Файл: Сетевые операционные системы (Обзор сетевых операционных систем).pdf

Современная сетевая операционная система должна уметь работать с виртуальной памятью, так как это позволяет добиваться увеличения быстродействия по сравнению с работой с физической памятью и оптимально использовать ресурс[В. С. Данюшенков., О. В. Коршунов. Организация сетевого администрирования (лекции часть 1) / Лекция 2 Структура сетевой операционной системы URL: https://studfiles.net/preview – (дата обращения 03.07.2019)]. 

«Виртуальная память - это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих пользователям писать программы, размер кода и данных которых превосходит имеющуюся оперативную память»[Котенко В. Н. Операционные системы. Курс лекций. – 2015.-C.54].

Отметим, что наиболее эффективные алгоритмы работы с памятью наиболее сложны в реализации. Сегментно-страничная организация виртуальной памяти с использованием упреждающих алгоритмов подкачки и выталкивания страниц наиболее оптимальны. 

Также необходимо стремиться к оптимальному использованию кэширования данных (Рисунок 6).

Рисунок 7. Иерархия ЗУ [Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.C.48]

Управление вводом-выводом

Одной из главных функций операционной системы является управление всеми устройствами ввода-вывода компьютера. Она должна передавать устройствам команды, перехватывать прерывания и обрабатывать ошибки; также должна обеспечивать интерфейс между устройствами и остальной частью системы [Таненбаум Э. С., Херберт Б. Современные операционные системы. 4-е изд. – " Издательский дом"" Питер""", 2015.- C.69.].

Основная идея организации программного обеспечения ввода-вывода состоит в разбиении его на несколько уровней, причем нижние уровни скрывают особенности аппаратуры от верхних уровней, а те, в свою очередь, обеспечивают удобный интерфейс для пользователей [Кручинин А. Операционные системы. – Litres, 2017.-URL: https://books.google.ru/books?id=g_TXCwAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=ru#v=onepage&q&f=false – (дата обращения 05.07.2019);].

Помимо управления вводом-выводом на уровне локальной операционной системы, сетевая также должна уметь работать с сетевыми устройствами, потоком данных от сети к программам, реализовывать множество стеков протоколов с возможностью добавления поддержки новых, без перекомпиляции ядра. Поэтому сетевые функции выносят за пределы микроядер[Кручинин А. Операционные системы. – Litres, 2017.-URL: https://books.google.ru/books?id=g_TXCwAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=ru#v=onepage&q&f=false – (дата обращения 05.07.2019)].

Файловая система.

Файловая система локальной операционной системы - часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами[В. С. Данюшенков., О. В. Коршунов. Организация сетевого администрирования (лекции часть 1) / Лекция 2 Структура сетевой операционной системы URL: https://studfiles.net/preview – (дата обращения 03.07.2019)]. 

Современная файловая система имеет многоуровневую структуру: на верхнем уровне располагается так называемый переключатель файловых, обеспечивающий интерфейс между запросами приложения и конкретной файловой системой, к которой обращается это приложение. Переключатель файловых систем преобразует запросы в формат, воспринимаемый уровнем файловых систем.

Для выполнения своих функций драйверы файловых систем обращаются к подсистеме ввода-вывода, которая отвечает за загрузку, инициализацию и управление всеми модулями низших уровней файловой системы, т.е. просмотр регистров контроллера. Современная файловая система должна поддерживать возможность работы с дисковыми массивами RAID. 

