Файл: Сетевые операционные системы (Сетевое программное обеспечение.).pdf

Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).

В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.

Понятие Операционной системы

Операционная система (ОС) – комплекс программ, обеспечивающих взаимодействие всех аппаратных и программных частей компьютера между собой и взаимодействие пользователя и компьютера.

ОС обеспечивает целостное функционирование всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к аппаратным возможностям компьютера. Операционная система является базовой и необходимой составляющей ПО компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.

Структуру операционной системы составляют следующие модули:

базовый модуль (ядро ОС) — управляет работой программ и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;
т.е. переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятый компьютеру
командный процессор — расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;
т.е. запрашивает у пользователя команды и выполняет их. Пользователь может дать, например, команду выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), команду вывода документа на печать и т.д.
драйверы периферийных устройств — программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и в различном темпе);
т.е. специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами. Любому устройству соответствует свой драйвер.
дополнительные сервисные программы(утилиты) — делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером
т.е. такие программы позволяют обслуживать диски, выполнять операции с файлами, работать в компьютерных сетях и т.д.

ОС предназначена для решения следующих задач:

обслуживания аппаратуры компьютера;
создания рабочей среды и интерфейса пользователя;
выполнения команд пользователя и программных инструкций;
организации ввода/вывода, хранения информации и
управления файлами и данными.

Согласно определению, все задачи, решаемые операционными системами, можно разбить на две группы:

предоставление пользователю или программисту вместо реальной аппаратуры компьютера расширенной виртуальной (т.е. реально не существующей) машины, с которой удобнее работать и которую легче программировать;
повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами в соответствии с некоторым критерием.

Основные функции операционной системы:

Выполнение по запросу программ тех достаточно элементарных (низкоуровневых) действий, которые являются общими для большинства программ и часто встречаются почти во всех программах (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).

Загрузка программ в оперативную память и их выполнение. Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода). Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти). Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе. Обеспечение пользовательского интерфейса. Сетевые операции, поддержка стека сетевых протоколов.

Дополнительные функции:

Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.
Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.
Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.
Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа.

Глава1. Сетевое программное обеспечение.

Сетевое программное обеспечение – это программное обеспечение, позволяющее организовать работу пользователя в сети. Оно представлено общим, сетевым и специальным программным обеспечением.

Рисунок 1. Общее сетевое программное обеспечение

Общее сетевое программное обеспечение включает в себя:

браузер - это программа просмотра Web-страницы. Браузер содержит следующие средства: программу для работы с электронной почтой (чтение, создание, редактирование и отправка почтовых сообщений); программу для работы с сервером новостей (подписка на группу новостей, чтение новостей, создание и пересылка сообщений), редактор текста.
HTML-редакторы – редакторы, предназначенные для создания Web-страниц.
Графические средства Web – средства, предназначенные для оптимизации графических элементов Web-страниц.
Машинные переводчики – программные средства, предназначенные для просмотра web-страниц на различных языках.
Антивирусные сетевые программы – программы предназначенные для предотвращения попадания программных вирусов на компьютер пользователя или распространения его по локальной сети фирмы.

Системное программное обеспечение включает в себя:

операционную систему (Network Operation System – NOS)– комплекс программ, обеспечивающих в условиях компьютерных сетей управление сетевыми ресурсами (программами, данными, устройствами, протоколами и т.д.). Операционная система сети управляет работой сети во всех ее режимах, обеспечивает реализацию запросов пользователей, координирует функционирование звеньев сети. Она имеет иерархическую структуру, соответствующую стандартной семиуровневой модели взаимодействия открытых систем.
сервисные программы – программы, которые расширяют возможности операционной системы, предоставляя пользователю и его программам набор дополнительных услуг;
систему технического обслуживания – система, которая облегчает диагностику, тестирование оборудования и поиск неисправностей в ПК.

Специальное программное обеспечение представлено прикладными программными средствами: функциональными и интегрированными пакетами прикладных программ и прикладными программами сети, библиотеками стандартных программ, а также прикладными программами, отражающими специфику предметной области пользователей при реализации своих задач.

Глава 2. Сетевая операционная система.

Сетевая операционная система — термин, относящийся к двум различным концепциям:

специализированная операционная система для сетевого устройства, подобного маршрутизатору, коммутатору или межсетевому экрану.
операционная система, ориентированная на работу с компьютерной сетью для организации доступа к общим ресурсам для нескольких компьютеров в сети, что позволяет давать общий доступ к данным для пользователей, групп, политик безопасности, приложений и других сетевых функций. Обычно сетевые ОС работают в локальной сети или в частной сети. Такое толкование в основном историческое, так как в большинство современных операционных систем входят такие же функции.

Главными задачами сетевой ОС являются разделение ресурсов сети (например, дисковые пространства) и администрирование сети. Системный администратор определяет разделяемые ресурсы, задаёт пароли, определяет права доступа для каждого пользователя или группы пользователей. Отсюда сетевые ОС делят на сетевые ОС для серверов и сетевые ОС для пользователей.

Существуют специальные сетевые ОС, которым приданы функции обычных систем (например, Windows NT) и обычные ОС (Windows XP), которым приданы сетевые функции. Практически все современные ОС имеют встроенные сетевые функции.

Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети в значительной степени автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. Эти протоколы обеспечивают основные функции сети: адресацию объектов, функционирование служб, обеспечение безопасности данных, управление сетью. В узком смысле сетевая ОС - это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, сетевые операционные системы, а следовательно, и сети делятся на два класса: одноранговые и двухранговые, которые чаще называют сетями с выделенными серверами.

Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим пользователям сети, то он играет роль сервера. При этом компьютер, обращающийся к ресурсам другой машины, является клиентом. Компьютер, работающий в сети, может выполнять функции либо клиента, либо сервера, либо совмещать обе функции.

Если выполнение серверных функций является основным назначением компьютера, то такой компьютер называется выделенным сервером. В зависимости от того, какой ресурс сервера является разделяемым, он называется файл-сервером, факс-сервером, принт-сервером, сервером приложений и т.д. Выделенный сервер не принято использовать в качестве компьютера для выполнения текущих задач, не связанных с его основным назначением, так как это может уменьшить производительность его работы как сервера.

На выделенных серверах желательно устанавливать ОС, специально оптимизированные для выполнения определенных серверных функций. Поэтому в подобных сетях с чаще всего используются сетевые операционные системы, в состав которых входит нескольких вариантов ОС, отличающихся возможностями серверных частей. Например, сетевая ОС Novell NetWare имеет серверный вариант, оптимизированный для работы в качестве файл-сервера.

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 использовать. В таких сетях на всех компьютерах устанавливается одна и та же ОС.

Для управления сетью существуют специальные сетевые операционные системы, которые по своей организации можно разделить:

одноранговые (Peer-To-Peer Network)
с выделенным файловым сервером (Dedicated File Server Network).

В одноранговых сетях на каждой рабочей станции сети могут быть загружены две группы модулей: модуль сервера и модуль клиента. На серверах функционируют сетевые операционные системы, позволяющие совместно использовать ресурсы сервера, на клиентах – программное обеспечение доступа к сети, обеспечивающее работу с разделяемыми ресурсами.

Загрузка в оперативную память рабочей станции модулей сервера обеспечивает доступ других пользователей к ресурсам этого компьютера. А наличие модулей клиента позволяет пользователю иметь доступ к ресурсам других рабочих станций сети.

Функции модуля клиента операционных систем: