Сетевая операционная система и программы. Операционные системы: примеры с описанием. Примеры сетевых операционных систем. Сетевые операционые системы

Лекция 2 Структура сетевой операционной системы

Лекция 2

Тема: Структура и основные компоненты сетевых ОС. Функции по управлению сетевыми и локальными ресурсами.

Управление использованием ресурсов – одна из основных задач ОС.

ОС должна управлять использованием ресурсов вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность или реактивность (под реактивностью понимают скорость реакции) системы. Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:

Планирование использования ресурса, а именно - определение какому процессу, когда, в каком объеме, необходимо выделить данный ресурс;

Отслеживание состояния ресурса, то есть поддерживать набор оперативной информации о степени занятости ресурса.

Сетевая ОС (СОС) позволяет разделять ресурсы не только локально, но и в рамках сети объединяющей машины со своими средствами межсетевого взаимодействия. Она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств, а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным ресурсам, однако эти дополнения существенно не меняют структуру самой операционной системы. Фактически на современном уровне развития компьютерных технологий наличие у ОС возможностей для сетевого взаимодействия из разряда желательного перешло в разряд необходимого для полноценной работы пользователя.В отличии от СОС, распределенные ОС (РОС), реализует сетевое разделения ресурсов, моделируя единую виртуальную машину над сетью. Работая с РОС пользователю нет необходимости знать подключена его машина к сети, является ли данный ресурс локальным и где на планете выполняется его программа. Основное отличие СОС от РОС – в сети взаимодействуют несколько СОС (по одной на абонента), в то время как в РОС – есть одна операционная система, которая скрывает сеть.

Набор характеристик СОС.

Многопользовательские : позволяют 2 и более пользователям запускать программы в рамках одной ОС. Таким образом ОС UNIX многопользовательские, а Windows NT - нет. Последняя не позволяет нескольким пользователям одновременно работать (запускать свои приложения). В NT предоставление возможности использования мощностей процессора нескольким пользователям одновременно перекладывается с ОС на программистов (например используется технология клиент-сервер)

1) Поддерживающие многопроцессорность: Последняя может быть симметричной (процессоры равномерно нагружаются кодами разных программ), асимметричной (один процессор выполняет один процесс).

2) Многозадачность: Многозадачная ОС управляет ресурсами разделяемыми несколькими одновременно выполняющимися конкурирующими программами. Многозадачность разделяется на несколько типов, в зависимости от реализованного алгоритма управления разделением процессорного времени. Основные виды многозадачности – вытесняющая (ОС выделяет квант времени процессу или нити, затем прерывает их выполнение и выделяет квант времени следующему процессу или нити) и кооперативная (сам процесс определяет в какой момент времени вернуть ОС управление, например во время ожидания ввода)

3) Многонитеевые: Позволяет распараллеливать вычисления в рамках одного процесса. С точки зрения программирования нить – информация о состоянии (контексте) процесса. Нить создается и используется таким образом, что несколько процессов (нитей) может выполняться в рамках одного кода, но с использованием разных данных об окружении (контекстах). Обычно многонитиевость используется при написании программ-серверов, которым надо взаимодействовать единым образом с заранее неизвестным числом пользователей.

ОС делятся по критерию оптимизации на системы:

1) Пакетные: критерий эффективности – максимальное число решенных задач, которые поступают в ОС наборами (пакетами). ОС оптимизирует выполнение задач, а не взаимодействие с пользователем.

2) Реального времени: Отвечают на входящие данные немедленно. Критерий эффективности – гарантированное время реакции системы (скорость выполнения процессов и разделение процессорного времени) на информационный сигнал. Неспециализированные UNIX и DOS ОС не являются системами реального времени, т.к. не гарантируют одинаковое время реакции системы на входные данные.

3) Разделения времени: процессорное время равномерно распределяется между задачами, что делает работу пользователя более удобной. Критерий оптимальности – честное распределение (по потребностям) процессорного времени между разными задачами с одинаковым приоритетом на использование этого ресурса.

Большинство СОС можно отнести к последним двум типам.

Также сетевые ОС делятся на СОС со встроенными сетевыми функциями и на оболочки с сетевыми функциями над локальными ОС.

Набор критериев.

Рассмотрим набор критериев, на основе которого решается на сколько хорошо данная ОС может выполнять функции СОС.

Основные требования предъявляемые фирмами к современным СОС:

1) Системная архитектура – управление какими ресурсами и какие алгоритмы управления она поддерживает, можно ли ее запустить на многопроцессорной архитектуре, какие микропроцессорные архитектуры (Intel x86, Alpha, PowerPC) она поддерживает

2) Масштабируемость – количество ресурсов, которыми сможет управлять ОС (вдруг ваша распределенная гигабайтовая БД станет терабайтовой или количество одновременно открытых TCP соединений увеличиться на порядок)

3) Производительность – скорость выполнения СОС требуемого класса задач, количество одновременных обращений пользовательских процессов которое в состоянии обслужить система

4) Надежность – поддержка средствами СОС средств резервирования данных, транзакций, поддержка или нахождение в составе СОС надежной файловой системы.

5) Безопасность – какой уровень защиты информации поддерживает СОС, ограничения на доступ к каким ресурсам она поддерживает, какая система прав доступа поддерживается.

6) Средства администрирования – какие утилиты и как помогают администировать СОС

7) Поддержка сетевых сред – поддерживает ли СОС физические устройства работающие с Ethernet, Token ring, оптоволокном и т.п.

8) Поддержка стеков протоколов – на каких и скольких стеках протоколов может функционировать СОС и поддержка программного обеспечения для работы с данными в рамках всемирной сети Интернет

9) Сетевая печать – сколько поддерживается средствами СОС принтеров на сервер, очередей на принтер

10) Приложения – какие приложения включены в стандартную поставку СОС, какую минимальную функциональность обеспечивает СОС (это могут быть почтовые сервера и клиенты, средства разработки, сервера печати, Интернет сервера и т.п.)

11) Совместимость – на сколько СОС совместима с уже имеющимися программно-аппаратными комплексами предприятия.

Исходя из описанных выше требований можно заключить, что хорошо спроектированная СОС должна:

Поддерживать возможность работы на многопроцессорной ЭВМ (с симметричной многопроцессорностью)

Быть многозадачной и поддерживать нити в рамках одного процесса.

При необходимости быть многопользовательской.

В общем случае для большинства современных коммерческих СОС вопрос, какая из них лучше задавать бессмысленно – раз все выдерживают конкуренцию, значит у каждой есть какие-то достоинства. Решение о выборе СОС обычно основываются на оценке набора критериев, подобно приведенному выше, применительно к конкретной ситуации.

Структура СОС

Каждый компьютер с установленной СОС 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, функции планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.

2) 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.

3) Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования - клиентская часть ОС. 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 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.

4) Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями между СОС 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.

Все множество СОС можно разбить на две группы:

1) Первые сетевые ОС представляли собой совокупность неспециализированной (General) ОС и надстройки, добавляющей к ней сетевые функции (рисунок 2).

2) Однако более эффективным представляется путь разработки операционных систем, изначально предназначенных для работы в сети. Сетевые функции у ОС такого типа встроены в основные модули системы, что обеспечивает их логическую стройность, простоту эксплуатации и модификации, а также высокую производительность.

Как видно из структуры, СОС это - ОС с добавлением сетевых функций.

Основополагающим критерием по значительности влияния на производительность и масштабируемость операционной системы является ее архитектура. Операционные системы прошли длительный путь развития от монолитных систем к хорошо структурированным модульным системам, способным к развитию, расширению и обладающие хорошей переносимостью.

1. Монолитные системы

В общем случае "структура" монолитной системы представляет собой отсутствие структуры (рисунок 3). ОС написана как набор процедур, каждая из которых может вызывать другие, когда ей это нужно. При использовании этой техники каждая процедура системы имеет хорошо определенный интерфейс, и каждая может вызвать любую другую при необходимости.

Монолитная ОС собирается из программных модулей и затем компилируется как единая система. И хотя как программа такая СОС может и быть модульной, на практике взаимодействие ее процедур происходит в единой области видимости и любая процедура может вызвать любую.

2. Многоуровневые системы

При структуризации от монолитных систем переходят к многоуровневым. Уровни образуются группами функций операционной системы - файловая система, управление процессами и устройствами и т.п. Каждый уровень может взаимодействовать только со своим непосредственным соседом - выше- или нижележащим уровнем. Прикладные программы или модули самой операционной системы передают запросы вверх и вниз по этим уровням (рисунок 4).

Хотя такой структурный подход на практике обычно работал неплохо, сегодня он все больше воспринимается монолитным, старые ОС UNIX с многоуровневой структурой сейчас характеризуются как ОС с монолитными ядрами. В системах, имеющих многоуровневую структуру было нелегко удалить один слой и заменить его другим в силу множественности и размытости интерфейсов между слоями. Добавление новых функций и изменение существующих требовало хорошего знания операционной системы и массы времени. Когда стало ясно, что операционные системы живут долго и должны иметь возможности развития и расширения, монолитный подход сменился моделью клиент-сервер с тесно связанной с ней концепция микроядра.

3. Модель клиент-сервер и микроядра

Применительно к структурированию ОС идея использования взаимодействия клиент-сервер и микроядра состоит в разбиении ее на несколько процессов - серверов, каждый из которых выполняет отдельный набор сервисных функций - например, управление памятью, управление файловой системой. Каждый сервер выполняется в пользовательском режиме. Клиент, которым может быть либо другой компонент ОС, либо прикладная программа, запрашивает сервис, посылая сообщение на сервер. Ядро ОС (называемое здесь микроядром), работая в привилегированном режиме, доставляет сообщение нужному серверу, сервер выполняет операцию, после чего ядро возвращает результаты клиенту с помощью другого сообщения (рисунок 5).