Базовым компонентом любой сетевой операционной системы является поддержка распределенной файловой системой[Гордеев А. В. Операционные системы: Учебник для вузов. — 2-е изд. — СПб.: Питер, 2007. - C.323]. Файловая система поддерживается одной или более машинами, называемыми файл-серверами. Они перехватывают запросы на чтение или запись файлов, поступающие от других машин (не серверов), называемыми клиентами. Каждый посланный запрос проверяется и выполняется, а ответ отсылается обратно. Файл-серверы обычно содержат иерархические файловые системы, каждая из которых имеет корневой каталог и каталоги более низких уровней. Рабочая станция может подсоединять и монтировать эти файловые системы к своим локальным файловым системам. При этом монтируемые файловые системы остаются на серверах. Также распределенная файловая система должна гарантировать безопасность и надежность не только во время хранения, но и во время передачи данных[В. С. Данюшенков., О. В. Коршунов. Организация сетевого администрирования (лекции часть 1) / Лекция 2 Структура сетевой операционной системы URL: https://studfiles.net/preview – (дата обращения 03.07.2019)].

Таким образом, все чаще разработчики используют микроядерный подход при построении современных операционных систем. От операционной системы отделяются системы управления отдельными ресурсами, а первая, с учетом микроядерного подхода постепенно переходит от управления конкретными устройствами к управлению абстрактными ресурсами[Кручинин А. Операционные системы. – Litres, 2017.-URL: https://books.google.ru/books?id=g_TXCwAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=ru#v=onepage&q&f=false – (дата обращения 05.07.2019)]. Сетевые операционные системы эволюционируют в сторону универсализации, все чаще они предоставляют возможность сторонним производителям создавать собственные модули для встраивания в структуру системы, что позволяет реализовывать, как отдельные программные продукты, файловые системы, службы поддержки каталогов, службы печати и т.д.. К примеру, менеджер ввода/вывода ядра Windows NT[Партыка Т. Л., Попов И. И. Операционные системы, среды и оболочки. – Форум, 2012. -C.139.] не обращается к драйверам устройств напрямую, а использует для своей работы драйверы файловых систем, то есть для поддержки новой файловой системы стороннего производителя не нужно перекомпилировать ядро или иным образом включать в работу производителя операционной системы, а достаточно написать драйвер файловой системы, установить его и файловая система становится доступной в рамках операционной системы.

Итак, существует определенная классификация сетевых операционных систем. Она строится в зависимости от свойств, функций и назначения операционной системы. Так же от этого зависит структура сетевой операционной системы. Способы ее организации разделяют на несколько подходов, разобранных выше. Наиболее часто используемым является микроядерный подход. Сегодня не существует систем с чисто классической или микроядерной архитектурой. «В результате операционные системы образуют некоторый спектр, на одном краю которого находятся системы с минимально возможным микроядром, на другом - системы, в которых микроядро выполняет достаточно большой набор функций». [Кручинин А. Операционные системы. – Litres,2017.-URL:https://books.google.ru/books?id=TXCwAAQBAJ&printsec= frontcover&hl=ru#v=onepage&q&f=false – (дата обращения 05.07.2019)]

К тому же сетевые операционные системы представляют собой те же операционные системы, но с углубленными сетевыми функциями. В связи с выше сказанным, существуют разнообразные сетевые операционные системы, о самых популярных из которых расскажем далее.

Глава 3 Обзор сетевых операционных систем.

3.1 Операционная система NetWare фирмы Novell

Novell была одной из первых компаний, которые начали создавать локальные вычислительные сети. Она производила как аппаратные средства, так и программные[В. С. Данюшенков., О. В. Коршунов. Организация сетевого администрирования (лекции часть 1) / Лекция 2 Структура сетевой операционной системы URL: https://studfiles.net/preview – (дата обращения 03.07.2019)].

Однако в последнее время фирма Novell стала ориентироваться на программных средствах локальных вычислительных систем.

Операционная система NetWare фирмы Novell ориентирована на локальную сеть ПЭВМ, совместимых с IBM PC. Эта сетевая операционная система является самостоятельной операционной системой, ядро которой загружается на файловый сервер. На рабочих станциях загружаются модули сетевой операционной системы, обеспечивающие взаимодействия с ее ядром и обмен сообщениями с другими рабочими станциями. При этом на рабочих станциях могут быть использованы различные базовые операционные системы[Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.-C.242].

