Файл: Пояснительная записка по курсовому проекту по дисциплине Архитектура операционных систем и организация взаимодействия процессов по теме.pdf

22
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

23
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

24
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

25
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.

26
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.

27
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

28
4.2.2. Прозрачность
Важной задачей распределенных систем является необходимость скрывать от пользователя, что процессы и ресурсы физически распределены между множеством компьютеров. Прозрачность доступа призвана скрыть разницу в представлении данных и в способах доступа пользователя к ресурсам. Так, при пересылке целого числа с рабочей станции на базе процессора Intel на Sun SPARC необходимо принять во внимание, что процессоры Intel оперируют с числами формата «младший — последним» (то есть первым передается старший байт), а процессор SPARC использует формат «старший последним» (то есть первым передается младший байт).
Также в данных могут присутствовать и другие несоответствия.
Распределенная система может иметь компьютеры с различными операционными системами, каждая из которых может иметь собственные способы отображения имен файлов.
Прозрачность местоположения важная группа прозрачности, призвана скрыть от пользователя, где именно физически расположен в системе нужный ему ресурс. Прозрачность местоположения может быть достигнута путем присвоения ресурсам только логических имен, то есть таких имен, в которых не содержится закодированных сведений о местоположении ресурса.
Прозрачность репликации позволяет скрыть факт нахождения нескольких копий ресурса. Прозрачность параллельного доступа возможность совместного использования ресурсов. Например, два отдельных пользователя могут редактировать таблицу в совместно используемой базе данных.
Важно, что пользователь не имеет никакого представления о том, что он не один пользуется ресурсом.
Прозрачность отказов означает, что пользователя никогда не уведомляют о том, что с ресурс недоступен или что система восстановила какое-либо повреждение. Прозрачность сохранности предоставляет возможность остаться в неведение о том, как происходит сохранение объектов в базах

29
данных. На самом деле сервер перемещает данные между диском, оперативной памятью и устройством длительного хранения.
4.2.3. Открытость
Другая важная характеристика распределенных систем —это открытость. Открытая распределенная система - система, дающая доступ к службам, вызов которых требует стандартных синтаксис и семантику.
Формат, смысл, содержимое в сетях подчиняется правилам, которые формализованы в протоколах. Здесь службы зачастую определяются через интерфейсы, которые в свою очередь описаны с помощью языка определения интерфейсов. Это касается только синтаксиса служб. Оно точно отражает имена доступных функций, параметры, значения, исключительные ситуации и так далее. Сложнее описать то, что делает служба, поэтому на практике данные спецификации задаются неформально, с помощью естественного языка. Правильное описание и определение интерфейса дает возможность совместной работы произвольного процесса с другим процессом, которые предоставляет этот интерфейс.
4.2.4. Гибкость
Гибкость одна из важнейших характеристик открытых распределенных систем. Она отвечает за легкость настройки, конфигурации системы, которая может состоять из компонентов от разных производителей. Не должно быть проблем с добавлением новых компонентов, заменой старых. Так же, элементы, которые не заменяются должны оставаться нетронутыми. Другими словами, открытая распределенная система должна быть расширяемой.
4.2.5. Масштабируемость
Масштабируемость измеряется по трем показателям. Первый она может быть масштабируемой по отношению к её размеру. Во-вторых, система может

30
масштабироваться географически.
В-третьих, масштабируемость в административном смысле, то есть она должна быть просто в управлении при работе во множестве независимых организаций. К сожалению, система, которая обладает масштабируемостью, теряет в производительности.
4.3. Мультипроцессоры
Мультипроцессорные системы имеют одну отличительную особенность: все процессоры имеют прямой доступ к общей памяти.
Мультипроцессорные системы с шинной архитектурой имеют следующее строение: несколько процессоров, которые между собой соединены шиной, которая также соединяет их с модулями памяти.
Проблема мультипроцессорных систем шинной архитектуры состоит в их ограниченной масштабируемости, даже в случае использования кэша. Для построения мультипроцессорной системы с более чем 256 процессорами для соединения процессоров с памятью необходимы другие методы. Один из вариантов: разделить общую память на модули и связать их с процессорами через коммутирующую решетку.

31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, в наш век без использования компьютеров функционирования общества просто невозможно. Наука принесла человечеству невероятно полезный инструмент. Компьютеры базируются на аппаратной и программной составляющих. Самая важная программная часть - операционная система. ОС рассчитаны на конкретные потребности и нужды пользователей.
Сетевые, распределенные и мультипроцессорные операционные системы занимаются распределением информации между отдельных компьютеров в сети, ускоряют ее обработку, дают доступ к быстро обмену данными, они повышают работоспособность предприятий, на которых держится экономика целых государств.
Операционные системы продолжат развитие со стремительной скоростью. Данное явление связано с тем, что всё большее количество людей привлекается к данной отрасли, все больше общество зависит от технологий, а значит и от операционных систем, которые уже стали неотъемлемой частью нашей жизни.

32
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бабичев, С. Л. Распределенные системы: учебное пособие для вузов / С.
Л. Бабичев, К. А. Коньков. - Москва: Издательство Юрайт, 2019. - 507 с.
- (Высшее образование). - ISBN 978-5-534-11380-8. - Режим доступа: https://urait.ru/bcode/445188 2. Буцык, С. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие по дисциплине "Вычислительные системы, сети и телекоммуникации" для студентов, обучающихся по направлению "Информационные системы и технологии" / С. В. Буцык, А. С.
Крестников, А. А. Рузаков. - Челябинск: Челябинский государственный институт культуры, 2016. - 116 с. - ISBN 978-5-94839-537-1. - Режим доступа: https://www.iprbookshop.ru/56399.html
3. Назаров, С. В. Современные операционные системы: учебное пособие /
С. В. Назаров, А. И. Широков. - 3-е изд. - Москва, Саратов: Интернет
Университет Информационных Технологий (ИНТУПТ), Ай Пи Ар
Медиа, 2020. - 351 с. - ISBN 978-5-4497-0385-9. - Режим доступа: https://www.iprbookshop.ru/89474.html
4. Таненбаум, Э. Современные операционные системы / Э. Таненбаум, Б.
Херберт. - 4-е издание. - Санкт-Петербург: Издательский дом "Питер",
2018. - 1120 с. - ISBN 978-5-496-01395-6.