Подход с использованием микроядра заменил вертикальное распределение функций операционной системы на горизонтальное. Компоненты, лежащие выше микроядра, хотя и используют сообщения, пересылаемые через микроядро, взаимодействуют друг с другом непосредственно. Это свойство микроядерных систем позволяет естественно использовать их в распределенных средах. При получении сообщения микроядро может его обработать или переслать другому процессу. Поскольку для микроядра безразлично, поступило ли сообщение от локального или удаленного процесса, подобная схема передачи сообщений является удобной основой удаленных вызовов процедур (RPC - remote procedure calls). Микроядро занимается основной функцией ОС – управлением ресурсами, зачастую оно берет на себя функции взаимодействия с аппаратурой, хотя предпочтительно в рамках микроядра выделять машиннозависимый функции в отдельные подмодули для улучшения переносимости. Различные варианты реализации модели клиент-сервер в структуре ОС могут существенно различаться по объему работ, выполняемых в режиме ядра. На одном краю этого спектра находится разрабатываемая фирмой IBM на основе микроядра Mach операционная система Workplace OS, придерживающаяся чистой микроядерной доктрины, состоящей в том, что все несущественные функции ОС должны выполняться не в режиме ядра, а в непривилегированном (пользовательском) режиме. На другом - Windows NT, в составе которой имеется исполняющая система (NT executive), работающая в режиме ядра и выполняющая функции обеспечения безопасности, ввода-вывода и другие.

Микроядерный подход при проектировании архитектуры ОС требует ответа на вопрос, какие функции ОС следует оставить в ядре, а какие вынести из него. Модули, содержащиеся в ядре, нельзя заменить без его перекомпиляции. Причем если само микроядро является плохо структурированным, то замена одного его модуля на другой (например замена планировщика задач) может стать очень трудной задачей. С другой стороны хотя вынос за пределы ядра не основных и динамически изменяемых функций хотя и делает ОС хорошо масштабируемой и более надежной (ядро обычно выступает как единый домен сбоев, в то время как гибель внешнего сервера ОС может пережить безболезненно), это сказывается на ее производительности.

В состав микроядра обычно не включают сетевые функции, пользовательский интерфейс, файловую систему, а лишь основные функции управления???

Достоинства и недостатки микроядерного подхода

В настоящее время именно операционные системы, построенные с использованием модели клиент-сервер и концепции микроядра, в наибольшей степени удовлетворяют требованиям, предъявляемым к современным СОС.

Высокая степень переносимости и совместимости обусловлена тем, что весь машинно-зависимый код изолирован в микроядре, поэтому для переноса системы на новый процессор требуется меньше изменений и все они логически сгруппированы вместе.

Микроядерный подход позволяет легко перестраивать специализацию ОС. Является ли операционная система маленькой, как DOS, или большой, как UNIX, для нее неизбежно настанет необходимость приобрести свойства, не заложенные в ее конструкцию. Увеличивающаяся сложность монолитных операционных систем делала трудным, если вообще возможным, внесение изменений в ОС с гарантией надежности ее последующей работы. Ограниченный набор четко определенных интерфейсов микроядра открывает путь к упорядоченному росту и эволюции ОС. Обычно операционная система выполняется только в режиме ядра, а прикладные программы - только в режиме пользователя, за исключением тех случаев, когда они обращаются к ядру за выполнением системных функций. В отличие от обычных систем, система построенная на микроядре, выполняет свои серверные подсистемы в режиме пользователя, как обычные прикладные программы. Такая структура позволяет изменять и добавлять серверы, не влияя на целостность микроядра.

Надежность микроядерной архитектуры выше, чем у монолитной. Микроядро легче тестировать, при этом оно выполняется в привилегированном, защищенном режиме процессоров и сбой внешних служб, выполняющихся в отдельных виртуальных машинах в непривилегированном режиме, не приведет к краху системы в целом. Одной из проблем традиционно организованных операционных систем является наличие множества интерфейсов прикладного программирования (API - Application Programming Interface), не все из которых хорошо документированы. В результате невозможно гарантировать правильность программ, использующих несколько API, и даже правильность работы самой операционной системы. Микроядро, обладающее небольшим набором API, увеличивает шансы получения качественных программ. Конечно, этот компактный интерфейс облегчает жизнь только системных программистов; прикладной программист по прежнему должен бороться с сотнями вызовов.

Поддержка распределенных и сетевых приложений хорошо вписывается в концепцию микроядра, основанном на горизонтальному разделению служб ОС.

Основным недостатком использования микроядерного подхода на практике является снижение быстродействия на локальных задачах - замедление скорости выполнения системных вызовов при передаче сообщений через микроядро по сравнению с классическим подходом.

Основные ресурсы и службы СОС. Способы управления ими.

Важнейшей функцией операционной системы является организация рационального использования всех аппаратных и программных ресурсов системы. К основным ресурсам могут быть отнесены: процессоры, память (виртуальная память), внешние устройства.

Процесс - абстракция, описывающая выполняющуюся программу. Для операционной системы процесс представляет собой единицу выполнения и динамически изменяющуюся 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.

СОС реализует в этой подсистеме удаленное межпроцессное взаимодействие, работу процессов с удаленными ресурсами.

1. Планирование процессов

Планирование процессов включает в себя решение следующих задач:

1) определение момента времени для смены выполняемого процесса

2) выбор процесса на выполнение из очереди готовых процессов

3) переключение контекстов "старого" и "нового" процессов

Существует множество различных алгоритмов планирования процессов, по разному решающих вышеперечисленные задачи. Они преследуют различные цели и обеспечивают различное качество мультипрограммирования. Среди этого множества алгоритмов выделяются 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:

1) процесс завершился и покинул систему

2) произошла ошибка

3) процесс перешел в состояние ожидания

4) исчерпан квант процессорного времени, отведенный данному процессу

Процесс, который исчерпал свой квант, переводится в состояние готовность и ожидает, когда ему будет предоставлен новый квант процессорного времени, а на выполнение в соответствии с определенным правилом выбирается новый процесс из очереди готовых. Таким образом, ни один процесс не занимает процессор надолго, поэтому квантование широко используется в системах разделения времени.

Приоритет может выражаться целыми или дробными, положительным или отрицательным значением.Чем выше привилегии процесса, тем меньше времени он будет проводить в очередях. Приоритет может назначаться директивно администратором системы в зависимости от важности работы или внесенной платы, либо вычисляться самой ОС по определенным правилам, он может оставаться фиксированным на протяжении всей жизни процесса либо изменяться во времени в соответствии с некоторым законом. В последнем случае приоритеты называются динамическими.

Существует две разновидности приоритетных алгоритмов: алгоритмы, использующие относительные приоритеты, и алгоритмы, использующие абсолютные приоритеты.

В обоих случаях выбор процесса на выполнение из очереди готовых осуществляется одинаково: выбирается процесс, имеющий наивысший приоритет. По разному решается проблема определения момента смены активного процесса. В системах с относительными приоритетами активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам не покинет процессор, перейдя в состояние ожидания (или же произойдет ошибка, или процесс завершится). В системах с абсолютными приоритетами выполнение активного процесса прерывается еще при одном условии: если в очереди готовых процессов появился процесс, приоритет которого выше приоритета активного процесса.

Во многих операционных системах алгоритмы планирования построены с использованием как квантования, так и приоритетов. Например, в основе планирования лежит квантование, но величина кванта и/или порядок выбора процесса из очереди готовых определяется приоритетами процессов.

Существует два основных типа процедур планирования процессов - вытесняющие (preemptive) и невытесняющие (non-preemptive).

Non-preemptive multitasking - невытесняющая многозадачность - это способ планирования процессов, при котором активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление планировщику операционной системы для того, чтобы тот выбрал из очереди другой, готовый к выполнению процесс. Программист должен обеспечить "дружественное" отношение своей программы к другим выполняемым одновременно с ней программам, достаточно часто отдавая им управление. Крайним проявлением "недружественности" приложения является его зависание, которое приводит к общему краху системы. В системах с вытесняющей многозадачностью такие ситуации, как правило, исключены, так как центральный планирующий механизм снимет зависшую задачу с выполнения.

Preemptive multitasking - вытесняющая многозадачность - это такой способ, при котором решение о переключении процессора с выполнения одного процесса на выполнение другого процесса принимается планировщиком операционной системы, а не самой активной задачей.

Для сетевых ОС наиболее рациональным является вытесняющая многозадачность, которая гарантирует обработку сетевого взаимодействия со временем реакции приближенным к системам реального времени.

Совместное использование ресурсов несколькими одновременно работающими процессами в рамках локальной ОС создает проблемы как синхронизации, так и взаимной блокировки ресурсов (для чего ОС должна реализовывать алгоритмы регламентирующие выделение ресурсов.

2. Управление памятью

Память, к которой может иметь доступ СОС может быть локальной, разделяемой, распределенной, для работы со всеми видами памяти в ОС создается менеджер памяти.

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.

Современная СОС должна уметь работать с виртуальной памятью, так как это позволяет оптимально использовать ресурс и добиваться увеличения быстродействия по сравнению с работой с физической памятью.

Виртуальная память - это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих пользователям писать программы, размер кода и данных которых превосходит имеющуюся оперативную память; для этого виртуальная память решает следующие задачи:

Размещает данные в запоминающих устройствах разного типа, например, часть программы в оперативной памяти, а часть на диске;

Перемещает по мере необходимости данные между запоминающими устройствами разного типа, например, подгружает нужную часть программы с диска в оперативную память;

Преобразует виртуальные адреса в физические.

