Сетевые операционные системы и приложения. Особенности сетевых ос

Чтобы компьютеры, подключенные к локальной сети, могли обмениваться дан­ными, необходимы соответствующие программные средства. Как правило, базовые сетевые программные средства входят в состав операционной системы, либо опера­ционная система может быть дополнена соответствующими программами. Приме­ром ОС с поддержкой сети является Windows XP Professional.

При работе с сетью компьютер может выступать в двух ролях:

Если компьютер обращается за информацией и сервисами к другому компью­теру сети, то такой компьютер называют рабочей станцией (work station);

если компьютер предоставляет свою информацию и сервисы другим компью­терам сети, то он называется сервером.

Сервер может предоставлять различные сервисы, из которых наиболее известны следующие: хранение и предоставление файлов (файловый сервер); вывод на принтер (сервер печати); получение и пересылка факсимильных сообщений (факс-сервер); получение, хранение и передача сообщений электронной почты (почтовый сервер); размещение сайтов (web-cepвep).

Сервисы, предоставляемые сервером, называются службами. На одном и том же сервере может выполняться сразу несколько служб.

Чтобы сервер предоставлял тот или иной сервис, необходимо запустить соответ­ствующую программу в составе серверной ОС.

Для обращения к службам серверов с рабочих станций необходимо запустить соответствующую программу, называемую клиентом.

Локальные сети, в которых имеются серверы, предоставляющие службы, и кли­ентские компьютеры, называются сетями, построенными по технологии «клиент-сервер». Возможно совмещение этих функций каждым компьютером сети, когда все эти компьютеры являются равноправными. Локальная сеть, состоящая из равно­правных ПК, называется одноранговой

Сетевая ОС состоит из следующих частей:

– средства управления локальными ресурсами – распределение памяти, планирование процессов и т.д.;

– серверная часть – предоставление собственных ресурсов и услуг в общее пользование;

– клиентская часть – обеспечивает доступ к удаленным ресурсам и услугам

Сетевые ОС :

– одноранговые – каждый компьютер в сети может выполнять функции как клиента, так и сервера (одноранговая сеть);

– с выделенным сервером – устанавливаются на отдельный компьютер – сервер (сеть с выделенным сервером)

Сети с выделенным сервером :

Преимущества :

– высокая производительность;

– наличие развитых средств управления и администрирования в сети;

– наличие развитых средств связи удаленных сегментов сети;

– распределенный режим работы клиент-сервер;

Недостатки :

– сложность в освоении и эксплуатации

Примеры сетевых ОС с выделенным сервером: Windows NT; Windows 2000; Windows XP; Novell Net Ware; Unix; Linux.

Windows 2000 Server может выступать как: файл- сервер; сервер печати; сервер приложений; контроллер домена; сервер удаленного доступа; сервер Интернета; сервер обеспечения безопасности данных; сервер резервирования данных; сервер связи; сервер вспомогательных служб.

Операционная система сети включает в себя набор управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающих:

‒ межпрограммный метод доступа (возможность организации связи между отдельными прикладными программами комплекса, реализуемыми в различных узлах сети);

‒ доступ отдельных прикладных программ к ресурсам сети (и в первую очередь к устройствам ввода-вывода);

‒ синхронизацию работы прикладных программных средств в условиях их обращения к одному и тому же вычислительному ресурсу;

‒ обмен информацией между программами с использованием сетевых «почтовых ящиков»;

‒ выполнение команд оператора с терминала, подключенного к одному из узлов сети, на каком-либо устройстве, подключенном к другому удаленному узлу компьютерной сети;

‒ удаленный ввод заданий, вводимых с любого терминала, и их выполнение на любом компьютере в пакетном или оперативном режиме;

‒ обмен наборами данных (файлами) между компьютерами сети;

‒ доступ к файлам, хранимым в удаленных компьютерах, и обработку этих файлов;

‒ защиту данных и вычислительных ресурсов сети от несанкционированного доступа;

‒ выдачу различного рода справок об использовании информационных, программных и технических ресурсов сети;

‒ передачу текстовых сообщений с одного терминала пользователя на другие (электронная почта).

С помощью операционной системы сети:

‒ устанавливается последовательность решения задач пользователя;

‒ задачи пользователя обеспечиваются необходимыми данными, хранящимися в различных узлах сети;

‒ контролируется работоспособность аппаратных и программных средств сети;

‒ обеспечивается плановое и оперативное распределение ресурсов в зависимости от возникающих потребностей различных пользователей компьютерной сети.

Таким образом, сетевое программное обеспечение, поддерживающее функционирование сети, управляющее ресурсами сервера, обеспечивающее организацию услуг сети и предоставляющее к ним доступ многим пользователям сети, называетсясетевой операционной системой. Сетевая операционная система необходима для работы сети, так же как для локального персонального компьютера нужна одна из операционных систем: DOS, Windows 95, OS/2, UNIX. Ее основная часть размещается на сервере; а на рабочих станциях устанавливается только небольшая оболочка, выполняющая роль интерфейса между программами, обращающимися за ресурсом, и сервером. Сетевое программное обеспечение предоставляет всем пользователям сети внешнюю память сервера для хранения программ и данных, общий принтер и обеспечивает обмен информацией между рабочими станциями.