Сегодня используют несколько версий сетевой операционной системы NetWare Novell.

Сетевую операционную систему Novell NetWare 2.2 в основном применяют для организации небольшой сети на базе файл-сервера с процессором 80286. Операционную систему Novell NetWare 3.11 или 3.12, работающая на процессорах 80386 и выше, в основном используют для создания крупных и надежно работающих сетей. Версия 3.11/3.12 в отличие от 2.2 работает с выделенным файл-сервером и количество рабочих станций, подключенных к одному серверу, может достигать 250. Сетевая операционная система Novell NetWare 4.1 предназначена для создания крупных сетей, состоящих из многих сегментов и содержащих несколько серверов. Количество рабочих станций в данной версии может достигать 1000.

Рассмотрим в виде таблицы:

Таблица 1. Достоинства и недостатки операционной системы Novell NetWare

   [Таблица составлена по Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.; В. С. Данюшенков., О. В. Коршунов. Организация сетевого администрирования (лекции часть 1) / Лекция 2 Структура сетевой операционной системы URL: https://studfiles.net/preview – (дата обращения 03.07.2019)]

Можно выделить следующие функции операционной системы NetWare

• поддержка совместного использования файлов,
• обеспечение доступа к сетевым принтерам,
• предоставление средств для работы с электронной почтой,
• поддержка работы СУБД различных типов,
• обеспечение доступа к файловому серверу со стороны рабочих станций, функционирующих под управлением различных операционных систем[Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.- C.244],
• предложение средств, позволяющих объединять удаленные сегменты сети,
• обеспечение "прозрачности" доступа локальных и удаленных пользователей к ресурсам сети,
• предложение средств для надежного хранения данных,
• обеспечение защиты ресурсов сети от несанкционированного доступа,
• поддержка динамически расширяемых многосегментных томов на нескольких дисках файлового сервера[В. С. Данюшенков., О. В. Коршунов. Организация сетевого администрирования (лекции часть 1) / Лекция 2 Структура сетевой операционной системы URL: https://studfiles.net/preview – (дата обращения 03.07.2019)],
• предоставление средств управления ресурсами корпоративных сетей: единый каталог сетевых ресурсов NDS в NetWare 4.1,
• обеспечение передачи и обработки данных с использованием разных протоколов: SPX/IPX, TCP/IP, NetBIOS, AppleTalk,
• поддержка работы суперсерверов в симметричном режиме функционирования (ОС NetWare 4.1 SMP).

3.2 Операционная система Microsoft Windows NT WS/Server 4.0

   Microsoft Windows NT WS/Server 4.0 является уникальной и мощной операционной системой.

   При ее разработке были достигнуты следующие цели[Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.-C.273]:

- надежность,

- производительность,

- переносимость,

- совместимость,

- масштабируемость,

- безопасность.

    Windows NT идеально приспособлена для работы, где требуется повышенная устойчивость  и высокая производительность, в качестве рабочей станции и сетевого сервера. Она является синтезом как предыдущих версий Windows, так и других операционных систем. Эта сетевая операционная система адаптируется под различные типы аппаратного обеспечения без полной переработки. [В. С. Данюшенков., О. В. Коршунов. Организация сетевого администрирования (лекции часть 1) / Лекция 2 Структура сетевой операционной системы URL: https://studfiles.net/preview – (дата обращения 03.07.2019)]Ее важной особенностью является способность работать с существующими приложениями. Достоинства и недостатки системы приведем в виде таблицы:

Таблица 2 Достоинства и недостатки Windows NT

[Таблица составлена по Олифер В. Г., Олифер Н. А., Симонович С. В. Сетевые операционные системы. Учебное пособие. Серия. – 2015.- 668 сВ. С. Данюшенков., О. В. Коршунов. Организация сетевого администрирования (лекции часть 1) / Лекция 2 Структура сетевой операционной системы URL: https://studfiles.net/preview – (дата обращения 03.07.2019)]