Файл: Сетевые операционные системы.pdf

Глобальность NFS заключается в том, что после входа в систему вы получаете доступ к ресурсам всей сети. Вместо входа на отдельный сервер пользователь NDS входит в сеть. После этого он получает доступ к разрешенным для него сетевым ресурсам. Информация, предоставленная во время логического входа в систему, используется для идентификации пользователя. Позже, когда пользователь пытается получить доступ к ресурсам, таким как серверы, тома или принтеры, процесс фоновой проверки подлинности проверяет, что пользователь имеет право использовать ресурс [22].

Таким образом, при построении современных операционных систем разработчики все чаще используют микроядерный подход. Отдельные системы управления ресурсами отделяются от операционной системы, а последняя, учитывая микроядерный подход, постепенно переходит от управления конкретными устройствами к управлению абстрактными ресурсами. Сетевые операционные системы движутся в сторону универсализации, все чаще они предоставляют возможность сторонним производителям создавать собственные модули для интеграции в структуру системы, что позволяет реализовать файловые системы, службы поддержки каталогов, службы печати и др. как отдельные программные продукты.

По способу доступа к данным различают: данные с локальным доступом и данные с удаленным доступом. Для систем с удаленным доступом используют различные модели построения сетей [20]:

• файл-сервер;
• клиент-сервер (двухуровневая модель);
• сервер приложений (трехуровневая модель).

При реализации модели файл-сервер выделяют центральную вычислительную машину (сервер файлов), на которой хранятся совместно используемые данные (база данных). Все другие машины сети являются рабочими станциями, с помощью которых осуществляют доступ пользователей к базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где и производится обработка данных.

На рабочей станции находятся прикладные программы, программы презентации и программы управления информационными ресурсами. Файл-сервер содержит файлы, необходимые для работы приложений и системы управления базой данных (СУБД) и поддерживает доступ к файлам. СУБД рабочей станции посылает запросы файл-серверу. Запрос осуществляется в командах языка манипулирования данными (ЯМД). СУБД переводит этот запрос в как для централизованных, так и для распределенных баз данных [21].

Каждая файловая команда вызывает перекачку блока данных. Рабочая станция анализирует перекаченную часть, и если в полученном блоке не содержится ответ на запрос, то СУБД запрашивает следующий блок и т.д.

---

При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность файл-сервера падает. Скорость обработки данных файл- серверными системами ограничена транспортными возможностями сети [23].

Модель файл-сервер имеет и другие недостатки:

1. На каждой рабочей станции должна находиться полная копия СУБД.
2. Управление данными усложняется, поскольку доступ к одним и тем же файлам могут осуществлять сразу несколько СУБД клиентов.
3. Манипулирование данными осуществляется только файловыми командами.
4. Защита данных осуществляется только на уровне файловой системы.

Основное достоинство этой модели заключается в разделении системы на два взаимодействующих процесса. При этом сервер может обслуживать множество клиентов, обращающихся к нему с запросами.

При реализации модели клиент-сервер центральный компьютер сети (сервер баз данных) не только хранит данные, но и осуществляет выполнение основного объема их обработки [19]. 

За запросом на данные от клиента следует поиск и извлечение данных на сервере, после чего эти данные (не файлы базы данных) передаются по сети на рабочие станции. Спецификой модели клиент-сервер является использование языка запросов SQL (англ. Structured Query Language - язык структурированных запросов) [20]. При построении возможен ряд модификаций, в зависимости от того, какие уровни информационной системы входят в состав клиента, а какие - сервера. Самая первая клиент-серверная система получила название модель доступа к удаленным данным (англ. Remote Data Access, RDA). Ее также называют клиент-серверной архитектурой с «толстым» клиентом [25]. В такой системе на сервере хранятся база данных и ядро СУБД. На клиенте располагаются приложения, обеспечивающие ввод и отображение данных и прикладные программы. Клиент обращается к серверу с запросами на языке SQL.