Сетевая ОС Windows XP

Сетевые возможности уже включены в состав ОС Windows XP и нуждаются только в настройке и активизации. В Windows XP каждый компьютер имеет уни­кальное в пределах сети имя. Если на компьютере активны какие-либо службы, то к ним можно получить доступ с других компьютеров сети.

Стандартно в ОС входят служба доступа к файлам и служба печати.

Файловая служба . Задачей файловой службы является предоставление другим ПК возможности читать, изменять или создавать файлы. Очевидно, что, когда мно­го пользователей работает с одним и тем же файлом, они могут мешать друг другу, поэтому можно разрешить им только читать файлы, но не исправлять их. Для этого файловая служба предоставляет механизм разграничения прав доступа. В Windows XP можно предоставлять для доступа клиентов любое количество ката­логов (папок). При этом каждый каталог имеет уникальное имя, определенное при конфигурации файловой службы, и называется ресурсом.

Для каждого ресурса может быть определен режим доступа:

Доступ с паролем - для работы с данным ресурсом необходимо знать па­роль.

Служба печати . Иногда бывает сложно снабдить все компьютеры отдельными принтерами. Тогда в сети выделяется один из компьютеров, подключенный к прин­теру, который предоставляет свои услуги для печати документов всем остальным клиентам сети. Поддержка сервера и клиентов печати входит в операционную систему Windows и нуждается только в настройке. Для этого на сервере необходимо установить принтер в общий доступ:

Выбрать в меню Пуск команду Принтеры и факсы ;

Выделить желаемый принтер;

Выбрать в меню Файл пункт Общий доступ и пометить флажок Общий до­ступ к данному принтеру .

На всех клиентских компьютерах для доступа к этому принтеру необходимо установить его как сетевой принтер. Это делается точно так же, как и установка локального («обычного») принтера, но в процессе настройки в соответствующем Мастере нужно пометить кнопку Сетевой принтер .

Оценить сетевую ОС можно по ее соответствию основным требованиям к сете­вой среде, а именно по возможности:

Совместного использования файлов и принтеров при высокой производитель­ности;

Эффективного выполнения прикладных программ, ориентированных на архи­тектуру клиент-сервер, в том числе прикладных программ производителей;

Работать на различных платформах и с различным сетевым оборудованием;

Обеспечить интеграцию с Internet: поддержку протокола TCP/IP, протокола динамической настройки (Dynamic Host Configuration Protocol -DHCP), программного обеспечения Web-сервера;

Дистанционного доступа к сети;

Организации внутренней электронной почты, групповых дискуссий;

Доступа к ресурсам в территориально разбросанных, многосерверных сетях с помощью служб каталогов и имен.

Любая из перечисленных сетевых ОС (с той или иной точки зрения) может быть названа лучшей, хотя ни одна из них не может удовлетворить все требования пользователя полностью. Для удовлетворения всех требований к сетевой обра­ботке целесообразно объединять сетевые ОС разных производителей. В настоя­щее время в большинстве сетей используются несколько сетевых ОС. Для дости­жения универсальности и производительности часто совместно используются NetWare и Windows NT Server. При этом NetWare используют для работы с файлами и обслуживания печати, поскольку она обеспечивает более широкие возможности и универсальность этих служб, a Windows NT - для обмена сооб­щениями и работы серверов приложений, таких как СУБД, на различных плат­формах.

В сетях NetWare и Windows NT принципиально разное построение служб управ­ления каталогами. В NetWare 4.1 используется NetWare Directory Service (NDS), позволяющая представить сеть в виде древовидной структуры. Служба управле­ния каталогами в сетях Windows NT представляет собой набор доменов, состоя­щих в доверительных отношениях. Обе службы предоставляют возможность цен­трализованно управлять сетью со многими серверами. Причем пользователю, однократно зарегистрировавшемуся в сети, предоставляется возможность соеди­нения с различными серверами. В NDS удобнее просматривать все ресурсы сети, переносить (логически) пользователя из одной части дерева в другую. Доменная система позволяет более гибко настраивать отношения между доменами. Домен может иметь как всю информацию о другом домене, так и частичную, либо вооб­ще никакой.

Все перечисленные ОС имеют достаточно хорошие клиентские средства для ра­боты с файлами и печатью. Многие производители выпускают программное обес­печение клиента, способное работать с разнотипными серверами. Так, Windows 95 включает универсального клиента, способного работать с серверами всех перечисленных сетевых ОС и еще некоторых других. Причем пользователь может и не знать, к услугам какого сервера он обращается.

В состав Windows 95 входит клиентское программное обеспечение как для Windows NT, так и для NetWare. Пользователю предоставляется прозрачный доступ как к ресурсам доменов, так и к дереву NDS. Открыв папку Сетевое окружение, пользователь увидит все доступные домены сети Windows NT, все доступные серверы NetWare и контексты NDS. Раскрыв папку с контекстом NDS, пользователь увидит дисковые тома и очереди печати, открыв папку, соот­ветствующую Windows NT Server, - предоставленные в совместное использова­ние файловые и принтерные ресурсы. Если открыть папку, соответствующую файловому тому, отобразится структура каталогов этого тома и расположенные в них файлы. В заголовке окна отображается имя контекста и имя тома. Любой из этих каталогов можно отобразить как логический сетевой диск. Таким образом, для пользователя неважно, каким способом осуществляется доступ к сетевым ресурсам. Будь это каталог сервера Windows NT, каталог сервера NetWare или объект в NDS, доступ к нему одинаков.

Windows NT Server и Workstation обеспечивают пользователям, в том числе пользователям NetWare, прозрачный доступ к серверам смешанной сети. Клиенты NetWare 4.1, разработанные для Windows NT, также позволяют пользователям Windows Workstation получить доступ к NDS. Windows NT Server можно вклю­чить в уже существующую сетевую среду с NetWare и использовать его в каче­стве сервера приложений. На нем могут работать: сервер баз данных, сервер электронной почты, сервер связи, сервер Web-страниц и т. д. В свою очередь, пользователи Windows NT могут получить доступ к серверам NetWare.

Сетевая ОС NetWare

Для обеспечения функционирования локальной сети, использующей файловый сервер, в настоящее время разработан целый ряд сетевых операционных систем. Одной из них является NetWare фирмы Novell.

Перечислим основные функции сетевой операционной системы, реализуемые NetWare:

Разделение дисков файлового сервера, обеспечивающее совместное надежное хранение и доступ к файлам. Доступ может осуществляться с различных операционных систем на рабочих станциях.

Управление коммуникацией при различных топологиях подсетей и используемых в коммуникационных протоколах. Так, рабочие станции UNIX, как прави­ло, используют протокол TCP/IP, а персональные компьютеры сети NetWare - IPX/SPX, и сетевая ОС обеспечивает поддержку этих протоколов.

Обеспечение работы на сервере программ, расширяющих и дополняющих фун­кции самой сетевой ОС. Эти программы называются загружаемыми модуля­ми NetWare (NLM, NetWare Loadable Modules). Модули NLM разрабатываются как самой фирмой-производителем, так и сторонними фирмами. NLM служат для обеспечения работы баз данных (хранения и обработки баз дан­ных на сервере баз данных с высокой скоростью). Примерами таких NLM могут являться модули, служащие для доступа к СУБД Oracle, Sybase или Microsoft SQL Server.

Структура локальной сети моноканальной топологии с файловым сервером представлена на рис.:

Рис. – Локальная сеть персональных компьютеров Novell NetWare с малоканальной структурой

Сетевая ОС NetWare координирует функционирование рабочих станций и регулирует процесс совместного использования сетевых ресурсов. Кроме того, сетевая ОС предоставляет различные средства администрирования сети. Эти средства обеспечивают защиту данных и их целостность, контролируя права доступа к ним.

ОС NetWare, как и другие сетевые ОС, ориентирована на работу с различными платами. Перечень возможных видов плат очень широк. Поддерживает многие платы Ethernet, Token-Ring, Arcnet. В соответствии с этим сетевая ОС обеспечивает работу сети любой структуры, в том числе моноканальной.

Драйвер является связующим звеном между оболочкой, функционирующей на рабочей станции, и сетевой платой. Программа-драйвер поставляется вместе с сетевой платой и обеспечивает настройку на физические особенности платы.

Локальная сеть с несколькими файловыми серверами

При большом числе пользователей в сети ее территориальной разбросанности, различных функциях, выполняемых сетью, целесообразно разделить ее на отдельные небольшие сети, каждая из которых содержит файловый сервер. При этом повышается производительность сети, время ответа пользователю значительно снижается, повышается надежность сети, так как сбой в одной сети приводит к нарушению работоспособности только этой сети. NetWare позволяет разделить большую сеть на несколько сетей, обеспечивая при этом связь сетей, при которой пользователи любой сети имеют доступ к ресурсам всех других сетей и не ощущают разделения сети на несколько. NetWare объединяет выделенные сети за счет остановки (в частности) нескольких сетевых плат на файловом сервере или на отдельном компьютере. Используются также маршрутизаторы (routers) и мосты bridges).

Компьютер, выполняющий роль моста или маршрутизатора, устанавливается по одному сетевому адаптеру на каждую из связываемых сетей. Мост, как правило, используется для связи сетей с одинаковыми коммуникационными системами, Например для объединения двух сетей Ethernet. Пакеты, поступающие на мост, переадресовываются и посылаются в другую сеть по указанному адресу. Маршрутизаторы преобразуют коммуникационные пакеты из одного формата в другой. Файловый сервер NetWare может соединять несколько сетей за счет установки нa нем дополнительных сетевых адаптеров одного или разных типов и выполнять роль маршрутизатора. Такое решение называется встроенным маршрутизатором (internal router) и является наиболее дешевым способом разделения сети нa сегменты. Однако надо заметить, что это возлагает дополнительную нагрузку нia сервер, который теперь должен обрабатывать маршрутную информацию.

