1. Основы сетевых операционных систем. Основные операционные системы. Модель управления сети iso

Сетевые компоненты операционных систем

Ядро ОС

Ядро сетевой операционной системы (командный интерпретатор) обеспечивает функционирование пользовательского интерфейса. Среди функций ядра можно отметить:

• Управление выполнением процессов посредством их создания, завершения или приостановки и организации взаимодействия между ними.

• Планирование очередности предоставления выполняющимся процессам времени центрального процессора (диспетчеризация). Процессы работают с центральным процессором в режиме разделения времени: центральный процессор выполняет процесс, по завершении отсчитываемого ядром кванта времени процесс приостанавливается и ядро активизирует выполнение другого процесса. Позднее ядро запускает приостановленный процесс.

• Выделение выполняемому процессу оперативной памяти. Ядро операционной системы дает процессам возможность совместно использовать участки адресного пространства на определенных условиях, защищая при этом адресное пространство, выделенное процессу, от вмешательства извне. Если системе требуется свободная память, ядро освобождает память, временно выгружая процесс на внешние запоминающие устройства, которые называют устройствами выгрузки. Если ядро выгружает процессы на устройства выгрузки целиком, такая реализация системы UNIX называется системой со свопингом (подкачкой); если же на устройство выгрузки выводятся страницы памяти, такая система называется системой с замещением страниц.

• Выделение внешней памяти с целью обеспечения эффективного хранения информации и выборка данных пользователя. Именно в процессе реализации этой функции создается файловая система. Ядро выделяет внешнюю память под пользовательские файлы, мобилизует неиспользуемую память, структурирует файловую систему в форме, доступной для понимания, и защищает пользовательские файлы от несанкционированного доступа.

• Управление доступом процессов к периферийным устройствам, таким как терминалы, ленточные устройства, дисководы и сетевое оборудование.

• Ядро реализует ряд необходимых функций по обеспечению выполнения процессов пользовательского уровня, за исключением функций, которые могут быть реализованы на самом пользовательском уровне.

Характеристика основных сетевых операционных систем

NetWare

Операционная система NetWare фирмы Novell ориентированна на локальную сеть ПЭВМ, совместимых с IBM PC. Эта сетевая операционная система, ядро которой загружается на файловый сервер, является самостоятельной операционной системой. На рабочих станциях загружаются модули сетевой операционной системы, которые обеспечивают взаимодействия с ее ядром и обмен сообщениями с другими рабочими станциями. При этом на рабочих станциях могут быть использованы различные базовые операционные системы. Сетевая операционная система обеспечивает работу сети любой структуры: моноканальной, кольцевой, звездообразной и т.д. В настоящее время используют несколько версий сетевой операционной системы NetWare Novell. Сеть Novell NetWare 2.2 предназначена для организации небольшой сети на базе файл-сервера с процессором 80286. Для создания крупных и надежно работающих сетей больше подходит сеть Novell NetWare 3.11 или 3.12, работающая на процессорах 80386 и выше. Версия 3.11/3.12 в отличие от 2.2 работает с выделенным файл-сервером и количество рабочих станций, подключенных к одному серверу, может достигать 250. Сеть Novell NetWare 4.1 предназначена для создания крупных сетей, состоящих из многих сегментов и содержащих несколько серверов. Количество рабочих станций в данной версии может достигать 1000.

Достоинства системы:

• хорошо продуманные и мощные службы файлов и печати;

• наличие средств оперативного сжатия информации на дисках;

• мощные средства администрирования больших многопользовательских, многосерверных сетей Novell;

• возможность создания сетей с повышенной отказоустойчивостью (пакет NetWare SFT III);

• большое количество прикладных программ, разработанных независимыми поставщиками;

• удобная иерархическая структура распределенного каталога.

Недостатки системы:

• необходимость приобретения отдельного пакета NetWare SMP для организации многопроцессорной обработки;

• отсутствие простых инструментальных средств разработки приложений;

• слабая защита памяти при работе приложений сервера, что затрудняет отладку программ и может привести к краху системы во время ее функционирования.

Функции ОС NetWare

• поддержка коллективного использования файлов,

• обеспечение доступа к сетевым принтерам,

• предоставление средств для работы с электронной почтой,

• поддержка работы СУБД различных типов,

• обеспечение доступа к файловому серверу со стороны рабочих станций, функционирующих под управлением различных операционных систем,

• предложение средств, позволяющих объединять удаленные сегменты сети,

• обеспечение "прозрачности" доступа локальных и удаленных пользователей к ресурсам сети,

• предложение средств для надежного хранения данных,

• обеспечение защиты ресурсов сети от несанкционированного доступа,

• поддержка динамически расширяемых многосегментных томов на нескольких дисках файлового сервера,

• предоставление средств управления ресурсами корпоративных сетей: единый каталог сетевых ресурсов NDS в NetWare 4.1,

• обеспечение передачи и обработки данных с использованием разных протоколов: SPX/IPX, TCP/IP, NetBIOS, AppleTalk,

• поддержка работы суперсерверов в симметричном режиме функционирования (ОС NetWare 4.1 SMP).

Windows 95/98

Windows 95/98 - сетевая операционная система локальной одноранговой сети (число компьютеров не превышает 10). Windows 95 является 32-разрядной многозадачной и многопоточной системой с приоритетами. Операционная система предоставляет разнообразные средства для распределенной обработки данных. Она создает среду для объектно-ориентированной архитектуры, выполняет разнообразные функции, связанные с определением и изменением конфигурации внешних устройств и программного обеспечения, работающих в сети. Обеспечивается защита от отказов и безопасность данных. Windows 95 работает с любыми типами данных: текстами, звуком и изображением используется удобный упрощенный интерфейс пользователя, позволяющий работать с трехмерной графикой. Windows 95 имеет модуль, являющийся универсальным почтовым ящиком, предназначенным для хранения сообщений электронной почты, речевой почты и факсимильной связи. Обмен сообщениями внутри рабочей группы осуществляется при помощи Microsoft Mail. В рабочей группе следует выделить одну машину, оборудованную факс-модемом, в качестве почтовой.

Microsoft Windows NT WS/Server 4.0

Microsoft Windows NT WS/Server 4.0 является уникальной и мощной операционной системой.

При ее разработке преследовались следующие цели:

• надежность,

• производительность,

• переносимость,

• совместимость,

• масштабируемость,

• безопасность.

Windows NT идеально приспособлена для работы в качестве рабочей станции и сетевого сервера, где требуется повышенная устойчивость и высокая производительность. Windows NT является синтезом как предыдущих версий Windows, так и других операционных систем. Она может быть адаптирована под различные типы аппаратного обеспечения без полной переработки. Важной особенностью операционной системы является ее способность работать с существующими приложениями.

Достоинства системы:

• наличие унифицированного графического интерфейса;

• простота и удобство использования и администрирования;

• надежность служб файлов и печати;

• развитый интерфейс API (Application Program Interface) прикладного программирования, облегчающий процесс разработки прикладных программ;

• возможность реализации одно- и многопроцессорной (до 32 процессоров) обработки в одном пакете;

• поддержка различных архитектур процессоров (Intel, Alpha, MIPS и др.).

Недостатки системы:

• слабая гибкость службы каталогов (доменная модель) по сравнению с аналогичными службами СОС NetWare и Banyan VINES 6.0;

• сложность системы защиты при управлении доступом внутри доменов и между ними.

Windows 2000

Windows 2000 поставляется в трех вариантах

1. Windows 2000 Professional (по-старому - workstation). Высокопроизводительное рабочее место

2. Server

3. Windows 2000 Advanced Server (по-старому - Enterprise Server)

Особенности Windows 2000:

В Windows 2000 Professional расширен спектр поддерживаемых устройств, обеспечивает поддержку средств управления энергопотреблением для мобильных систем и обладает улучшенным пользовательским интерфейсом, благодаря которому она является самой простой в использовании из всех когда-либо выпущенных версий Windows.

В систему добавлены новые “мастера”: “мастер аппаратуры”, позволяющий наиболее простым способом подключать новые устройства в систему, “мастер сетевых соединений”, способствующий более быстрому конфигурированию модемов и сетевых соединений, “мастер принтера”, помогающий быстро подключить принтер.

Появилась поддержка “горячей” смены компонентов. Данную функцию по достоинству оценят владельцы ноутбуков, которые вынуждены перезагружать свои машины при подключении новых устройств.

В Windows 2000 используется новая файловая система, носящая название NTFS5. Основная отличительная черта данной файловой системы – автоматическое “фоновое” шифрование данных.

В новой системе сокращено число необходимых перезагрузок после установки новых свойств в СЕМЬ раз, это значит, что пользователю не придется перезагружаться для того, чтобы система “восприняла” новые параметры.

Добавлена новая служба быстрого поиска данных, которая позволит находить необходимые файлы с высокой скоростью, за счет индексации данных

Установлена новая политика безопасности. Такой подход делает систему очень устойчивой к различным сбоям.

Улучшена поддержка сетей. С точки зрения пользователя теперь можно будет, не вдаваясь в детали, получить доступ к сетевым ресурсам не привлекая к этому вечно занятого системного администратора

В Windows 2000 появилась новая возможность – создание сценария установки, что позволит установить систему на диски разных машин, пользуясь единым сценарием.