Не вдаваясь в подробности можно заметить, что наиболее эффективные алгоритмы работы с памятью наиболее сложны в реализации. Наиболее оптимальны сегментно-страничная организация виртуальной памяти с использованием упреждающих алгоритмов подкачки и выталкивания страниц.

Также необходимо стремиться к оптимальному использованию кэширования данных (рис. 6 – иерархия ЗУ)

Рис. 6. (Иерархия ЗУ)

3. Управление вводом-выводом

Одной из главных функций ОС является управление всеми устройствами ввода-вывода компьютера. ОС должна передавать устройствам команды, перехватывать прерывания и обрабатывать ошибки; она также должна обеспечивать интерфейс между устройствами и остальной частью системы.

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.

Сетевой операционной системой признается ОС, которая имеет встроенные возможности для работы с компьютерными сетями. К таким своеобразным возможностям могут относиться:

• различная поддержка сетевого оборудования и ;
• настройка поддержки и фильтрации сетевого трафика,
• наличие в данной системе сетевых служб, которые позволяли бы использовать удаленным пользователям ресурсы данного компьютера.

Сетевые операционные системы - пример таких оболочек:

• Novell NetWare.
• Многие GNU/Linux системы.
• Microsoft Windows (95, NT и более поздние).
• Многие UNIX системы, такие как Solaris, FreeBSD.
• IOS; ZyNOS компании ZyXEL.

Главными задачами системных ОС являются разделение ресурсов сети (например, дисковых пространств) и ее администрирование. С помощью сетевых функций системный администратор определяет разделяемые ресурсы, задает пароли, определяет права доступа для каждого пользователя или группы пользователей.

Которых приведен выше, имеют деление на:

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

Имеются особые ОС такого типа, которым даны функции типичных конструкций (Windows NT) и простые ОС (Windows XP), каковым даны сетевые функции. В настоящее время фактически всегда используемые ОС обладают интегрированными функциями.

Структура общесетевой ОС

Сетевая автооперационная концепция является базой для какой-либо вычислительной системы. Любое вычислительное устройство является самостоятельным в своей работе. Вследствие этого под сетевой ОС в современном значении подразумевается комплекс нескольких единичных ПК, взаимодействующих между собой посредством отправки друг другу информации и распределения ресурсов согласно общим законам — протоколам.

В более узком значении такие операционные системы, пример которых можно увидеть на большинстве современных устройств - это комплекс программ, установленных на компьютере, позволяющих ему функционировать в связке с другими устройствами.

Особенности

Следует особо отметить ряд элементов, благодаря которым ОС такого типа может функционировать:

• распределение временной памяти для управления процессорами в многопроцессорных устройствах;
• возможность управления удаленными компьютерами.

Другими словами, возможность предоставления своих ресурсов и информации в единое использование являются неотделимым элементом сетевой ОС. Кроме того, операционные системы, примеры которых рассматривались выше, в обязательном порядке включают в себя функции:

• блокировки файлов и записей (что является необходимым, когда устройства используют совместно);
• управления справочниками имен ресурсов сети;
• обработку запросов допуска к системе файлов и различной информации в удаленной форме;
• управления очередностями запросов удаленных юзеров к собственным устройствам.

Составные элементы

Средства запроса допуска к удаленным ресурсам и возможности их применения представляют собой клиентский элемент ОС, называемый редиректором. Данный элемент осуществляет определение и переадресацию запросов в сеть к отдаленным ресурсам от пользователей и различных приложений. В данном случае запрос исходит от приложения в локальном виде, а переходит в сеть в ином формате, соответствующем условиям сервера.

Клиентская часть, кроме того, принимает с других серверов ответы и видоизменяет их в локальные форматы. Поэтому удаленные и локальные запросы воспринимаются приложениями одинаково.

Сетевые операционные системы, пример функционирования которых описан выше, также обладают коммуникационные средствами, обеспечивающими в сети обмен информацией. Данные средства гарантируют адресацию и буферизацию поступающих уведомлений, подбор маршрута передачи в сети сообщения, безопасность передачи и т. п. Другими словами, этот элемент отвечает за транспортировку в сети информации.

Исходя из функций, имеющихся в том или ином компьютере, его ОС может не обладать серверной либо клиентской составляющей.

Примеры сетевых операционных систем первого поколения

Первые сетевые операционные системы выглядели как комплекс имеющейся локальной ОС и сетевой оболочки в виде надстройки над ней. В таком случае локальная ОС обладала минимальным количеством сетевых функций, поскольку их выполнением занималась непосредственно оболочка. Наиболее известной системой такого типа, получившей по всему миру широкое распространение, стала MS DOS. Начиная с третьего дистрибутива этой оболочки, у нее появились такие интегрированные функции, равно как блокирование записей и файлов, требуемые с целью общего допуска к файлам. Аналогичный принцип действия имеют и современные повсеместно используемые сетевые ОС - LANtastic и PersonalWare.

Современные этапы развития

Однако наиболее перспективным является способ разработки сетевых ОС, первоначально специализированных для запуска в сети. Функции таких оболочек интегрированы глубоко в их ключевые системные модули, что гарантирует их логичную слаженность, несложность эксплуатации и обновления, а также хорошую эффективность. Сегодня выделяется много ресурсов именно на то, чтобы совершенствовать такие операционные системы. Примеры программ такого типа - различные дистрибутивы Windows NT компании Microsoft.

Операционная система компьютерной сети во многом аналогична ОС автономного компьютера - она также представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который обеспечивает удобство работы пользователям и программистам путем представления им некоторой виртуальной вычислительной системы, и реализует эффективный способ разделения ресурсов между множеством выполняемых в сети процессов.

Компьютерная сеть - это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, позволяющим пользователям сети получать доступ к ресурсам этого набора компьютеров. Сеть могут образовывать компьютеры разных типов.

Коммуникационная система может включать кабели, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства, обеспечивающие передачу сообщений между любой парой компьютеров сети.

При организации сетевой работы операционная система играет роль интерфейса, экранирующего от пользователя все детали низкоуровневых программно-аппаратных средств сети. Например, вместо числовых адресов компьютеров сети, таких как MAC-адрес илиIP-адрес, операционная системы компьютерной сети позволяет оперировать удобными для запоминания символьными именами.

Сетевые и распределенные ос

В зависимости от того, какой виртуальный образ создает операционная система для того, чтобы подменить им реальную аппаратуру компьютерной сети, различают сетевые ОС ираспределенные ОС .

Сетевая ОС представляет пользователю некую виртуальную вычислительную систему, работать с которой гораздо проще, чем с реальной сетевой аппаратурой. В тоже время эта виртуальная система не полностью скрывает распределенную природу своего прототипа, то есть являетсявиртуальной сетью .

При использовании ресурсов компьютеров сети пользователь сетевой ОС всегда помнит, что он имеет дело с сетевыми ресурсами и что для доступа к ним нужно выполнить некоторые особые операции, например, отобразить удаленный раз­деляемый каталог на вымышленную локальную букву дисковода или поставить перед именем каталога еще и имя компьютера, на котором тот расположен.Пользователи сетевой ОС обычно должны быть в курсе того, где хранятся их файлы, и должны использовать явные команды передачи файлов для перемеще­ ния файлов с одной машины на другую.

Работая в среде сетевой ОС, пользователь, хотя и может запустить задание на любой машине компьютерной сети, всегда знает, на какой машине выполняется его задание. По умолчанию пользовательское задание выполняется на той маши­не, на которой пользователь сделал логический вход. Если же он хочет выпол­нить задание на другой машине, то ему нужно либо выполнить логический вход в эту машину, используя команду типаremotelogin, либо ввести специальную команду удаленного выполнения, в которой он должен указать информацию, идентифицирующую удаленный компьютер.

Магистральным направлением развития сетевых операционных систем является достижение как можно более высокой степени прозрачности сетевых ресурсов. В идеальном случае сетевая ОС должна представить пользователю сетевые ре­сурсы в виде ресурсов единой централизованной виртуальной машины. Для та­кой операционной системы используют специальное название - распределенная ОС, илиистинно распределенная ОС.

Распределенная ОС, динамически и автоматически распределяя работы по раз­личным машинам системы для обработки, заставляет набор сетевых машин ра­ботать как виртуальный унипроцессор. Пользователь распределенной ОС, вооб­ще говоря, не имеет сведений о том, на какой машине выполняется его работа.

Распределенная ОС существует как единая операционная система в масштабах вычислительной системы. Каждый компьютер сети, работающей под управлени­ем распределенной ОС, выполняет часть функций этой глобальной ОС. Распре­деленная ОС объединяет все компьютеры сети в том смысле, что они работают втесной кооперации друг с другом для эффективного использования всех ресур­сов компьютерной сети.

Два значения термина «сетевая ОС»

В настоящее время практически все сетевые операционные системы еще очень далеки от идеала истинной распределенности. Степень автономности каждого компьютера в сети, работающей под управлением сетевой операционной систе­мы, значительно выше по сравнению с компьютерами, работающими под управ­лением распределенной ОС.

В результате сетевая ОС может рассматриваться как набор операционных сис­тем отдельных компьютеров, составляющих сеть. На разных компьютерах сети могут выполняться одинаковые или разные ОС. Например, на всех компьютерах сети может работать одна и та же ОСUNIX. Более реалистичным вариантом яв­ляется сеть, в которой работают разные ОС, например, часть компьютеров рабо­тает под управлением UNIX, часть - под управлением NetWare, а остальные - под управлением Windows NT и Windows 98. Все эти операционные системы функционируют независимо друг от друга в том смысле, что каждая из них при­нимает независимые решения о создании и завершении своих собственных про­цессов и управлении локальными ресурсами. Но в любом случае операционные системы компьютеров, работающих в сети, должны включать взаимно согласо­ванный набор коммуникационных протоколов для организации взаимодействияпроцессов, выполняющихся на разных компьютерах сети, и разделения ресурсов этих компьютеров между пользователями сети.

Если операционная система отдельного компьютера позволяет ему работать в сети, то есть предоставлять свои ресурсы в общее пользование и/или потреблять ре­сурсы других компьютеров сети, то такая операционная система отдельного ком­пьютера также называется сетевой ОС.

Таким образом, термин «сетевая операционная система» используется в двух зна­чениях: во-первых, как совокупность ОС всех компьютеров сети и, во-вторых, как операционная система отдельного компьютера, способного работать в сети. Из этого определения следует, что такие операционные системы, как, например, Windows NT, NetWare, Solaris, HP-UX, являются сетевыми, поскольку все они обладают средствами, которые позволяют их пользователям работать в сети.

Функциональные компоненты сетевой ОС

На рисунке 1 показаны основные функциональные компоненты сетевой ОС:

средства управления локальными ресурсами компьютера реализуют все функ­ции ОС автономного компьютера (распределение оперативной памяти между процессами, планирование и диспетчеризацию процессов, управление про­цессорами в мультипроцессорных машинах, управление внешней памятью,интерфейс с пользователем и т. д.);

сетевые средства, в свою очередь, можно разделить на три компонента:

• средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользова­ние -серверная часть ОС;

  средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам - клиентская часть ОС;

  транспортные средства ОС, которые совместно с коммуникационной сис­темой обеспечивают передачу сообщений между компьютерами сети.

Рис. 1 Функциональные компоненты сетевой ОС

Упрощенно работа сетевой ОС происходит следующим образом. Предположим, что пользователь компьютера А решил разместить свой файл на диске другого компьютера сети - компьютера В. Для этого он набирает на клавиатуре соответ­ствующую команду и нажимает клавишу Enter. Программный модуль ОС, отве­чающий за интерфейс с пользователем, принимает эту команду и передает ееклиентской части ОС компьютера А.

Клиентская часть ОС не может получить непосредственный доступ к ресурсам другого компьютера - в данном случае к дискам и файлам компьютера В. Она может только «попросить» об этом серверную часть ОС, работающую на том компьютере, которому принадлежат эти ресурсы. Эти «просьбы» выражаются в виде сообщений, передаваемых по сети. Сообщения могут содержать не только команды на выполнение некоторых действий, но и собственно данные, например содержимое некоторого файла.

Управляют передачей сообщений между клиентской и серверными частями по коммуникационной системе сети транспортные средства ОС. Эти средства вы­полняют такие функции, как формирование сообщений, разбиение сообщения на части (пакеты, кадры), преобразование имен компьютеров в числовые адреса, организацию надежной доставки сообщений, определение маршрута в сложной сети и т. д. и т. п.

Правила взаимодействия компьютеров при передаче сообщений по сети фиксируются в коммуникационных протоколах, таких как Ethernet, Token Ring, IP, IPX и пр. Чтобы два компьютера смогли обмениваться сообщениями по сети, транспортные средства их ОС должны поддерживать некоторыйобщий набор коммуникационных протоколов. Коммуникационные протоколы переносят сообщения клиентских и серверных частей ОС по сети, не вникая в ихсодержание.

На стороне компьютера В, на диске которого пользователь хочет разместить свой файл, должна работать серверная часть ОС, постоянно ожидающая прихода за­просов из сети на удаленный доступ к ресурсам этого компьютера. Серверная часть, приняв запрос из сети, обращается к локальному диску и записывает в один из его каталогов указанный файл. Конечно, для выполнения этих действийтребуется не одно, а целая серия сообщений, переносящих между компьютерами команды ОС и части передаваемого файла.

Очень удобной и полезной функцией клиентской части ОС является способность отличить запрос к удаленному файлу от запроса к локальному файлу. Если кли­ентская часть ОС умеет это делать, то приложения не должны заботиться о том, с локальным или удаленным файлом они работают, - клиентская программа сама распознает и перенаправляет(redirect ) запрос к удаленной машине. Отсюдаи название, часто используемое для клиентской части сетевой ОС, - редирек­ тор. Иногда функции распознавания выделяются в отдельный программный мо­дуль, в этом случае редиректором называют не всю клиентскую часть, а только этот модуль.

Клиентские части сетевых ОС выполняют также преобразование форматов за­просов к ресурсам. Они принимают запросы от приложений на доступ к сетевым ресурсам в локальной форме, то есть в форме, принятой в локальной части ОС. В сеть же запрос передается клиентской частью в другой форме, соответствую­щей требованиям серверной части ОС, работающей на компьютере, где располо­жен требуемый ресурс. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверной части и преобразование их в локальный формат, так что для приложе­ния выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.

Сетевые службы и сетевые сервисы

Совокупность серверной и клиентской частей ОС, предоставляющих доступ к кон­кретному типу ресурса компьютера через сеть, называется сетевой службой. В при­веденном выше примере клиентская и серверная части ОС, которые совместно обеспечивают доступ через сеть к файловой системе компьютера, образуют файло­вую службу.

Говорят, что сетевая служба предоставляет пользователям сети некоторый набор услуг. Эти услуги иногда называют также сетевым сервисом (от англоязычного тер­мина «service»). Необходимо отметить, что этот термин в технической литературе переводится и как «сервис», и как «услуга», и как «служба». Хотя указанные терми­ны иногда используются как синонимы, следует иметь в виду, что в некоторых слу­чаях различие в значениях этих терминов носит принципиальный характер. Далее в тексте под «службой» мы будем понимать сетевой компонент, который реализует некоторый набор услуг, а под «сервисом» - описание того набора услуг, который предоставляется данной службой. Таким образом, сервис - это интерфейс междупотребителем услуг и поставщиком услуг (службой).

Каждая служба связана с определенным типом сетевых ресурсов и/или определен­ным способом доступа к этим ресурсам. Например, служба печати обеспечивает доступ пользователей сети к разделяемым принтерам сети и предоставляет сервис печати, а почтовая служба предоставляет доступ к информационному ресурсу сети - электронным письмам. Способом доступа к ресурсам отличается, например, служба удаленного доступа - она предоставляет пользователям компьютерной сети доступ ко всем ее ресурсам через коммутируемые телефонные каналы. Для получения уда­ленного доступа к конкретному ресурсу, например к принтеру, служба удаленногодоступа взаимодействует со службой печати. Наиболее важными для пользователей сетевых ОС являются файловая служба и служба печати.

Среди сетевых служб можно выделить такие, которые ориентированы не на про­стого пользователя, а на администратора. Такие службы используются для орга­низации работы сети. Например, служба Bindery операционной системы Novell NetWare3.x позволяет администратору вести базу данных о сетевых пользовате­лях компьютера, на котором работает эта ОС. Более прогрессивным является подход с созданием централизованной справочной службы, или, по-другому, служ­бы каталогов, которая предназначена для ведения базы данных не только обо всех пользователях сети, но и обо всех ее программных и аппаратных компо­нентах. В качестве примеров службы каталогов часто приводятся NDS компании Novell и StreetTalk компании Banyan. Другими примерами сетевых служб, предоставляющих сервис администратору, являются служба мониторинга сети, по­зволяющая захватывать и анализировать сетевой трафик, служба безопасности, в функции которой может входить, в частности, выполнение процедуры логиче­ского входа с проверкой пароля, служба резервного копирования и архивирова­ния.

От того, насколько богатый набор услуг предлагает операционная система ко­нечным пользователям, приложениям и администраторам сети, зависит ее пози­ция в общем ряду сетевых ОС.

С
етевые службы по своей природе являются клиент-серверными системами. По­скольку при реализации любого сетевого сервиса естественно возникает источ­ник запросов (клиент) и исполнитель запросов (сервер), то и любая сетевая служба содержит в своем составе две несимметричные части - клиентскую исерверную (рисунок 2). Сетевая служба может быть представлена в операцион­ной системе либо обеими (клиентской и серверной) частями, либо только однойиз них.

Обычно говорят, что сервер предоставляет свои ресурсы клиенту, а клиент ими пользуется. Необходимо отметить, что при предоставлении сетевой службой не­которой услуги используются ресурсы не только сервера, но и клиента. Клиент может затрачивать значительную часть своих ресурсов (дискового пространства, процессорного времени и т. п.) на поддержание работы сетевой службы. Напри­мер, при реализации почтовой службы на диске клиента может храниться ло­кальная копия базы данных, содержащей его обширную переписку. В этом случае клиент выполняет большую работу при формировании сообщений в различных форматах, в том числе и сложном мультимедийном, поддерживает ведение ад­ресной книги и выполняет еще много различных вспомогательных работ.

Принципиальной же разницей между клиентом и сервером является то, что ини­циатором выполнения работы сетевой службой всегда выступает клиент, а сер­вер всегда находится в режиме пассивного ожидания запросов. Например, поч­товый сервер осуществляет доставку почты на компьютер пользователя только при поступлении запроса от почтового клиента.

Обычно взаимодействие между клиентской и серверной частями стандартизует­ся, так что один тип сервера может быть рассчитан на работу с клиентами разно­го типа, реализованными различными способами и, может быть, разными произ­водителями. Единственное условие для этого - клиенты и сервер должны поддерживать общий стандартный протокол взаимодействия.

Встроенные сетевые службы и сетевые оболочки

На практике сложилось несколько подходов к построению сетевых операцион­ных систем, различающихся глубиной внедрения сетевых служб в операцион­ную систему (рисунок 3):

сетевые службы глубоко встроены в ОС;

сетевые службы объединены в виде некоторого набора - оболочки;

сетевые службы производятся и поставляются в виде отдельного продук­ та.

Первые сетевые ОС представляли собой совокупность уже 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.

