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

Специфические внутренние черты Linux включают контроль работ по стандарту POSIX, используемые оболочки – sh, csh, bash, zsh, псевдотерминалы - pty, поддержку национальных и стандартных клавиатур и динамически загружаемые драйверы клавиатур.

Ядро ОС Linux.

Ядро системы Linux состоит из нескольких основных частей: блок управления процессами, блок управления памятью, драйверы устройств, драйверы файловых систем, блок управления сетью а также другие небольшие процедуры.

Наиболее важные составляющие ядра, которые помогают обеспечивать жизнеспособность системы - блок управления памятью и процессами. Блок управления памятью берет на себя задачу распределения областей памяти и swap-областей между процессами, составляющими ядра и кэш-буфера. Блок управления процессами создает новые процессы и обеспечивает многозадачность путем переключения задач.^[28][29]

На самом нижнем уровне ядро содержит драйверы устройств для каждого типа поддерживаемого оборудования. Существует довольно много одинаковых устройств, которые различаются только тем, как происходит взаимодействие между самим устройством и драйвером. Подобное сходство позволяет использовать отдельные классы драйверов, которые поддерживают одинаковые операции. В каждом члене такого класса для ядра используется однотипный интерфейс, но схемы взаимодействия с устройством отличны друг от друга. Например, все драйверы жесткого диска представляются для ядра абсолютно одинаково, то есть у них у всех имеются такие операции как 'инициализация жесткого диска', 'чтение сектора X', 'запись сектора X'.

Некоторые функции, предоставляемые ядром, имеют одинаковые свойства. Например, различные сетевые протоколы объединены в один программный интерфейс - BSD socket библиотеку. Другим примером могут служить различные файловые системы, поддерживаемые системой Linux. Ядро содержит виртуальную файловую систему (VFS - Virtual File System) которая включает в себя все функции, используемые в работе системы, а также отдельный драйвер для каждой поддерживаемой файловой системы. При попытке доступа к какой-либо файловой системе, запрос проходит через виртуальную файловую систему, откуда затем перенаправляется к соответствующему драйверу файловой системы.

Для увеличения объема доступной памяти Linux осуществляет разбиение диска на страницы: на диске выделяется пространство для свопинга (swap space), причем в область свопинга выгружается только отдельные части, в которых нет необходимости в конкретный момент времени.

Выполняемые программы используют динамически связанные библиотеки, что позволяет выполняемым файлам занимать меньше места на диске, в особенности тем, которые крайне часто используют библиотечные функции.

Иногда при работе ядра или различных системных программ возникают ошибки, предупреждения и другие сообщения. Программа Syslog записывает все сообщения в файл. Причем делает это так, что он может быть впоследствии просмотрен. Syslog можно сконфигурировать таким образом, чтобы сообщения сортировались и записывались в разные файлы в зависимости от приоритета.^[29][30] Например, сообщения ядра часто направляются в отдельный файл, так как эти сообщения наиболее важные и должны регулярно просматриваться во избежание серьезных проблем.

Графический интерфейс пользователя.

В Linux графический интерфейс пользователя не встраивается в ядро системы. Вместо этого он представляется программами пользовательского уровня. Это применяется как к текстовым, так и к графическим оболочкам.

Такой стандарт делает систему более гибкой, хотя и имеет свои недостатки. Например, это легко позволяет создавать новые интерфейсы для программ, что затрудняет изучение системы.

Первоначально графической оболочкой, используемой с Linux, была система X Window System (сокращенно X). X не реализует пользовательский интерфейс, а только оконную систему, то есть средства, с помощью которых может быть реализован графический интерфейс. Три наиболее популярных версии графических интерфейсов на основе X - это OpenLook, Motif и Athena.^[30][31]

Одновременное выполнение нескольких программ.