На рис. показана общая структура базовой локальной сети Novell NetWare, фрагментированной на четыре части, каждая из которых установлена в отдельной аудитории университета и имеет свой файловый сервер. В качестве маршрутиза­торов в сети использованы файловые серверы. В этой сети пользователь из любой аудитории может иметь доступ к любому из файловых серверов.

Поскольку при объединении нескольких сетей в единую сеть все они подключа­ются к некоторой базовой сети, являющейся связующим звеном, ей требуется высокая производительность. В настоящее время имеются такие высокопроизводительные архитектуры сетей, как:

FDDI (Fiberoptic Distributed Data Interface) - оптоволоконный интерфейс передачи данных и CDDI (Copper Distributed Data Interface) - интерфейс передачи данных по проводам, обеспечивающие скорость передачи 100 Мбит/с;

(Fast) Ethernet - 100 Мбит/с.

ATM (Asynchronous Transfer Method) - асинхронный метод передачи дан­ных, обеспечивающий скорость до 622 Мбит/с.

Высокоскоростные линии связи базовой сети также позволяют объединить сети, размещенные на значительном расстоянии друг от друга. Они превраща­ют объединенную сеть, ограниченную некоторым незначительным простран­ством, в корпоративную глобальную сеть, подсети которой могут быть разме­щены в разных странах и континентах.

Рис. – Структура сети NetWare Novell с несколькими файловыми серверами, выполняющими роль маршрутизаторов

Для получения пользователем доступа к ресурсам сети и управления ими на рабочей станции необходимо клиентское программное обеспечение. К этому типу программного обеспечения относятся утилиты самой сетевой операционной систе­мы. Кроме того, клиентское программное обеспечение может поставляться сто­ронними фирмами или являться составной частью некоторой другой программной системы. Для выполнения работ администратора, оператора и пользователя в состав NetWare включено большое количество обслуживающих программ-ути­лит, которые выполняются на рабочей станции. Такие операционные системы, как Windows, имеют встроенные средства, достаточные для удовлетворения большин­ства пользовательских потребностей.

Основой наглядного представления ресурсов сети пользователю, простого и быс­трого их поиска является служба каталогов NetWare - NDS (NetWare Directory Service). Служба каталогов поддерживает все ресурсы сети (серверы, дисковые тома, принтеры, очереди печати) и имена пользователей сети в единой базе дан­ных. NDS позволяет пользователю одновременно видеть сеть, состоящую из мно­жества подсетей, целиком, обеспечивая простои поиск нужного ресурса и защиту ресурса от несанкционированного доступа. В базе данных каждый сетевой ресурс представляется как объект, обладающий определенным набором свойств. Напри­мер, объектами являются и сервер сети, и дисковый том, п группа пользователей. Для того чтобы упорядочить объекты в соответствии с потребностями пользова­теля, которые часто диктуются административной структурой организации, имеет­ся возможность создавать контейнеры.

Контейнер позволяет сгруппировать взаимосвязанные объекты так же, как в файловых системах каталог объединяет группу файлов. Например, если вы хоти­те объединить ресурсы в соответствии с их размещением в аудиториях универси­тета, надо создать контейнеры с именами аудитории. Далее эти контейнеры могут быть объединены в контейнере факультета; в свою очередь, контейнеры факуль­тета могут быть объединены в контейнер университета. Если университет имеет отделения в разных странах, могут быть созданы контейнеры стран. Таким обра­зом, в NDS допускается создание контейнеров трех типов - страны, организации и организационной единицы, такой как факультет, аудитория. Включением контей­неров низкого уровня в более высокие уровни образуется иерархическая струк­тура, на самом нижнем уровне которой размещаются сетевые объекты.

База данных NDS, которая хранит объекты сети, является иерархической и ото­бражается утилитами в виде древовидной структуры, аналогичной той, что ис­пользуется Windows для отображения структуры диска, поэтому она часто назы­вается деревом каталогов.

С именованием объектов пользователь сталкивается прежде всего при регистра­ции в сети, когда требуется ввести свое имя, чтобы получить доступ к сети. Пользователь является объектом сети и занимает определенное положение в иерархическом дереве каталогов - лист дерева. Положение объекта в дереве каталогов определяет полное имя любого объекта. Это полное имя, так же как полное имя файла, содержит путь к собственно имени объекта - конечному элементу в пути. Однако, в отличие от полного имени файла, где путь начинается с корня дерева, в службе каталогов сети он начинается с имени объекта и далее через точку указываются все контейнеры, в которые последовательно «вклады­валось» имя объекта.

Например, студент Смирнов представлен в сети именем пользователя Smirnov. Смирнов учится в группе EY11 (контейнер Ey11), группа занимается в аудито­рии 209 (контейнер 209) и хранит данные на сервере этой аудитории, аудитория принадлежит экономическому факультету (контейнер Econ_fak). Контейнер организации имеет имя университета - Gsu. Полное сетевое имя этого студента запишетcя так:

Smirnov. Ey11.209. Econ_fak.Gsu

Существует более явный, но и более длинный способ задания сетевого имени объекта, в котором каждой части имени предшествует сокращение, описывающее тип объекта.

Обьекты сети, представляющие ее элементы и называемые листьями в дереве каталогов, обозначаются CN. Они не могут содержать другие объекты.

Контейнеры, предназначенные для объединения объектов в группы, подразделяются на три типа и обозначаются:

Контейнер-страна - С (этот контейнер может отсутствовать в дереве сети),

Контейнер-организация - О (в сети должен содержаться хотя бы один такой контейнер, контейнер типа О не может содержать другой контейнер типа О),

Контейнер-подразделение - OU (не обязателен, но если присутствует, должен входить в контейнер типа О непосредственно или через другой кон­тейнер типа OU. Число ступеней вложенности контейнеров типа OU друг в друга не ограничено).

Верхний обязательный уровень NDS, как и в структуре диска, называется корневым. Дерево сети может иметь единственный корень. Графическими утилитами NetWare корень изображается пиктограммой Земли.

Как в ссылках на имя файла указываемый путь зависит от того, какой каталог является текущим в данный момент, так и при использовании имени объекта важно, какой контейнер является текущим или, как принято говорить, в каком контексте используется имя объекта. Таким образом, контекст представляет со­бой список контейнеров от корневого до текущего. В результате, если установлен текущим ваш контейнер, вы можете пользоваться только собственным именем объекта, не указывая пути к нему. При установке в качестве текущего некоторого промежуточного контейнера по пути к объекту нужно в имени объекта указать только цепочку контейнеров, вложенных в текущий. Система, дополнив указанное имя контекстом, сформирует полный путь объекта.

Если в приведенном ранее примере принять условие, что в качестве текущего установлен контекст Gsu.Econ_fak, пользователю достаточно ввести имя:

Smirnov.Eyl1.209

Способы изменения текущего контекста зависят от используемого на рабочей станции клиентского программного обеспечения.

Права доступа к объекту

При создании дерева каталогов большой сети не очень удобно, а часто и недопу­стимо предоставление всем пользователям информации о всех ветвях дерева. Система использует права доступа к объекту, с помощью которых администратор может ограничить пользователя. Одни пользователи смогут создавать, изменять, удалять объекты, а другие даже не увидят их в дереве каталогов. Администратор имеет неограниченные права над объектами и может передать их некоторым пользователям. В NetWare используются пять видов прав для управления досту­пом к ветвям дерева каталогов:

Supervisor (Администратор) – полный контроль объекта;

Browse (Просмотр) – просмотр объекта в дереве каталогов;

Create (Создать) – создание новых объектов;

Delete (Удалить) – удаление объектов;

Rename (Переименовать) – изменение имени объекта.

Права доступа, предоставленные контейнерам, автоматически рас­пространяются на объекты, которые находятся в этом контейнере. Таким обра­зом, можно всем пользователям, включенным в один контейнер, предоставить одинаковые права, выполнив соответствующую процедуру только для контейне­ра. Кроме того, можно создать объект группы, и включаемые в группу пользова­тели также автоматически получат права группы. Группа, в свою очередь, получа­ет права контейнера, в который она входит. Помимо прав доступа к объектам в системе используются права доступа к свойствам объектов, которые позволяют еще более точно разграничить доступ пользователей к информации сети.

Похожая информация.

К таким возможностям можно отнести:

• поддержку сетевого оборудования
• поддержку сетевых протоколов
• поддержку протоколов маршрутизации
• поддержку фильтрации сетевого трафика
• поддержку доступа к удалённым ресурсам, таким как принтеры, диски и т. п. по сети
• поддержку сетевых протоколов авторизации
• наличие в системе сетевых служб позволяющих удалённым пользователям использовать ресурсы компьютера

Примеры сетевых операционных систем:

• Microsoft Windows (NT, XP, Vista, Seven)
• Различные UNIX системы, такие как Solaris , FreeBSD
• Различные GNU/Linux системы
• ZyNOS компании ZyXEL

Основное назначение

Главными задачами являются разделение ресурсов сети (например, дисковые пространства) и администрирование сети. С помощью сетевых функций системный администратор определяет разделяемые ресурсы, задаёт пароли, определяет права доступа для каждого пользователя или группы пользователей. Отсюда деление:

• сетевые ОС для серверов;
• сетевые ОС для пользователей.

Существуют специальные сетевые ОС, которым приданы функции обычных систем (Пр.: Windows NT) и обычные ОС (Пр.: Windows XP), которым приданы сетевые функции. Сегодня практически все современные ОС имеют встроенные сетевые функции.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Сетевая операционная система" в других словарях:

Операционная система, обеспечивающая обработку, хранение и передачу данных в информационной сети. Сетевая операционная система определяет взаимосвязанную группу протоколов верхних уровней, обеспечивающих основные функции сети: адресацию объектов … Финансовый словарь

сетевая операционная система - Программы, управляющие сетью. Обеспечивают разделение ресурсов, средства обеспечения безопасности и управления. В общем случае сетевая ОС работает поверх стандартной (несетевой) ОС. Тематики сети… …

Разработанная корпорацией Microsoft сетевая операционная система с объектно ориентированной архитектурой. Основу ОС Cairo составляет объектно ориентированная файловая система. ОС Cairo обеспечивает распределенную среду обработки данных. По… … Финансовый словарь