Однако в дальнейшем разработчики сетевых ОС посчитали более эффективным подход, при котором сетевая ОС с самого начала работы над ней задумывается и проектируется специально для работы в сети. Сетевые функции у этих ОС глу­боко встраиваются в основные модули системы, что обеспечивает ее логическую стройность, простоту эксплуатации и модификации, а также высокую произво­дительность. Важно, что при таком подходе отсутствует избыточность. Если все сетевые службы хорошо интегрированы, то есть рассматриваются как неотъем­лемые части ОС, то все внутренние механизмы такой операционной системы мо­гут быть оптимизированы для выполнения сетевых функций. Например, ОС WindowsNTкомпанииMicrosoftза счет встроенности сетевых средств обеспе­чивает более высокие показатели производительности и защищенности инфор­мации по сравнению с сетевой ОСLANManagerтой же компании, являющейся надстройкой над локальной операционной системой OS/2. Другими примерамисетевых ОС со встроенными сетевыми службами являются все современные вер­сии UNIX, NetWare, OS/2 Warp.

Другой вариант реализации сетевых служб - объединение их в виде некоторого на­бора (оболочки), при этом все службы такого набора должны быть между собой со­гласованы, то есть в своей работе они могут обращаться друг к другу, могут иметь в своем составе общие компоненты, например общую подсистему аутентификации пользователей или единый пользовательский интерфейс. Для работы оболочки не­обходимо наличие некоторой локальной операционной системы, которая бы выпол­няла обычные функции, необходимые для управления аппаратурой компьютера,и в среде которой выполнялись бы сетевые службы, составляющие эту оболочку. Оболочка представляет собой самостоятельный программный продукт и, как всякий продукт, имеет название, номер версии и другие соответствующие характеристики; В качестве примеров сетевой оболочки можно указать, в частности, LAN Server и LAN Manager.

Одна и та же оболочка может предназначаться для работы над совершенно разны­ми операционными системами. В таких случаях оболочка должна строиться с уче­том специфики той операционной системы, над которой она будет работать. Так, LANServer; например, существует в различных вариантах: для работы над опе­рационными системами VAX VMS, VM, OS/400, AIX, OS/2.

Сетевые оболочки часто подразделяются на клиентские и серверные. Оболочка, которая преимущественно содержит клиентские части сетевых служб, называет­ся клиентской. Например, типичным набором программного обеспечения рабо­чей станции в сети NetWareявляется системаMS-DOSс установленной над, нейклиентской оболочкой NetWare, состоящей из клиентских частей файловой службы и службы печати, а также компонента, поддерживающего пользовательский интерфейс.

Серверная сетевая оболочка, примерами которой могут служить те же LAN Server и LANManager, а такжеNetWareforUNIX,FileandPrintServicesforNetWare, ориентирована на выполнение серверных функций. Серверная оболочка как ми­нимум содержит серверные компоненты двух основных сетевых служб - файло­вой службы и службы печати. Именно такой набор серверных компонентов реа­лизован в упомянутых выше продуктах NetWare for UNIX и File and Print ServicesforNetWare. Некоторые же оболочки содержат настолько широкий на­бор сетевых служб, что их называют сетевыми операционными.системами. Так, ни один обзор сетевых операционных систем не будет достаточно полным, если в нем отсутствует информация оLANServer,LANManager,ENS, являющихся сетевыми оболочками. Таким образом, термин «сетевая операционная система»приобретает еще одно значение - набор сетевых служб, способных согласованно работать в общей операционной среде.

С одним типом ресурсов могут быть связаны разные службы, отличающиеся прото­колом взаимодействия клиентских и серверных частей. Так, например, встроенная файловая служба Windows NT реализует протокол SMB, используемый во всех ОС компании Microsoft, а дополнительная файловая служба, входящая в состав обо­лочки File and Print Services for NetWare для той же Windows NT, работает по про­токолу NCP, «родному» для сетей NetWare. Кроме того, в стандартную поставку Windows NT входит сервер FTP, предоставляющий услуги файлового сервера для UNIX-систем. Ничто не мешает приобрести и установить для работы в среде Win­dows NT и другие файловые службы, такие, например, как NFS, кстати, имеющей несколько реализаций, выполненных разными фирмами. Наличие нескольких ви­дов файловых услуг позволяет работать в сети приложениям, разработанным для разных операционных систем.

Сетевые оболочки создаются как для локальных, так и для сетевых операционных систем. Действительно, почему бы ни дополнить набор сетевых служб, встроенных в сетевую ОС, другими службами, составляющими некоторую сете­вую оболочку. Например, сетевая оболочка ENS (Enterprise Network Services), содержащая базовый набор сетевых служб операционной системы Banyan VINES, может работать над сетевыми ОСUNIXиNetWare(конечно, для каждой из этих операционных систем требуется собственный вариантENS).

Существует и третий способ реализации сетевой службы - в виде отдельного про­дукта. Например, сервер удаленного управления WinFrame - продукт компании Citrix - предназначен для работы в среде Windows NT. Он дополняет возможности встроенного в Windows NT сервера удаленного доступа Remote Access Server. Анало­гичную службу удаленного доступа для NetWare также можно приобрести отдельно, купив программный продукт NetWare Connect.

С течением времени сетевая служба может получить разные формы реализации. Так, например, компания Novell планирует поставлять справочную службу NDS, первоначально встроенную в сетевую ОС NetWare, для других ОС. Для этого службаNDSбудет переписана в виде отдельных продуктов, каждый из которыхбудет учитывать специфику соответствующей ОС. Уже имеются версии NDS для работы в средах SCO UNIX и HP-UX, Solaris 2.5 и Windows NT. А справочная служба StreetTalk уже давно существует и в виде встроенного модуля сетевой ОСBayanVines, и в составе оболочкиENS, и в виде отдельного продукта для различных операционных систем.

Одноранговые и серверные сетевые операционные системы

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях:

компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети;

компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, исполня­ет роль клиентского узла;

компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранго­ вым, узлом.

Очевидно, что сеть не может состоять только из клиентских или только из сервер­ных узлов. Сеть, оправдывающая свое назначение и обеспечивающая взаимодей­ствие компьютеров, может быть построена по одной из трех следующих схем:

сеть на основе одноранговых узлов - одноранговая сеть;

сеть на основе клиентов и серверов - сеть с выделенными серверами;

сеть, включающая узлы всех типов, - гибридная сеть.

Каждая из этих схем обладает своими достоинствами и недостатками, опреде­ляющими их области применения.

ОС в одноранговых сетях

В одноранговых сетях (рисунок 4) все компьютеры равны в возможностях 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 одноранговых сетях на всех компьюте­рах устанавливается такая операционная система, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности. Сетевые операционные системы такого типа называютсяодноранговыми ОС. Очевидно, что одноранго­вые ОС должны включать как серверные, так и клиентские компоненты сетевых служб (на рисунке они обозначены буквами соответственно С и К). Примерами одноранговых ОС могут служить LANtastic, Personal Ware, Windows for Work­groups, Windows NT Workstation, Windows 95/98.

При потенциальном равноправии всех компьютеров в одноранговой сети часто возникает функциональная несимметричность. Обычно в сети имеются пользова­тели, которые не желают предоставлять свои ресурсы в совместное пользование.В таком случае серверные возможности их операционных систем не активизиру­ются и компьютеры выполняют роль «чистых» клиентов (на рисунке неисполь­зуемые компоненты ОС изображены затемненными).

В то же время администратор может закрепить за некоторыми компьютерами сети только функции по обслуживанию запросов остальных компьютеров, пре­вратив их таким образом в «чистые» серверы, за которыми не работают пользо­ватели. В такой конфигурации одноранговые сети становятся похожи на сети с выделенными серверами, но это только внешняя схожесть - между этими дву­мя типами сетей остается существенное внутреннее различие. Изначально в од­норанговых сетях специализация ОС не зависит от того, какую функциональную роль выполняет компьютер - клиента или сервера. Изменение роли компьютера в одноранговой сети достигается за счет того, что функции серверной или кли­ентской частей просто не используются.

Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, по этой схеме органи­зуется работа в небольших сетях, в которых количество компьютеров не превы­шает 10-20. В этом случае нет необходимости в применении централизованных средств администрирования - нескольким пользователям нетрудно договорить­ся между собой о перечне разделяемых ресурсов и паролях доступа к ним.

Однако в больших сетях средства централизованного администрирования, хра­нения и обработки данных, а особенно защиты данных становятся необходимы­ми, и такие возможности легче обеспечить в сетях с выделенными серверами.

ОС в сетях с выделенными серверами

В сетях с выделенными серверами (рисунок 5) используются специальные вариан­ты сетевых ОС, которые оптимизированы для работы в роли серверов и называ­ются серверными ОС.

Пользовательские компьютеры в этих сетях работают под управлением клиентских ОС.

Специализация операционной системы для работы в качестве сервера является естественным способом повышения эффективности серверных операций. А не­обходимость такого повышения часто ощущается весьма остро, особенно в крупной сети. При существовании в сети сотен или даже тысяч пользователей интенсив­ность запросов к совместно используемым ресурсам может быть очень большой,и сервер должен справляться с этим потоком запросов без больших задержек. Очевидным решением этой проблемы является использование в качестве серве­ра компьютера с мощной аппаратной платформой и операционной системой, оп­тимизированной для серверных функций.

Чем меньше функций выполняет ОС, тем более эффективно можно их реализо­вать, поэтому для оптимизации серверных операций разработчики ОС вынужде­ны ущемлять некоторые другие ее функции, причем иногда вплоть до полного их отбрасывания. Одним из ярких примеров такого подхода является серверная ОСNetWare. Ее разработчики поставили перед собой цель оптимизировать выполне­ние файлового сервиса и сервиса печати. Для этого они полностью исключили из системы многие элементы, важные для универсальной ОС, в частности графиче­ский интерфейс пользователя, поддержку универсальных приложений, защиту приложений мультипрограммного режима друг от друга, механизм виртуальной памяти. Все это позволило добиться уникальной скорости файлового доступа и вывело эту операционную систему в лидеры серверных ОС на долгое время.

Однако слишком узкая специализация некоторых серверных ОС является одно­временно и их слабой стороной. Так, отсутствие в NetWare универсального интерфейса программирования и средств защиты приложений не позволяет ис­пользовать ее в качестве среды для выполнения приложений, приводит к необ­ходимости включения в сеть других серверных ОС, когда требуется выполнениефункций, отличных от файлового сервиса и сервиса печати.

Поэтому разработчики многих серверных операционных систем отказываются от функциональной ограниченности и включают в состав серверных ОС все компоненты, позволяющие использовать их в качестве универсального сервера и даже в качестве клиентской ОС. Такие серверные ОС снабжаются развитым графиче­ским пользовательским интерфейсом и поддерживают универсальныйAPI. Этосближает их с одноранговыми операционными системами, но существует несколь­ко отличий, которые оправдывают отнесение их к классу серверных ОС:

поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе мультипроцессорных;

поддержка большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений;

включение в состав ОС компонентов централизованного администрирования сети (например, справочной службы или службы аутентификации и автори­зации пользователей сети);

более широкий набор сетевых служб.

Клиентские операционные системы в сетях с выделенными серверами обычно освобождены от серверных функций, что значительно упрощает их организацию. Разработчики клиентских ОС уделяют основное внимание пользовательскому интерфейсу и клиентским частям сетевых служб. Наиболее простые клиентские ОС поддерживают только базовые сетевые службы - обычно файловую службуи службу печати. В то же время существуют так называемые универсальные кли­енты, которые поддерживают широкий набор клиентских частей, позволяющих им работать практически со всеми серверами сети.

Многие компании, разрабатывающие сетевые ОС, выпускают два варианта од­ной и той же операционной системы. Один вариант предназначен для работы в качестве серверной ОС, а другой - в качестве клиентской. Эти варианты чащевсего основаны на одном и том же базовом коде, но отличаются набором служб и утилит, а также параметрами конфигурации, некоторые из которых устанавлива­ются по умолчанию и не поддаются изменению.

Например, операционная система Windows NT выпускается в варианте для ра­бочей станции - Windows NT Workstation - и в варианте для выделенного сер­вера -WindowsNTServer. Оба эти варианта операционной системы включаютклиентские и серверные части многих сетевых служб.

Так, ОС Windows NT Workstation кроме выполнения функций сетевого клиента может предоставлять сетевым пользователям файловый сервис, сервис печати, сервис удаленного доступа и другие сервисы, а следовательно, может служить основой для одноранговой сети. С другой стороны, ОС Windows NT Server содер­жит все необходимые средства, которые позволяют использовать компьютер под ее управлением в качестве клиентской рабочей станции. Под управлением ОС WindowsNTServerимеется возможность локально запускать прикладные про­граммы, которые могут потребовать выполнения клиентских функций ОС при появлении запросов к ресурсам других компьютеров сети.

Windows NT Server имеет такой же развитый графический интерфейс, как и Windows NT Worksta­tion, что позволяет с равным успехом использовать эти ОС для интерактивной работы пользователя или администратора.

Однако вариант WindowsNTServerимеет больше возможностей для предостав­ления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети, так как поддер­живает более широкий набор функций, большее количество одновременных соединений с клиентами, централизованное управление сетью, более развитые средства защиты. Поэтому имеет смысл применятьWindowsNTServerв качест­ве ОС для выделенных серверов, а не клиентских компьютеров.

В больших сетях наряду с отношениями клиент-сервер сохраняется необходи­мость и в одноранговых связях, поэтому такие сети чаще всего строятся по гиб­ридной схеме (рисунок 6).

Требования к современным операционным системам

Главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является вы­полнение ею основных функций эффективного управления ресурсами и обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Совре­менная ОС, как правило, должна поддерживать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг, многооконный графический интерфейс пользова­теля, а также выполнять многие другие необходимые функции и услуги. Кроме этих требований функциональной полноты к операционным системам предъяв­ляются не менее важные эксплуатационные требования, которые перечисленыниже.

Расширяемость. В то время как аппаратная часть компьютера устаревает за несколько лет, полезная жизнь операционных систем может измеряться деся­тилетиями. Примером может служить ОС UNIX. Поэтому операционные системы всегда изменяются со временем эволюционно, и эти изменения бо­лее значимы, чем изменения аппаратных средств. Изменения ОС обычно за­ключаются в приобретении ею новых свойств, например поддержке новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если код ОС написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без на­рушения целостности системы, то такую ОС называют расширяемой. Расши­ряемость достигается за счет модульной структуры ОС, при которой про­граммы строятся из набора отдельных модулей, взаимодействующих толькочерез функциональный интерфейс.

Переносимость. В идеале код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которые различаются не только типом процессора, но и способом организации всейаппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство ОС называют такжемногоплатформенностью.

Совместимость. Существует несколько «долгоживущих» популярных опера­ционных систем (разновидностиUNIX,MS-DOS,Windows3.x,WindowsNT, OS/2), для которых наработана широкая номенклатура приложений. Некото­рые из них пользуются широкой популярностью. Поэтому для пользователя, переходящего по тем или иным причинам с одной ОС на другую, очень при­влекательна возможность запуска в новой операционной системе привычно­го приложения. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных про­грамм, написанных для других операционных систем, то про нее говорят, что она обладает совместимостью с этими ОС. Следует различать совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. По­нятие совместимости включает также поддержку пользовательских интер­фейсов других ОС.

Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны иметь возможности наносить вред ОС. Надежность и отказоустойчивость ОС прежде всего опре­деляются архитектурными решениями, положенными нее основу, а также ка­чеством ее реализации (отлаженностью кода). Кроме того, важно, включает ли ОС программную поддержку аппаратных средств обеспечения отказо­устойчивости, таких, например, как дисковые массивы или источники беспе­ребойного питания.

Безопасность. Современная ОС должна защищать данные и другие ресурсы к вычислительной системы от несанкционированного доступа. Чтобы ОС обладала свойством безопасности, она должна как минимум иметь в своем составе средства аутентификации - определения легальности пользователей, автори­зации - предоставления легальным пользователям дифференцированных прав доступа к ресурсам, аудита - фиксации всех «подозрительных» для безопас­ности системы событий. Свойство безопасности особенно важно для сетевыхОС. В таких ОС к задаче контроля доступа добавляется задача защиты дан­ных, передаваемых по сети.

Производительность. Операционная система должна обладать настолько хо­рошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппа­ратная платформа. На производительность ОС влияет много факторов, среди которых основными являются архитектура ОС, многообразие функций, каче­ство программирования кода, возможность исполнения ОС на высокопроизводительной (многопроцессорной) платформе.

Выводы

Термин «сетевая операционная система» используется в двух значениях: во-пер­вых, как совокупность ОС всех компьютеров сети и, во-вторых, как ОС от­дельного компьютера, способного работать в сети.

К основным функциональным компонентам сетевой ОС относятся средства управления локальными ресурсами и сетевые средства. Последние, в свою очередь, можно разделить на три компонента: средства предоставления локаль­ных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть ОС, средствазапроса доступа к удаленным 1 ресурсам и услугам - клиентская часть ОС (редиректор) и транспортные средства ОС, которые совместно с коммуни­кационной системой обеспечивают передачу сообщений между компьютерами сети.

Совокупность серверной и клиентской частей, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса компьютера через сеть, называется сетевой служ­бой. Сетевая служба предоставляет пользователям сети набор услуг - сете­вой сервис. Каждая служба связана с определенным типом сетевых ресурсов и/или определенным способом доступа к этим ресурсам. Наиболее важнымидля пользователей сетевых ОС являются файловая служба и служба печати. Сетевые службы могут быть либо глубоко встроены в ОС, либо объединены в виде некоторой оболочки, либо поставляться в виде отдельного продукта.

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях. Компьютер, занимающийся исклю­чительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделен­ного сервера сети. Компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, исполняет роль клиентского узла. Компьютер, совмещающий функ­ции клиента и сервера, является одноранговым узлом.

Одноранговые сети состоят только из одноранговых узлов. При этом все ком­пьютеры в сети имеют потенциально равные возможности. Одноранговые ОС включают как серверные, так и клиентсткие компоненты сетевых служб. Од­норанговые сети проще в организации и эксплуатации, по этой схеме органи­зуется работа в небольших сетях, в которых количество компьютеров не пре­вышает 10-20.

В сетях с выделенными серверами используются специальные варианты сете­вых ОС, оптимизированные для работы в роли либо серверов, либо клиентов. Для серверных ОС характерны поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе мультипроцессорных, широкий набор сетевых служб, поддержка большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений, наличие развитых средств защиты и средств централизованного администри­рования сети. Клиентские ОС, в общем случае являясь более простыми, долж­ны обеспечивать удобный пользовательский интерфейс и набор редиректо­ров, позволяющий получать доступ к разнообразным сетевым ресурсам.

В число требований, предъявляемых сегодня к сетевым ОС, входят: функцио­нальная полнота и эффективность управления ресурсами, модульность и рас­ширяемость, переносимость и многоплатформенность, совместимость на уровне приложений и пользовательских интерфейсов, надежность и отказоустойчи­вость, безопасность и производительность.

