на рисунке 3.
Рисунок 3- Варианты построения сетевых ОС
Первые сетевые ОС не имели встроенных функций. Они представляли собой локальную ОС, содержащую минимум сетевых настроек и функций, и надстроенную над ней сетевую оболочку. Примером такой системы является MS DOS. В современных ОС, например LANtastic или Personal Ware принцип данной надстройки сохранился.
Более эффективным является путь создания ОС, изначально направленных на работу в сети. Сетевые функции тут имеют не надстройку, а глубокую интеграцию в основные модули ОС, что обеспечивает их логическую стройность, простоту использования, модификации, не заменяя высокую производительность. Например Windows NT.
3.2. Одноранговые сетевые ОС и ОС с выделенными серверами
Исходя из потребностей пользователей, функции распределяются между компьютерами сети по-разному. Разделение функций образуют одноранговые (рисунок 4) и двухранговые (рисунок 5) сети.
Рисунок 4- Одноранговая сеть
Рисунок 5- Двухранговая сеть
Следует повторить: компьютер, предоставляющий свои ресурсы другим пользователям сети сервер, компьютер, обращающийся к ресурсам другой машины — клиент. Компьютер может выполнять обе эти функции, либо только одну из них. Допустим, что какой-либо компьютер занимается только серверными функциями (например, организует совместное использование факса). Данный компьютер будет называться выделенным сервером. В зависимости от того, каким ресурсом делится данный сервер, он может называться файл-сервером, факс-сервером, принт-сервером и так далее. Данный сервер обязан иметь ОС, специально оптимизированную для выполнения серверных операций. Таким образом вся сеть выиграет в работоспособности, так как остальные компьютеры могут использовать ОС, отличающуюся функционалом, от выделенного сервера. Примером ОС, ориентированной на построение сети с выделенным сервером, является операционная система Windows NT. Серверный вариант Windows NT имеет больше возможностей для предоставления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети, по сравнению с той же версией ОС, но направленной на работу в состоянии клиента (Windows NT Workstation). Он может выполнять более широкий набор функций, поддерживает большее количество одновременных соединений с клиентами, реализует централизованное управление сетью, имеет более развитые средства защиты.
Важно понять, что в общем случае все компьютеры сети могут выполнять роль сервера и клиента, однако и аппаратное и программное обеспечение не симметрично. Для выделенных серверов используются более мощные компьютеры с большими объемами оперативной и внешней памяти. В одноранговых сетях все компьютеры равны в правах доступа к ресурсам друг друга. Каждый пользователь может по своему желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут его эксплуатировать. 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.
Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, однако они применяются в основном для объединения небольших групп пользователей, не предъявляющих больших требований к объемам хранимой информации, ее защищенности от несанкционированного доступа и к скорости доступа. При повышенных требованиях к этим характеристикам более подходящими являются двухранговые сети, где сервер лучше решает задачу обслуживания пользователей своими ресурсами, так как его аппаратура и сетевая операционная система специально спроектированы для этой цели.
3.3. ОС для рабочих групп и ОС для сетей масштаба предприятия
В зависимости от масштаба предприятия сетевые операционные системы имеют различные функции и свойства. Начнем с сетей отделов. Они обычно не разделяются на подсети, так как используются небольшим количеством сотрудников, которые решают общие задачи. Сети кампусов (кампус — это обособленная территория, которая принадлежит компании) занимаются соединением несколько других сетей, например сетей отделов, внутри здания, либо на всей территории предприятия. Являются локальными, несмотря на возможно огромный размер покрываемых территорий. Являются по факту распределителем взаимодействий между баз данных, также дают доступ к факс-серверам или принтерам. Сети предприятия или корпоративные сети занимаются объединением всех компьютеров на территории покрытия. Могут покрывать как небольшой город, так и весь континент. Предоставляют доступ к информации и приложениям, которые находятся в других отделах, города, штаб-квартирах и т.д. Итак, главной задачей сетей предприятий является адресация файлов по запросам, выдача доступа к принтерам, факсам и т.д. Обычно сети отделов имеют от одного до трех файловых сервера и не более чем 40 пользователей. Задачи, возлагаемые на такие сети относительно просты. В них входит инсталляция новых узлов, установка новых версий ПО, устранение отказов. Операционные системы сетей отделов в наше время хорошо отработаны. Существует много вариаций таких ОС, так как они применяются уже долго. Такая сеть обычно использует одну или две сетевых операционных систем. Чаще всего это сеть с выделенным сервером NetWare 3.х или Windows NT, или же одноранговая сеть, например сеть Windows for Workgroups. Сети кампусов следующий этап развития сетей. Они объединяют локальные сети в единую сеть, не требующую глобального соединения. ОС, которая работает в сети кампуса обеспечивает одних сотрудников связью и возможностью обмениваться данными и ресурсами с сотрудниками других отделов и сетей. Они отличаются тем, что не ограничиваются простым разделением файлов либо принтеров. Операционные системы кампусов дают доступ к серверам других типов, например сервер высокоскоростного модема, факс сервер или корпоративные базы данных, и не важно находятся ли они на серверах или на мини-компьютерах