Разработанная корпорацией IBM версия операционной системы UNIX, допускающая возможность ее использования на вычислительных системах любых размеров и производительности. ОС AIX выполняет симметричную мультипроцессорную обработку, распараллеливает… … Финансовый словарь

сетевая (операционная) система, базирующаяся на стандарте Ethernet - — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом EN Xerox Network SystemXNS … Справочник технического переводчика

сетевая операционная система Netware - — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] Тематики информационные технологии в целом EN Netware … Справочник технического переводчика

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА (ОС) ЭВМ, программа или комплекс программ, постоянно находящихся в памяти ЭВМ; организует общее управление устройствами машины и ее взаимодействие с пользователем. Обеспечивает запуск и работу всех остальных программ. В… … Энциклопедический словарь

У этого термина существуют и другие значения, см. Операционная система (значения). Запрос «OS» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system, OS) комплекс управляющих и… … Википедия

Cosmos … Википедия

Сетевая операционная система (англ. Network operating system) – это операционная система, которая обеспечивает обработку, хранение и передачу данных в информационной сети.

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.

14) Архитектура ОС Windows Первые версии системы имели микроядерный дизайн, основанный на микроядре Mach, которое было разработано в университете Карнеги-Меллона. Архитектура более поздних версий системы микроядерной уже не является.

Причина заключается в постепенном преодолении основного недостатка микроядерных архитектур - дополнительных накладных расходов, связанных с передачей сообщений. По мнению специалистов Microsoft, чисто микроядерный дизайн коммерчески невыгоден, поскольку неэффективен. Поэтому большой объем системного кода, в первую очередь управление системными вызовами и экранная графика, был перемещен из адресного пространства пользователя в пространство ядра и работает в привилегированном режиме. В результате в ядре ОС Windows переплетены элементы микроядерной архитектуры и элементы монолитного ядра (комбинированная система). Сегодня микроядро ОС Windows слишком велико (более 1 Мб), чтобы носить приставку "микро". Основные компоненты ядра Windows NT располагаются в вытесняемой памяти и взаимодействуют друг с другом путем передачи сообщений, как и положено в микроядерных операционных системах. В тоже время все компоненты ядра работают в одном адресном пространстве и активно используют общие структуры данных, что свойственно операционным системам с монолитным ядром.

Высокая модульность и гибкость первых версий Windows NT позволила успешно перенести систему на такие отличные от Intel платформы, как Alpha (корпорация DEC), Power PC (IBM) и MIPS (Silicon Graphic). Более поздние версии ограничиваются поддержкой архитектуры Intel x86. Упрощенная схема архитектуры, ориентированная на выполнение Win32-приложений, показана на рис.

Управление процессами

Важнейшей частью операционной системы, непосредственно влияющей на функционирование вычислительной машины, является подсистема управления процессами. Процесс (или по-другому, задача) - абстракция, описывающая выполняющуюся программу. Для операционной системы процесс представляет собой единицу работы, заявку на потребление системных ресурсов. Подсистема управления процессами планирует выполнение процессов, то есть распределяет процессорное время между несколькими одновременно существующими в системе процессами, а также занимается созданием и уничтожением процессов, обеспечивает процессы необходимыми системными ресурсами, поддерживает взаимодействие между процессами.

Понятие процесса характеризует некоторую совокупность набора исполняющихся команд, ассоциированных с ним ресурсов (выделенная для исполнения память или адресное пространство, стеки, используемые файлы и устройства ввода-вывода и т. д.) и текущего момента его выполнения (значения регистров, программного счетчика, состояние стека и значения переменных), находящуюся под управлением операционной системы. Не существует взаимно-однозначного соответствия между процессами и программами, обрабатываемыми вычислительными системами. Как будет показано далее, в некоторых операционных системах для работы определенных программ может организовываться более одного процесса или один и тот же процесс может исполнять последовательно несколько различных программ. Более того, даже в случае обработки только одной программы в рамках одного процесса нельзя считать, что процесс представляет собой просто динамическое описание кода исполняемого файла, данных и выделенных для них ресурсов. Процесс находится под управлением операционной системы, поэтому в нем может выполняться часть кода ее ядра (не находящегося в исполняемом файле!), как в случаях, специально запланированных авторами программы (например, при использовании системных вызовов), так и в непредусмотренных ситуациях (например, при обработке внешних прерываний).

16) Планирование процессов включает в себя решение следующих задач:

Определение момента времени для смены выполняемого процесса;

Выбор процесса на выполнение из очереди готовых процессов;

Переключение контекстов "старого" и "нового" процессов.

Первые две задачи решаются программными средствами, а последняя в значительной степени аппаратно (см. раздел 2.3. "Средства аппаратной поддержки управления памятью и многозадачной среды в микропроцессорах Intel 80386, 80486 и Pentium").

Существует множество различных алгоритмов планирования процессов, по разному решающих вышеперечисленные задачи, преследующих различные цели и обеспечивающих различное качество мультипрограммирования. Среди этого множества алгоритмов рассмотрим подробнее две группы наиболее часто встречающихся алгоритмов: алгоритмы, основанные на квантовании, и алгоритмы, основанные на приоритетах.