ФГОУ СПО СПб ТКУиК

Реферат по предмету “Информатика”

СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОНЫЕ СИСТЕМЫ

Работу выполнил

студент группы 9ГС-21

Дударов Юрий

Санкт-Петербург

1.Введение

2.Сетевая операционная система

2.1 Одноранговые сетевые ОС и ОС с выделенными серверами

2.2 ОС для рабочих групп и ОС для сетей масштаба предприятия

2.3 Признаки корпоративных ОС

2.3.1.Поддержка

2.3.2Справочная служба

2.3.3 Безопсность

3. Примеры СОС

1) ВВЕДЕНИЕ

Для того чтобы разобраться что такое сетевая операционная система - нужно понять что из себя представляет просто ОС. И так:

Операционная система - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой - предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения. В логической структуре типичной вычислительной системы ОС занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами - с одной стороны - и прикладными программами с другой. Разработчикам программного обеспечения ОС позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций

В большинстве вычислительных систем ОС являются основной, наиболее важной (а иногда единственной) частью системного ПО. С 1990-х наиболее распространёнными операционными системами являются ОС семейства Microsoft Windows и системы класса UNIX (особенно Linux).

Сетевая же операционная система - это операционная система со встроенными возможностями для работы в компьютерных сетях. К таким возможностям можно отнести:

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

То есть СОС 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.

2) Сетевая операционная система

В сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей:

• 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.

2.1 Одноранговые сетевые ОС и ОС с выделенными серверами

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, сетевые операционные системы, а следовательно, и сети делятся на два класса: одноранговые и двухранговые Последние 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. Как уже было сказано, компьютер, работающий в сети, может выполнять функции либо клиента, либо сервера, либо совмещать обе эти функции.

Если выполнение каких-либо серверных функций является основным назначением компьютера (например, предоставление файлов в общее пользование всем остальным пользователям сети или организация совместного использования факса, или предоставление всем пользователям сети возможности запуска на данном компьютере своих приложений), 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.

Очевидно, что на выделенных серверах желательно устанавливать ОС, специально оптимизированные для выполнения тех или иных серверных функций. Поэтому в сетях с выделенными серверами 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, а также варианты оболочек для рабочих станций с различными локальными ОС, причем эти оболочки выполняют исключительно функции клиента. Другим примером ОС, ориентированной на построение сети с выделенным сервером, является операционная система Windows NT. В отличие от NetWare, оба варианта данной сетевой ОС - Windows NT Server (для выделенного сервера) и Windows NT Workstation (для рабочей станции) - могут поддерживать функции и клиента и сервера. Но серверный вариант Windows NT имеет больше возможностей для предоставления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети, так как может выполнять более широкий набор функций, поддерживает большее количество одновременных соединений с клиентами, реализует централизованное управление сетью, имеет более развитые средства защиты.

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. В связи с такими соображениями в ОС Novell NetWare на серверной части возможность выполнения обычных прикладных программ вообще не предусмотрена, то есть сервер не содержит клиентской части, а на рабочих станциях отсутствуют серверные компоненты. Однако в других сетевых ОС функционирование на выделенном сервере клиентской части вполне возможно. Например, под управлением Windows NT Server могут запускаться обычные программы локального пользователя, которые могут потребовать выполнения клиентских функций ОС при появлении запросов к ресурсам других компьютеров сети. При этом рабочие станции, на которых установлена ОС Windows NT Workstation, могут выполнять функции невыделенного сервера.

Важно понять, что несмотря на то, что в сети с выделенным сервером все компьютеры в общем случае могут выполнять одновременно роли и сервера, и клиента, эта сеть функционально не симметрична: аппаратно и программно в ней реализованы два типа компьютеров - одни, в большей степени ориентированные на выполнение серверных функций и работающие под управлением специализированных серверных ОС, а другие - в основном выполняющие клиентские функции и работающие под управлением соответствующего этому назначению варианта ОС. Функциональная несимметричность, как правило, вызывает и несимметричность аппаратуры - для выделенных серверов используются более мощные компьютеры с большими объемами оперативной и внешней памяти. Таким образом, функциональная несимметричность в сетях с выделенным сервером сопровождается несимметричностью операционных систем (специализация ОС) и аппаратной несимметричностью (специализация компьютеров).

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 эксплуатировать. В таких сетях на всех компьютерах устанавливается одна и та же ОС, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности. Одноранговые сети могут быть построены, например, на базе ОС LANtastic, Personal Ware, Windows for Workgroup, Windows NT Workstation.

В одноранговых сетях также может возникнуть функциональная несимметричность: одни пользователи не желают разделять свои ресурсы с другими, и в таком случае их компьютеры выполняют роль клиента, за другими компьютерами администратор закрепил только функции по организации совместного использования ресурсов, а значит они являются серверами, в третьем случае, когда локальный пользователь не возражает против использования его ресурсов и сам не исключает возможности обращения к другим компьютерам, ОС, устанавливаемая на его компьютере, должна включать и серверную, и клиентскую части. В отличие от сетей с выделенными серверами, в одноранговых сетях отсутствует специализация ОС в зависимости от преобладающей функциональной направленности - клиента или сервера. Все вариации реализуются средствами конфигурирования одного и того же варианта ОС.

Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, однако они применяются в основном для объединения небольших групп пользователей, не предъявляющих больших требований к объемам хранимой информации, ее защищенности от несанкционированного доступа и к скорости доступа. При повышенных требованиях к этим характеристикам более подходящими являются двухранговые сети, где сервер лучше решает задачу обслуживания пользователей своими ресурсами, так как его аппаратура и сетевая операционная система специально спроектированы для этой цели.

2.2 ОС для рабочих групп и ОС для сетей масштаба предприятия

Сетевые операционные системы имеют разные свойства в зависимости от того, предназначены они для сетей масштаба рабочей группы (отдела), для сетей масштаба кампуса или для сетей масштаба предприятия.

• Сети отделов - используются небольшой группой сотрудников, решающих общие задачи. Главной целью сети отдела является разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы. Сети отделов обычно не разделяются на подсети.
• Сети кампусов - соединяют несколько сетей отделов внутри отдельного здания или внутри одной территории предприятия. Эти сети являются все еще локальными сетями, хотя и могут покрывать территорию в несколько квадратных километров. Сервисы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к базам данных предприятия, доступ к факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам.
• Сети предприятия (корпоративные сети) - объединяют все компьютеры всех территорий отдельного предприятия. Они могут покрывать город, регион или даже континент. В таких сетях пользователям предоставляется доступ к информации и приложениям, находящимся в других рабочих группах, других отделах, подразделениях и штаб-квартирах корпорации.

Главной задачей операционной системы, используемой в сети масштаба отдела, является организация разделения ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и, возможно, низкоскоростные модемы. Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более чем 30 пользователей. Задачи управления на уровне отдела относительно просты. В задачи администратора входит добавление новых пользователей, устранение простых отказов, инсталляция новых узлов и установка новых версий программного обеспечения. Операционные системы сетей отделов хорошо отработаны и разнообразны, также, как и сами сети отделов, уже давно применяющиеся и достаточно отлаженные. Такая сеть обычно использует одну или максимум две сетевые ОС. Чаще всего это сеть с выделенным сервером NetWare 3.x или Windows NT, или же одноранговая сеть, например сеть Windows for Workgroups.

Пользователи и администраторы сетей отделов вскоре осознают, что они могут улучшить эффективность своей работы путем получения доступа к информации других отделов своего предприятия. Если сотрудник, занимающийся продажами, может получить доступ к характеристикам конкретного продукта и включить их в презентацию, то эта информация будет более свежей и будет оказывать большее влияние на покупателей. Если отдел маркетинга может получить доступ к характеристикам продукта, который еще только разрабатывается инженерным отделом, то он может быстро подготовить маркетинговые материалы сразу же после окончания разработки.

Итак, следующим шагом в эволюции сетей является объединение локальных сетей нескольких отделов в единую сеть здания или группы зданий. Такие сети называют сетями кампусов. Сети кампусов могут простираться на несколько километров, но при этом глобальные соединения не требуются.

Операционная система, работающая в сети кампуса, должна обеспечивать для сотрудников одних отделов доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов. Услуги, предоставляемые ОС сетей кампусов, не ограничиваются простым разделением файлов и принтеров, а часто предоставляют доступ и к серверам других типов, например, к факс-серверам и к серверам высокоскоростных модемов. Важным сервисом, предоставляемым операционными системами данного класса, является доступ к корпоративным базам данных, независимо от того, располагаются ли они на серверах баз данных или на миникомпьютерах.

Именно на уровне сети кампуса начинаются проблемы интеграции. В общем случае, отделы уже выбрали для себя типы компьютеров, сетевого оборудования и сетевых операционных систем. Например, инженерный отдел может использовать операционную систему UNIX и сетевое оборудование Ethernet, отдел продаж может использовать операционные среды DOS/Novell и оборудование Token Ring. Очень часто сеть кампуса соединяет разнородные компьютерные системы, в то время как сети отделов используют однотипные компьютеры.

Корпоративная сеть соединяет сети всех подразделений предприятия, в общем случае находящихся на значительных расстояниях. Корпоративные сети используют глобальные связи (WAN links) для соединения локальных сетей или отдельных компьютеров.

Пользователям корпоративных сетей требуются все те приложения и услуги, которые имеются в сетях отделов и кампусов, плюс некоторые дополнительные приложения и услуги, например, доступ к приложениям мейнфреймов и миникомпьютеров и к глобальным связям. Когда ОС разрабатывается для локальной сети или рабочей группы, то ее главной обязанностью является разделение файлов и других сетевых ресурсов (обычно принтеров) между локально подключенными пользователями. Такой подход не применим для уровня предприятия. Наряду с базовыми сервисами, связанными с разделением файлов и принтеров, сетевая ОС, которая разрабатывается для корпораций, должна поддерживать более широкий набор сервисов, в который обычно входят почтовая служба, средства коллективной работы, поддержка удаленных пользователей, факс-сервис, обработка голосовых сообщений, организация видеоконференций и др.