Эта система по сравнению с моделью файл-сервер имеет преимущества:

1. Взаимодействие клиента и сервера осуществляется на языке SQL.
2. Сервер принимает и обрабатывает запросы, проверяет полномочия пользователей, гарантирует соблюдение целостности БД, выполняет обновление БД.
3. SQL - запросы имеют меньший размер, по сравнению с файловыми командами, поэтому загрузка сети уменьшается.

Недостатки такой системы:

1. Презентационные и прикладные приложения должны дублироваться на каждом клиенте.
2. Управление выполняется клиентом, а сервер играет пассивную роль.

Существует клиент-серверная архитектура с «тонким» клиентом. Она получила название модель сервера базы данных (англ. DataBase Server, DBS) [13]. В этой модели клиент осуществляет только функцию отображения информации. В основе системы лежат механизмы хранимых процедур и триггеров.

---

Механизм хранимых процедур позволяет создавать подпрограммы, работающие на сервере и управляющие его процессами. Клиент обращается к серверу с командой запуска хранимой процедуры, а сервер выполняет эту процедуру и регистрирует все изменения в базе данных. Сервер возвращает клиенту затребованные данные. Очевидно, что трафик обмена между клиентом и сервером в такой модели уменьшается [14].

Централизованный контроль целостности базы данных выполняется с помощью механизма триггеров, которые являются частью базы данных.

Триггер - это особый тип хранимой процедуры, реагирующий на возникновение определенного события в базе данных. Он активируется после выполнения операции добавления, редактирования или удаления. Если  триггер вызывает ошибку в запросе, обновление данных не производится; а в приложение, выполняющее это действие, возвращается сообщение об ошибка.

В DBS-модели сервер является активным, т.к. не только клиент, то и сам сервер, используя механизм триггеров, может быть инициатором обработки данных в БД. Функции клиента облегчены пер носом части прикладных задач на сервер, поэтому клиент и называется «тонким» [21].

Достоинством модели является то, что процедуры и триггеры, хранящиеся в базе данных, могут быть использованы несколькими клиентами, что уменьшает дублирование алгоритмов обработки данных.

Главным недостатком данной модели является большая загрузка сервера.

По числу используемых вычислительных мощностей на серверном и клиентском уровнях двухуровневые системы можно разделить на:

1. Один клиент - один сервер.
2. Несколько клиентов – один сервер.
3. Несколько клиентов – несколько серверов.

В модели «один клиент - один сервер» сервер обслуживает запросы только одного клиента и для обслуживания нескольких клиентов требуется запустить соответствующее число серверов [7].

Модель «несколько клиентов - один сервер» позволяет обрабатывать запросы от многих клиентов. В модели «несколько клиентов - несколько серверов» клиенты подключаются не к реальному серверу, а к промежуточному звену, которое выполняет обработку запросов к реальным серверам [11].

Система «сервер приложений» является трехуровневой моделью. В ней вводится дополнительный промежуточный уровень между клиентом и сервером. На клиенте располагаются приложения ввода и отображения данных, локальные редакторы, коммуникационные средства, обеспечивающие доступ в вычислительную сеть. Серверы базы данных в этой модели выполняют функции управления базой данных: создание и ведение, поддержка целостности, резервное копирование, восстановление после сбоев [21]. Промежуточный уровень может содержать несколько серверов приложений. Он отвечает за обработку извлеченных из базы данных данных, поддержку сетевой доменной среды, каталогов с данными, обеспечивает обмен сообщениями и т.д.

---

Трехуровневая модель обладает большей гибкостью, лучшей масштабируемостью системы.

Таким образом, даже беглого взгляда на перечень проблем, связанных с логической организацией взаимодействия удаленных процессов, достаточно, чтобы понять, что построение сетевых средств связи - задача более сложная, чем реализация локальных средств связи. Поэтому обычно задачу создания таких средств решают по частям, применяя многоуровневый подход.

3 Особенности выбора операционной системы

Серверная операционная система, как уже понятно из самого названия, является основной оболочкой для связующего звена между центральной программной или программно-аппаратной частью локальной или глобальной сети и дочерними клиентскими терминалами. Понимание этого термина имеет более широкое толкование, поэтому стоит остановиться на некоторых теоретических и практических вопросах [16].