В соответствии с алгоритмами, основанными на квантовании, смена активного процесса происходит, если:

процесс завершился и покинул систему,

произошла ошибка,

процесс перешел в состояние ОЖИДАНИЕ,

исчерпан квант процессорного времени, отведенный данному процессу.

Управление памятью

Память является важнейшим ресурсом, требующим тщательного управления со стороны мультипрограммной операционной системы. Распределению подлежит вся оперативная память, не занятая операционной системой. Обычно ОС располагается в самых младших адресах, однако может занимать и самые старшие адреса. Функциями ОС по управлению памятью являются: отслеживание свободной и занятой памяти, выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов, вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда размеры основной памяти не достаточны для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в оперативную память, когда в ней освобождается место, а также настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.

Типы адресов

Для идентификации переменных и команд используются символьные имена (метки), виртуальные адреса и физические адреса

Символьные имена присваивает пользователь при написании программы на алгоритмическом языке или ассемблере.

Виртуальные адреса вырабатывает транслятор, переводящий программу на машинный язык. Так как во время трансляции в общем случае не известно, в какое место оперативной памяти будет загружена программа, то транслятор присваивает переменным и командам виртуальные (условные) адреса, обычно считая по умолчанию, что программа будет размещена, начиная с нулевого адреса. Совокупность виртуальных адресов процесса называется виртуальным адресным пространством. Каждый процесс имеет собственное виртуальное адресное пространство. Максимальный размер виртуального адресного пространства ограничивается разрядностью адреса, присущей данной архитектуре компьютера, и, как правило, не совпадает с объемом физической памяти, имеющимся в компьютере.

Физические адреса соответствуют номерам ячеек оперативной памяти, где в действительности расположены или будут расположены переменные и команды. Переход от виртуальных адресов к физическим может осуществляться двумя способами. В первом случае замену виртуальных адресов на физические делает специальная системная программа - перемещающий загрузчик. Перемещающий загрузчик на основании имеющихся у него исходных данных о начальном адресе физической памяти, в которую предстоит загружать программу, и информации, предоставленной транслятором об адресно-зависимых константах программы, выполняет загрузку программы, совмещая ее с заменой виртуальных адресов физическими.

Второй способ заключается в том, что программа загружается в память в неизмененном виде в виртуальных адресах, при этом операционная система фиксирует смещение действительного расположения программного кода относительно виртуального адресного пространства. Во время выполнения программы при каждом обращении к оперативной памяти выполняется преобразование виртуального адреса в физический. Второй способ является более гибким, он допускает перемещение программы во время ее выполнения, в то время как перемещающий загрузчик жестко привязывает программу к первоначально выделенному ей участку памяти. Вместе с тем использование перемещающего загрузчика уменьшает накладные расходы, так как преобразование каждого виртуального адреса происходит только один раз во время загрузки, а во втором случае - каждый раз при обращении по данному адресу.

В некоторых случаях (обычно в специализированных системах), когда заранее точно известно, в какой области оперативной памяти будет выполняться программа, транслятор выдает исполняемый код сразу в физических адресах.

До сих пор в лекциях данного курса мы ограничивались рамками классических операционных систем, т. е. операционных систем, функционирующих на автономных однопроцессорных вычислительных машинах, которые к середине 80-х годов прошлого века составляли основу мирового парка вычислительной техники. Подчиняясь критериям повышения эффективности и удобства использования, вычислительные системы с этого времени, о чем мы уже упоминали в самой первой лекции, начинают бурно развиваться в двух направлениях: создание многопроцессорных компьютеров и объединение автономных систем в вычислительные сети .

Появление многопроцессорных компьютеров не оказывает существенного влияния на работу операционных систем. В многопроцессорной вычислительной системе изменяется содержание состояния исполнение . В этом состоянии может находиться не один процесс, а несколько – по числу процессоров. Соответственно изменяются и алгоритмы планирования. Наличие нескольких исполняющихся процессов требует более аккуратной реализации взаимоисключений при работе ядра. Но все эти изменения не являются изменениями идеологическими, не носят принципиального характера. Принципиальные изменения в многопроцессорных вычислительных комплексах затрагивают алгоритмический уровень, требуя разработки алгоритмов распараллеливания решения задач. Поскольку с точки зрения нашего курса многопроцессорные системы не внесли в развитие операционных систем что-либо принципиально новое, мы их рассматривать далее не будем.

По -другому обстоит дело с вычислительными сетями.

Для чего компьютеры объединяют в сети

Для чего вообще потребовалось объединять компьютеры в сети? Что привело к появлению сетей?