Виртуальная мультиконсоль дает возможность на одном дисплее организовать работу сразу нескольких консолей. На первой консоли запускается процесс трансляции. Комбинацией клавиш Alt-F2 (по-умолчанию) следует переход на вторую консоль. Трансляция продолжается, но при этом первая консоль на экране дисплея заменяется новой картинкой второй консоли, в которой уже может быть запущен редактор текста. Комбинацией Alt-F3 следует переход на третью консоль, в которой запускается отладчик и так далее. Обычно в системе доступно восемь консолей, но можно установить до шестидесяти четырех и любой момент времени переключаться между ними.

На отдельной консоли может работать как текстовая, так и графическая программа. На одной из свободных консолей можно запустить оконную графическую систему X Window System. Например, в одном окне база данных, в другом - почта, в третьем - текстовый редактор и так далее. Таким образом, одновременно работает много консолей, а на одной из консолей еще и много окон X Window System.

Помимо этого в системе одновременно работают фоновые процессы, которые не выдают информации на дисплей, но выполняют свою функцию, например, передают данные, печатают на принтере, передают почту по сети и прочее. Фоновый процесс может инициировать как пользователь, так и сама операционная система в соответствии со сложившимися условиями (есть почта для отправки, данные для печати и др.). Linux обеспечивает физическое распараллеливание вычислений на многопроцессорных машинах (до 32 процессоров), но это не имеет прямого отношения к одновременному выполнению нескольких программ. Операционная система позволяет одновременно выполнять несколько задач на одном процессоре, сотни раз в секунду переключая процессор с одной задачи на другую.^[31][32]

Структура файловой системы.

Поддерживаемые Linux файловые системы позволяют работать с различными типами файловых систем, а некоторые из них как например, EXT2/3, ReiserFS и JFS считаются базовыми для Linux. Поддержка FAT (файловая система MS-DOS) позволяет непосредственно обращаться к файлам на жестком диске.

Файловая система разделяется на несколько частей: файловая система root (корневой каталог, не путать с /root), состоящая из каталогов /bin, /lib, /etc, /dev и некоторых других, файловая система /usr, где хранятся различные программы и данные не подлежащие изменению, файловая система /var, где содержатся изменяемые файлы (такие как log файлы и др.) и файловая система /home, которая состоит из личных каталогов пользователей. Разделение может существенно отличатся от приведенного выше в зависимости от настройки системным администратором и конфигурации аппаратного обеспечения.

Работа с сетью.

Linux имеет широкий спектр сетевых возможностей. Большинство базовых функций (файловые системы, печать, создание резервных копий и так далее) могут быть реализованы посредством сети. Это значительно облегчает работу системного администратора, так как позволяет использовать централизованное администрирование.

Сетевые возможности Linux обеспечивают полный набор протоколов ТСР/IР для работы в Интернет и поддерживают полный спектр клиентов и услуг ТСР/IР, таких как FTP,TELNET, SMTP и прочие.

Подключение к системе через сеть работает несколько иначе, чем обычное подключение. Существуют отдельные физические последовательные линии для каждого терминала, через которые и происходит подключение. Для каждого пользователя, который подключается к системе, существует отдельное виртуальное сетевое соединение и их может быть любое количество. Однако не представляется возможным запустить отдельный процесс getty для каждого возможного виртуального соединения. Существуют также и другие способы подключения к системе посредством сети. Например, telnet и rlogin - основные службы в TCP/IP сетях.^[32][33]

При использовании сети для подключения к системе, кроме большого количества процессов getty также используется отдельная программа-демон (при использовании как telnet так и login используются различные программы-демоны), которая отслеживает все попытки соединения с компьютером. Если демон распознает попытку соединения, то создается новый процесс (программа создает сама себя для обработки этого соединения), а затем продолжает отслеживание новых соединений. Создаваемый процесс идентичен программе getty.

Печать.