Кроме того, многие существующие методы и подходы к решению традиционных задач сетей меньших масштабов для корпоративной сети оказались непригодными. На первый план вышли такие задачи и проблемы, которые в сетях рабочих групп, отделов и даже кампусов либо имели второстепенное значение, либо вообще не проявлялись. Например, простейшая для небольшой сети задача ведения учетной информации о пользователях выросла в сложную проблему для сети масштаба предприятия. А использование глобальных связей требует от корпоративных ОС поддержки протоколов, хорошо работающих на низкоскоростных линиях, и отказа от некоторых традиционно используемых протоколов (например, тех, которые активно используют широковещательные сообщения). Особое значение приобрели задачи преодоления гетерогенности - в сети появились многочисленные шлюзы, обеспечивающие согласованную работу различных ОС и сетевых системных приложений.

2.3 Признаки корпоративных ОС

К признакам корпоративных ОС могут быть отнесены также следующие особенности.

2.3.1 Поддержка приложений

В корпоративных сетях выполняются сложные приложения, требующие для выполнения большой вычислительной мощности. Такие приложения разделяются на несколько частей, например, на одном компьютере выполняется часть приложения, связанная с выполнением запросов к базе данных, на другом - запросов к файловому сервису, а на клиентских машинах - часть, реализующая логику обработки данных приложения и организующая интерфейс с пользователем. Вычислительная часть общих для корпорации программных систем может быть слишком объемной и неподъемной для рабочих станций клиентов, поэтому приложения будут выполняться более эффективно, если их наиболее сложные в вычислительном отношении части перенести на специально предназначенный для этого мощный компьютер - сервер приложений.

Сервер приложений должен базироваться на мощной аппаратной платформе (мультипроцессорные системы, часто на базе RISC-процессоров, специализированные кластерные архитектуры). ОС сервера приложений должна обеспечивать высокую производительность вычислений, а значит поддерживать многонитевую обработку, вытесняющую многозадачность, мультипроцессирование, виртуальную память и наиболее популярные прикладные среды (UNIX, Windows, MS-DOS, OS/2). В этом отношении сетевую ОС NetWare трудно отнести к корпоративным продуктам, так как в ней отсутствуют почти все требования, предъявляемые к серверу приложений. В то же время хорошая поддержка универсальных приложений в Windows NT собственно и позволяет ей претендовать на место в мире корпоративных продуктов.

2.3.2 Справочная служба

Корпоративная ОС должна обладать способностью хранить информацию обо всех пользователях и ресурсах таким образом, чтобы обеспечивалось управление ею из одной центральной точки. Подобно большой организации, корпоративная сеть нуждается в централизованном хранении как можно более полной справочной информации о самой себе (начиная с данных о пользователях, серверах, рабочих станциях и кончая данными о кабельной системе). Естественно организовать эту информацию в виде базы данных. Данные из этой базы могут быть востребованы многими сетевыми системными приложениями, в первую очередь системами управления и администрирования. Кроме этого, такая база полезна при организации электронной почты, систем коллективной работы, службы безопасности, службы инвентаризации программного и аппаратного обеспечения сети, да и для практически любого крупного бизнес-приложения.

База данных, хранящая справочную информацию, предоставляет все то же многообразие возможностей и порождает все то же множество проблем, что и любая другая крупная база данных. Она позволяет осуществлять различные операции поиска, сортировки, модификации и т.п., что очень сильно облегчает жизнь как администраторам, так и пользователям. Но за эти удобства приходится расплачиваться решением проблем распределенности, репликации и синхронизации.

В идеале сетевая справочная информация должна быть реализована в виде единой базы данных, а не представлять собой набор баз данных, специализирующихся на хранении информации того или иного вида, как это часто бывает в реальных операционных системах. Например, в Windows NT имеется по крайней мере пять различных типов справочных баз данных. Главный справочник домена (NT Domain Directory Service) хранит информацию о пользователях, которая используется при организации их логического входа в сеть. Данные о тех же пользователях могут содержаться и в другом справочнике, используемом электронной почтой Microsoft Mail. Еще три базы данных поддерживают разрешение низкоуровневых адресов: WINS - устанавливает соответствие Netbios-имен IP-адресам, справочник DNS - сервер имен домена - оказывается полезным при подключении NT-сети к Internet, и наконец, справочник протокола DHCP используется для автоматического назначения IP-адресов компьютерам сети. Ближе к идеалу находятся справочные службы, поставляемые фирмой Banyan (продукт Streettalk III) и фирмой Novell (NetWare Directory Services), предлагающие единый справочник для всех сетевых приложений. Наличие единой справочной службы для сетевой операционной системы - один из важнейших признаков ее корпоративности.

2.3.3 Безопасность

Особую важность для ОС корпоративной сети приобретают вопросы безопасности данных. С одной стороны, в крупномасштабной сети объективно существует больше возможностей для несанкционированного доступа - из-за децентрализации данных и большой распределенности "законных" точек доступа, из-за большого числа пользователей, благонадежность которых трудно установить, а также из-за большого числа возможных точек несанкционированного подключения к сети. С другой стороны, корпоративные бизнес-приложения работают с данными, которые имеют жизненно важное значение для успешной работы корпорации в целом. И для защиты таких данных в корпоративных сетях наряду с различными аппаратными средствами используется весь спектр средств защиты, предоставляемый операционной системой: избирательные или мандатные права доступа, сложные процедуры аутентификации пользователей, программная шифрация.

ПРИМЕРЫ СОС

ОС NetWare фирмы Novell

Novell была одной из первых компаний, которые начали создавать ЛВС. Она производила как аппаратные средства, так и программные, однако в последнее время фирма Novell сконцентрировала усилия на программных средствах ЛВС.

Далее приводятся некоторые характеристики программных продуктов NetWare: В среде NetWare способно работать большее количество приложений чем в любой другой ЛВС. ОС NetWare способна поддерживать рабочие станции, управляемые DOS, DOS и Windows, OS/2, UNIX, Windows NT, Mac System 7 и другими ОС. ЛВС NetWare может работать с большим количеством различных типов сетевых адаптеров, чем любая другая операционная система.Для достижения поставленных целей вы можете выбрать аппарвтные средства от множества разных поставщиков. С NetWare можно использовать ARCnet, EtherNet, Token Ring или практически любой другой тип сетевого адаптера. ЛВС NetWare может разростаться до огромных размеров. ЛВС NetWare надежно работает. Средства защиты данных, предоставляемые NetWare, более чем достаточны для большинства ЛВС. NetWare допускает использование более, чем 200 типов сетевых адаптеров, более чем 100 типов дисковых подсистем для хранения данных, устройств дублирования данных и файловых серверов.

Фирма Novell имеет контракты о поддержке ОС NetWare с наиболее крупными и мощными из независимых организаций, таких как Bell Atlantic, DEC, Hewlett-Packard, Intel, Prime, Unisys и Xerox..

Сетевые ОС LAN Meneger, Windows NT и LAN Server

Хотя эти сетевыеоперационные системы пользуются меньшей популярностью чем OC NetWare, они больше подходят под начинающую широко развиваться программ-ную технологию клиент/сервер.Многие специалисты считают что будущее именно за этой технологией, поэтому вполне возможно что в будущем ОС NetWare потеряет свои лидирующие позиции но пока она остаётся самой широко распространенной и популярной.

Обе сетевые ОС LAN Manager и LAN Server работают, опираясь на OS/2. Для работы ОС LAN Manager 2.2 требуется OS/2 версии 1.21 или познее, в то время как LAN Server 3.0 требует OS/2 2.0 . Рабочие станции могут управлятся DOS версии 3.3 или OS/2 версии 1.21 .

Сетевая ОС LANtastic

По популярности и числу продаж сетевая ОС LANtastik фирмы Artisoft в течение длительного времени являлась лидером на рынке одноранговых ЛВС. Поэтому фирма Novell с Personal NetWare и фирма Microsoft c Windows for Workgroups предприняли попытку проникнуть в эту облаcть рынка, созданную фирмой Artisoft. Все эти фирмы предлагают высококачественное программное обеспечение, и потому небезынтересно, который из программных продуктов станет наиболее популярным на рынке. Сетевая ОС POWERLan, также является сильным конкурентом и, возможно, в будущем сумеет вытеснить такие сетевые ОС, как Windows for Workgroups, Personal NetWare и LANtastic.

ОС LANtastic обладает рядом характеристик, позволяющих ей прекрасно функционировать, несмотря на то, что она является не самой быстродействующей из сетевых ОС для одноранговых ЛВС. ОС LANtastic имеет прекрасные возможности разделения принтера. С дополнительными аппаратными средствами, поставляемыми фирмой Artisoft, возможна даже организация звуковой электронной почты в ЛВС. ОС LANtastic требует очень небольшого объема памяти и имеет средства для разделения накопителей типа CD-ROM. Фирма Artisoft предлагает сетевые адаптеры Ethernet, которые работают особенно хорошо с ОС LANtastic. Имеется возможность включения компьютеров Macintosh в ЛВС, управляемую ОС LANtastic. Эта система прекрасно совместима и с Windows. Техническая поддержка ОС LANtastic включает электронную доску объявлений, к которой можно получить доступ посредством модема, и телефонные консультации фирмы Artisoft в отделе поддержки пользователей.

Список используемой литературы

1. http://fmi.asf.ru/

http://fmi.asf.ru/library/book/Network/os_net.html

2. "Википедия" - версия энциклопедии на русском языке

http://ru.wikipedia.org

3. http://www.citforum.ru, Сервер Информационных Технологий содержащий доступную информацию на русском языке по всем областям компьютерных технологий.