Таблица 2.1 - Сравнение сетевых операционных систем Microsoft Windows NT Server 4.0 и NetWare 5

Параметры	Microsoft Windows NT Server 4.0	NetWare 5
Цена сервера с лицензией на 5 пользователей	$809	$1,195
Поддерживаемые платформы	Alpha, Intel, MIPS	Intel
Минимальные требования к аппаратному обеспечению	ЦП 486, 16 Мбайт ОЗУ, 200 Мбайт на жестком диске	ЦП 486, 64 Мбайта ОЗУ, 500 Мбайт на жестком диске
Многопоточность/ многозадачность ОС	Да / Да	Да / Да
Общий поддерживаемый объем ОЗУ	4 Гб	4 Гб
Поддерживаемые сетевые протоколы	AppleTalk, DLC, IPX, NetBEUI, TCP/IP	AppleTalk, IPX, NetBIOS, TCP/IP, UDP
Собственная поддержка IP	Да	Да
Встроенные средства обмена сообщениями / электронная почта	Нет / Нет	Нет / Нет
Встроенные средства резервного копирования	Да	Да
Управление настольными системами	Да (через ZAK)	Да
Служба каталога	Нет	Да
Поддержка FTP/HTTP/LDAP	Да Да Нет	Да Да Да
Фильтрация информации	Да	Нет
Поддержка DNS/Dynamic DNS	Да Нет	Да Да
DHCP	Да	Да
Telnet	Да (только клиент)	Да

Все современные операционные системы Microsoft — Windows NT 4.0, Windows 95, Windows 98, Windows 2000 — поддерживают так называемые профили пользователя. Профиль представляет собой набор данных, полностью описывающих текущую рабочую среду пользователя. С каждым пользователем ассоциирован собственный профиль, что позволяет ему получать при работе с системой ту конфигурацию рабочей среды, которая соответствует специфике именно его деятельности, вне зависимости от других пользователей, работающих за тем же компьютером в другое время. Администратор имеет возможность заранее сформировать пользовательский профиль и тем самым подготовить для сотрудника рабочую среду, в которой тот сможет наиболее продуктивно решать стоящие перед ним задачи. Профили могут храниться на сервере и автоматически загружаться при входе пользователя в систему. Благодаря этому, пользователь имеет одну и ту же рабочую среду на любом компьютере сети. Кроме того, в случае выхода из строя и замены рабочей станции индивидуальные настройки пользователя не будут утеряны. Эффективное использование профилей пользователя существенно снижает затраты на обучение, техническую поддержку, а также сокращает время простоя и повышает продуктивность работы пользователей.

Применение механизмов системной политики (механизм воздействия на рабочую среду пользователя, базирующийся на особенностях реализации операционных систем Microsoft и конкретных приложений) снижает расходы на сопровождение и поддержку рабочих станций и продлевает время их устойчивой работы. Таким образом, используя механизмы системной политики, администратор может ограничить возможности пользователя при работе, как с базовыми функциями системы, так и с конкретными приложениями. Это позволяет минимизировать риск непреднамеренных или несанкционированных действий пользователя, способных нарушить целостность операционной системы или приложений.

Программные компоненты архитектуры клиент-сервер

Существуют три основных программных компонента архитектуры клиент-сервер:

• Программное обеспечение конечного пользователя (средства разработки программ и генераторы отчетов, в том числе электронные таблицы и текстовые процессоры),

• Промежуточное программное обеспечение (слой программного обеспечения, осуществляющий трансляцию) допускает использование различных операционных систем и типов компьютеров.

• Программное обеспечение сервера.

Для того чтобы, прикладная программа, выполняющаяся на рабочей станции, могла запросить услугу у некоторого сервера, требуется некоторый интерфейсный программный слой, поддерживающий такого рода взаимодействие. Из этого и вытекают основные принципы системной архитектуры "клиент-сервер".

Система разбивается на две части, которые могут выполняться в разных узлах сети, - клиентскую и серверную части. Прикладная программа или конечный пользователь взаимодействуют с клиентской частью системы, которая в простейшем случае обеспечивает просто надсетевой интерфейс. Клиентская часть системы при потребности обращается по сети к серверной части.

Интерфейс серверной части определен и фиксирован. Поэтому возможно создание новых клиентских частей существующей системы.

Основной проблемой систем, основанных на архитектуре "клиент-сервер", является то, что в соответствии с концепцией открытых систем от них требуется мобильность в как можно более широком классе аппаратно-программных решений открытых систем. Даже если ограничиться UNIX-ориентированными локальными сетями, в разных сетях применяется разная аппаратура и протоколы связи. Попытки создания систем, поддерживающих все возможные протоколы, приводит к их перегрузке сетевыми деталями в ущерб функциональности.

Еще более сложный аспект этой проблемы связан с возможностью использования разных представлений данных в разных узлах неоднородной локальной сети. В разных компьютерах может существовать различная адресация, представление чисел, кодировка символов и т.д. Это особенно существенно для серверов высокого уровня: телекоммуникационных, вычислительных, баз данных.

Преимущества клиент-серверных информационных систем

- снижение сетевого трафика при выполнении запросов;

- возможность хранения бизнес-правил на сервере;

• широкими возможностями управления пользовательскими привилегиями и правами доступа к различным объектам базы данных, резервного копирования и архивации данных, а нередко и оптимизации выполнения запросов.