В один момент времени принтером может пользоваться только один пользователь. Для обеспечения доступа к принтеру сразу нескольким пользователям, используется специальная программа, которая обеспечивает обслуживание очереди к принтеру. Все задания для принтера помещаются в буфер. Когда принтер заканчивает обработку одного задания, следующее передается ему автоматически. Это значительно упрощает работу с принтером.

Программа обслуживания очереди к принтеру помещает информацию, которая должна быть распечатана, на диск, то есть текст располагается на диске, в то время как задание находится в очереди. Это позволяет прикладным программам достаточно быстро распечатывать тексты, помещая их в очередь, так как для продолжения работы приложению не требуется дожидаться окончания распечатки.^[33][34]

Выводы:

При работе с Linux прежде всего необходимо правильно подобрать оборудование для работы в необходимых режимах. В состав операционной системы Linux входят сотни различных программ, которые предоставляют пользователю широчайший спектр возможностей для решения самых разнообразных задач. Все эти программы подробно документированы и имеют качественные и исчерпывающие руководства по настройке и использованию. Для того, чтобы освоить Linux не требуется знание операционной системы Unix, хотя среди пользователей бытует мнение, что Linux слишком сложная и предназначена она только для специалистов. На самом же деле это давно не так и является скорее сложившимся ранее стереотипом, не имеющим сегодня никаких реальных оснований для опасения. Нынешний Linux - это не просто альтернативная операционная система, но и стандарт качества и удобства, в чем может убедиться, без преувеличения, каждый пользователь ПК.

Заключение

Широкий выбор операционных систем обусловлен огромным числом самых разнообразных типов компьютеров, используемых в компьютерных сетях. К этим операционным системам предъявляются разного рода требования по производительности и функциональным возможностям. Кроме того крайне желательно, чтобы они обладали возможностью совместимости, которое позволило бы обеспечить совместную работу различных операционных систем.

Сетевые операционные системы подразделяются на две группы: масштаба отдела и масштаба предприятия. Сетевые операционные системы для отделов или рабочих групп обеспечивают набор сетевых сервисов, включая разделение файлов, приложений и принтеров. Они также должны обеспечивать отказоустойчивость и поддерживать кластерные архитектуры. Сетевые операционные системы отделов обычно более просты в установке, настройке и управлении по сравнению с СОС масштаба предприятия. У них меньше функциональных свойств, они не так сильно защищают данные и имеют более слабые возможности по взаимодействию с другими типами сетей, а также не такую высокую производительность.

Сетевая операционная система масштаба предприятия обязанапрежде всего обладать стандартными (основными) свойствами любых корпоративных продуктов, в том числе:

• масштабируемостью, то есть способностью одинаково хорошо работать в широком диапазоне различных количественных характеристик сети;

• совместимостью с другими продуктами, то есть способностью работать в сложной гетерогенной среде интерсети в режиме plug-and-play.

Корпоративная сетевая операционная система должна поддерживать более сложные сервисы. Подобно сетевым операционным системам рабочих групп, сетевая операционная система масштаба предприятия должна позволять пользователям разделять файлы, приложения и принтеры, при этом делать это для большего количества пользователей и значительных объемов данных, при этом обладать более высокой производительностью. Кроме того, сетевая операционная система масштаба предприятия обеспечивает возможность соединения разнородных систем - как рабочих станций, так и серверов.

Важным элементом сетевой операционной системы масштаба предприятия является централизованная справочная служба, в которой хранятся данные о пользователях и разделяемых ресурсах сети. Такая служба, называемая также службой каталогов, обеспечивает единый логический вход пользователя в сеть и предоставляет ему удобные средства просмотра и доступа всех ресурсов, к которым у него есть доступ. Администратор, при наличии в сети централизованной справочной службы, избавлен от необходимости заводить на каждом сервере повторяющийся список пользователей, а значит избавлен от большого количества рутинной работы и от потенциальных ошибок при определении состава пользователей и их прав на каждом сервере, ввиду отсутствия дубликатов информации и ее централизованности.