• Одной из главных причин стала необходимость совместного использования ресурсов (как физических, так и информационных). Если в организации имеется несколько компьютеров и эпизодически возникает потребность в печати какого-нибудь текста, то не имеет смысла покупать принтер для каждого компьютера. Гораздо выгоднее иметь один сетевой принтер для всех вычислительных машин. Аналогичная ситуация может возникать и с файлами данных. Зачем держать одинаковые файлы данных на всех компьютерах, поддерживая их когерентность, если можно хранить файл на одной машине, обеспечив к нему сетевой доступ со всех остальных?
• Второй причиной следует считать возможность ускорения вычислений. Здесь сетевые объединения машин успешно конкурируют с многопроцессорными вычислительными комплексами. Многопроцессорные системы, не затрагивая по существу строение операционных систем, требуют достаточно серьезных изменений на уровне hardware, что очень сильно повышает их стоимость. Во многих случаях можно добиться требуемой скорости вычислений параллельного алгоритма, используя не несколько процессоров внутри одного вычислительного комплекса, а несколько отдельных компьютеров, объединенных в сеть. Такие сетевые вычислительные кластеры часто имеют преимущество перед многопроцессорными комплексами в соотношении эффективность/стоимость.
• Следующая причина связана с повышением надежности работы вычислительной техники. В системах, где отказ может вызвать катастрофические последствия (атомная энергетика, космонавтика, авиация и т. д.), несколько вычислительных комплексов устанавливаются в связи, дублируя друг друга. При выходе из строя основного комплекса его работу немедленно продолжает дублирующий.
• Наконец, последней по времени появления причиной (но для многих основной по важности) стала возможность применения вычислительных сетей для общения пользователей. Электронные письма практически заменили письма обычные, а использование вычислительной техники для организации электронных или телефонных разговоров уверенно вытесняет обычную телефонную связь.

Сетевые и распределенные операционные системы

В первой лекции мы говорили, что существует два основных подхода к организации операционных систем для вычислительных комплексов, связанных в сеть , – это сетевые и распределенные операционные системы . Необходимо отметить, что терминология в этой области еще не устоялась. В одних работах все операционные системы, обеспечивающие функционирование компьютеров в сети, называются распределенными, а в других, наоборот, сетевыми. Мы придерживаемся той точки зрения, что сетевые и распределенные системы являются принципиально различными.

В сетевых операционных системах для того, чтобы задействовать ресурсы другого сетевого компьютера, пользователи должны знать о его наличии и уметь это сделать. Каждая машина в сети работает под управлением своей локальной операционной системы, отличающейся от операционной системы автономного компьютера наличием дополнительных сетевых средств (программной поддержкой для сетевых интерфейсных устройств и доступа к удаленным ресурсам), но эти дополнения существенно не меняют структуру операционной системы.

Сетевая операционная система - операционная система со встроенными возможностями для работы в компьютерных сетях. К таким возможностям можно отнести: поддержку сетевого оборудования; поддержку сетевых протоколов; поддержку протоколов маршрутизации; поддержку фильтрации сетевого трафика; поддержку доступа к удалённым ресурсам, таким как принтеры, диски и т. п. по сети; поддержку сетевых протоколов авторизации; наличие в системе сетевых служб, позволяющих удалённым пользователям использовать ресурсы компьютера.

Примеры сетевых операционных систем : Novell NetWare; Microsoft Windows (95, NT и более поздние); Различные UNIX системы, такие как Solaris, FreeBSD; Различные GNU/Linux системы; IOS; ZyNOS компании ZyXEL.

Основное назначение . Главными задачами являются разделение ресурсов сети (например, дисковые пространства) и администрирование сети. С помощью сетевых функций системный администратор определяет разделяемые ресурсы, задаёт пароли, определяет права доступа для каждого пользователя или группы пользователей. Отсюда деление:

— сетевые ОС для серверов;

— сетевые ОС для пользователей.

Существуют специальные сетевые ОС, которым приданы функции обычных систем (Пр.: Windows NT) и обычные ОС (Пр.: Windows XP), которым приданы сетевые функции. Сегодня практически все современные ОС имеют встроенные сетевые функ

Структура сетевой операционной системы

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. В узком смысле сетевая ОС — это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.

В сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей (рисунок 1.1):

Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.

Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование — серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования; ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.

Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования — клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.

Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., то есть является средством транспортировки сообщений.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная части.

Первые сетевые ОС представляли собой совокупность существующей локальной ОС и надстроенной над ней сетевой оболочки. При этом в локальную ОС встраивался минимум сетевых функций, необходимых для работы сетевой оболочки, которая выполняла основные сетевые функции. Примером такого подхода является использование на каждой машине сети операционной системы MS DOS (у которой начиная с ее третьей версии появились такие встроенные функции, как блокировка файлов и записей, необходимые для совместного доступа к файлам). Принцип построения сетевых ОС в виде сетевой оболочки над локальной ОС используется и в современных ОС, таких, например, как LANtastic или Personal Ware.

Однако более эффективным представляется путь разработки операционных систем, изначально предназначенных для работы в сети. Сетевые функции у ОС такого типа глубоко встроены в основные модули системы, что обеспечивает их логическую стройность, простоту эксплуатации и модификации, а также высокую производительность. Примером такой ОС является система Windows NT фирмы Microsoft, которая за счет встроенности сетевых средств обеспечивает более высокие показатели производительности и защищенности информации по сравнению с сетевой ОС LAN Manager той же фирмы (совместная разработка с IBM), являющейся надстройкой над локальной операционной системой OS/2.