Услуги, предоставляемые ОС сетей кампусов, не ограничиваются простым разделением файлов и принтеров, а часто предоставляют доступ и к серверам других типов, например, к факс-серверам и к серверам высокоскоростных модемов. Важным сервисом, предоставляемым операционными системами данного класса, является доступ к корпоративным базам данных, независимо от того, располагаются ли они на серверах баз данных или на мини-компьютерах. Рассмотрим ситуацию, в которой на уровне сети кампуса могут возникнуть затруднения с интеграцией. Обычно, отделы уже выбрали для себя определенные типы системных конфигураций (тип компьютера, сетевого оборудования и сетевых ОС). Например, маркетинговый отдел может использовать операционную систему UNIX и сетевое оборудование Ethernet, отдел продаж может использовать операционные среды DOS/Novell и оборудование Token Ring. В такой ситуации сети кампуса приходится соединять разные по своему строению о основе компьютерные системы. Корпоративная сеть соединяет сети всех подразделений предприятия, обычно находящихся на значительных расстояниях с помощью глобальной связи (WAN links) для соединения локальных сетей или отдельных устройств. К признакам корпоративных ОС можно отнести следующие особенности: поддержка приложений, справочная служба и безопасность. Приложения, требующие большой вычислительной мощности, делятся на несколько частей и выполняются на разных компьютерах. Сервер приложений должен базироваться на мощной аппаратной платформе, так как от него требуется выдерживать высокую нагрузку, сохраняя скорость обработки информации. Корпоративная ОС должна обладать способностью хранить информацию обо всех пользователях и ресурсах таким образом, чтобы обеспечивалось управление ею из одной центральной точки. База данных, хранящая справочную информацию, открывает множество возможностей, но и добавляет проблем. Она должна быть реализована как база данных, а не набор баз данных. Например, в Windows NT имеется, по крайней мере, пять различных типов справочных баз данных. Особую важность для ОС корпоративной сети приобретают вопросы безопасности данных. Для защиты данных в корпоративных сетях наряду с различными аппаратными средствами используется весь спектр средств защиты, предоставляемый операционной системой: избирательные или мандатные права доступа, сложные процедуры аутентификации пользователей, программная шифрация.
4. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ОС.
4.1. Определение распределенной ОС
В литературе существует множество определений распределенной системы. Для наших целей подойдет вольная характеристика. Распределенная система — это набор независимых компьютеров, представляющийся их пользователям единой объединенной системой. Под данным определением подразумевается, что с аппаратной точки зрения все машины автономны, а с программной, что пользователь имеет дело с единой системой. Выделим важные характеристики распределенных систем. Первая из них заключается в сокрытии от пользователей различий между компьютерами и способов их связей. Вторая пользователи и приложения одновременно работают в единой сети, независимо от того, где происходит их взаимодействие. Масштабирование и расширение — те свойства, которым распределенная система должна легко поддаваться. Пользователи не должны знать о том, что какие-то части сети заменены, починены или добавлены. Для выполнения данных функций и поддержания единой системы распределенные ОС часто включают в себя дополнительный слой программного обеспечения. Данная структура отображена на рисунке 6.
Рисунок 6- Распределенная система организована в виде службы промежуточного уровня.
Рассмотрим пример применения распределенной ОС. Подобные системы используются сотрудниками разных отделов, которые могут быть рассредоточены как по всему городу, так и по всей стране. Заказ, полученный по сотовому телефону, автоматически передается в отдел планирования, превращаясь во внутренний заказ на поставку, которые поступают в отдел доставки и в заявки на оплату. Пользователь в свою очередь остается в полном неведении о происходящем внутри системы.
4.2. Задачи распределенной ОС
4.2.1. Соединение пользователей с ресурсами
Основная задача распределенных сетей — облегчить пользователям доступ к удаленным ресурсам, обеспечить их общее использования и регулировать данные процессы. Существует множество причин, из-за которых данные процессы важны. Совместное использование ресурсов не только позволяет повысить экономию, но и позволяет повысить работоспособность. Гораздо дешевле иметь один принтер, доступный большому количеству персонала, нежели каждому работнику выделять отдельную машину. Работоспособность повышается за счет ускоренного процесса обмена данных между сотрудниками, повышая уровень кооперации, что иллюстрирует успех Интернета. Однако с подключением большого количества пользователей появляется проблема безопасности. Пароли и другая особо важная информация часто пересылаются по сетям открытым текстом (то есть незашифрованными) или хранятся на серверах, надежность которых не подтверждена ничем, кроме нашей веры. Другая проблема безопасности состоит в том, что прослеживание коммуникаций позволяет построить профиль предпочтений конкретного пользователя. Подобное отслеживание серьезно нарушает права личности, особенно если производится без уведомления пользователя