По крайней мере, нужно выяснить назначение серверной операционной системы, а также некоторые аспекты ее установки и применения на практике. Собственно, сами операционные системы такого типа применяются исключительно в локальных или виртуальных сетях, когда там есть какое-то определенное количество дочерних терминалов. Серверная операционная система может устанавливаться двояким способом, однако функциональное назначение у нее одно – обеспечение работы общих приложений в сети и взаимодействия подключенных терминалов между собой. Соответственно, речь идет о пользовательских группах, имеющих права доступа к тому или иному инструменту, ресурсу или документу [7].

В плане инсталляции операционной системы серверного типа следует учитывать схему объединения компьютеров в единую сеть. Это есть так называемая топология сети. Оптимальным вариантом считается схема «звезда» и производные на ее основе.

Тут может быть использована технология толстого и тонкого клиента, когда установка серверной операционной системы будет производиться исключительно на центральный компьютер, обеспечивающий работоспособность всех остальных машин и соответствующего программного обеспечения при загрузке операционной системы по сети, или имеет место частичная инсталляция дочерних компонентов операционной системы на сетевые терминалы. Суть не в том. Главное и самое основное назначение серверной операционной системы состоит именно в том, чтобы обеспечить максимальную работоспособность всех машин в сети и установленного программного обеспечения, плюс – полный контроль в плане администрирования локальных терминалов и всей сети в целом [4].

---

Даже использование современных онлайн-игр предполагает установку операционной системы на центральный сервер. Многие могут не согласиться с таким утверждением, считая, что с домашнего терминала можно зайти на сайт игры и пользоваться всеми возможностями. Это не так. Дело в том, что домашний компьютер все равно подключается к игровому серверу, и нагрузка в плане использования вычислительных возможностей локального компьютера ложится на него лишь частично (основные операции все равно производятся именно на центральном сервере, а игровой клиент может быть частично загружен на машину, с которой производится попытка доступа) [9].

Приводимый ниже рейтинг серверных операционных систем не стоит считать абсолютно точным. Проблема состоит в том, что некоторые операционные системы уже устарели и используются очень нечасто, другие сложны в настройке. В общем, есть огромное количество критериев, по которым приоритеты в списке можно запросто переиначить Тем не менее, среди всех существующих серверных операционных систем самыми популярными являются следующие: Free BSD, Windows Server, CentOS, Debian, Red Hat Linux, Ubuntu, Gentoo, Fedora, OpenBSD, Solaris, HP-UX, AIX, Netware [12].

Само собой разумеется, что первые и последние места здесь не установлены, а приведен только список наиболее популярных серверных систем. Далее некоторые из них будут рассмотрены в кратком варианте описания их возможностей, преимуществ и недостатков.

Free BSD

Данная операционная система является хотя и достаточно популярной системой, тем не менее безнадежно устаревающей и теряющей мировые рейтинги в плане использования и производительности. Самая главная проблема состоит в том, что для этой операционной системы было разработано слишком мало программных продуктов в виде коммерческих приложений, которые могли бы функционировать на основе ее платформы. Зато несомненным плюсом можно назвать возможность тонкой настройки ядра и наличие достаточно мощных инструментов для работы с памятью, не говоря уже о системе ввода/вывода [6].

CentOS

Это серверная операционная система является практически полным аналогом Red Hat, однако имеет расширенные возможности в плане поддержки. Ее преимущество состоит в том, что в системе имеется достаточно скоростной менеджер пакетов, а также практически все панели управления хостингами.

Debian

Данная система является одним из ответвлений Linux. Именно эта операционная система получила очень широкое распространение благодаря своей универсальности. Она является самой стабильной из всех существующих систем и в установочном пакете вместе с KDE и GNOME содержит офисный дистрибутив LibreOffice. Кроме того, при инсталляции этой операционной системы не нужно беспокоиться об установке дополнительных аудио- и видеокодеков и декодеров, поскольку они имеются в самом пакете [11].

---