Операционные системы. Учебное пособие

6.3. Классификация сетевых операционных систем по масштабу

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 оказалисьнепригодными.Напервыйпланвышлитакиезадачиипроблемы, 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.

К признакам корпоративных ОС могут быть отнесены также следующие особенности.

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, реализую-

111

6. Сетевые операционные системы

щая 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 мощ-

ный компьютер – сервер приложений.

Сервер приложений должен базироваться на мощной аппаратной платформе. 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, 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 собственно и позволяет ей претендовать на место в мире корпоративных продуктов.

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 многообразие возможностей и порождает множество проблем, как 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.

112

6.3. Классификация сетевых операционных систем по масштабу

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 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 корпоративной 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.

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; большого числа пользователей, благонадежность которых трудно установить, а также из-за большого числа возможных точек несанкционированного подключения к сети. С другой стороны, корпоративные бизнес-прило- жения 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: избирательныеили мандатные права доступа,сложные процедуры аутентификации пользователей, программная шифрация.

113

6. Сетевые операционные системы

Контрольные вопросы и задания

1.Дайте определения понятию сетевой ОС в широком и узком смыслах.

2.Перечислите и охарактеризуйте компоненты сетевой ОС.

3.Какие существуют подходы к построению сетевых ОС?

4.В чем отличие одноранговых и двухранговых сетевых ОС?

5.В каком случае лучше использовать одноранговые сети?

6.Приведите классификацию сетевых ОС по масштабу.

7.Какие сервисы должна поддерживать корпоративная сеть?

8.Приведите особенности корпоративной ОС.

114

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В учебном пособии приводятся основные понятия и определения, классификация и характеристика основных компонентов операционных систем, а также базовые концепции и принципы построения современных операционных систем. Детально рассматриваются вопросы организации вычислительного процесса, управления памятью и данными. Существенное внимание уделяется сетевым операционным системам, так как объединение компьютеров в информационно-вычислительную сеть дает возможность программам, установленным на отдельных рабочих станциях, совместно решать прикладные задачи пользователей этих рабочих станций.

Авторы настоятельно рекомендуют читателям не ограничиваться только материалом предлагаемого пособия, а обратиться также к тем источникам литературы, которые приведены в библиографическом списке. Учитывая, что по тематике операционных систем постоянно появляется новая литература, представленная библиография и изучение материала данного учебного пособия позволят читателям легче в ней сориентироваться.

Учебное пособие призвано способствовать закреплению знаний по дисциплине «Операционные системы» у студентов, обучающихся по направлению 09.03.03 «Прикладная информатика».

115

ТЕСТЫ

1.Что может являться критерием эффективности ВС? а) пропускная способность; б) занятость оперативной памяти;

в) загруженность центрального процессора.

2.Основным критерием эффективности систем пакетной обработки является:

а) решение максимального числа задач в единицу времени; б) одновременное нахождение максимального количества задач

вОП;

в) удобство работы пользователя.

3. Системы пакетной обработки предназначены для решения за-

дач:

а) вычислительного характера; б) требующих постоянного диалога с пользователем;

в) требующих решения конкретной задачи за определенный промежуток времени.

4.В каких системах гарантируется выполнение задания за определенный промежуток времени?

а) пакетной обработки; б) разделения времени; в) реального времени.

5.Низкоуровневое форматирование создает:

а) дорожки; б) кластеры; в) файловую систему.

6.В системах реального времени: а) набор задач не известен заранее; б) набор задач известен заранее;

в) известен или нет набор задач – зависит от характера системы.

7.На диске не может быть кластера размером:

а) 512 байт; б) 1536 байт; в) 2048 байт.

116

Тесты

8.Планирование потоков игнорирует: а) приоритет потока; б) время ожидания в очереди;

в) принадлежность некоторому процессу.

9.В каких системах тип планирования статический? а) реального времени; б) разделения времени; в) пакетной обработки.

10.Состояние, которое не определено для потока в системе: а) выполнение; б) синхронизация; в) ожидание; г) готовность.

11.Каких смен состояний не существует в системе?

а) выполнение → готовность; б) ожидание → выполнение; в) ожидание → готовность.

12.В каком из алгоритмов планирования решение о переключении процессора на выполнение другого процесса принимает ОС?

а) вытесняющий; б) невытесняющий.

13.В случае восстановления транзакция будет повторена, если: а) она зафиксирована в журнале; б) закончилась успешно; в) закончилась неуспешно.

14.Каких классов прерываний нет?

а) аппаратных; б) асинхронных; в) внутренних; г) программных.

15.Процессорное время распределяется между: а) процессами; б) задачами; в) потоками.

16.Планирование и синхронизация процессов осуществляются на основе:

117

Тесты

а) дескриптора процесса; б) контекста процесса; в) идентификатора процесса.

17.Для возобновления выполнения процесса после прерывания используется:

а) дескриптор процесса; б) контекст процесса; в) идентификатор процесса.

18.Планирование процессов может быть:

а) динамическим; б) изохронным; в) системным.

19.Потребность в синхронизации возникает в: а) однопрограммных ОС; б) многопрограммных ОС.

20.Память с самой высокой стоимостью единицы хранения: а) дисковая память; б) оперативная память; в) регистры процессора.

21.Виртуальные адреса являются результатом работы:

а) пользователя; б) транслятора; в) компоновщика; г) ассемблера.

22.Какого типа адреса могут быть одинаковыми в разных про-

цессах? а) виртуальные; б) физические; в) реальные; г) сегментные.

23.Какое действие обязательно должно выполняться в системе памяти с перемещаемыми образами процессов?

а) сжатие; б) перемещение; в) свопинг.

118

Тесты

24. Что из ниже перечисленного верно для свопинга?

а) на диск выгружается не используемая в настоящий момент часть процесса;

б) на диск выгружаются не используемые процессом данные; в) на диск выгружается неактивный процесс.

25. Таблица страниц используется для: а) преобразования виртуального адреса в физический; б) ускорения работы процесса; в) реализации свопинга.

26.Выберите свойство, на котором базируется схема преобразования виртуального адреса в физический:

а) объем страницы кратен степени 2; б) объем страницы 418 байт и более; в) адреса хранятся в шестнадцатеричном коде.

27.Объем страницы:

а) выбирается по возможности максимальный; б) выбирается минимальным;

в) для процессоров Intel стандартно равен 4 Кбайт.

28. Преимущества сегментной организации памяти перед страничной:

а) более быстрый доступ к данным в памяти; б) отсутствие фрагментации;

в) возможность задания дифференцированных прав доступа

кразличным сегментам.

29.Что может выступать в качестве кэша для оперативной памяти? а) дисковые устройства; б) быстродействующая статическая память; в) виртуальная память.

30.Эффективность кэширования прямо пропорциональна:

а) тактовой частоте центрального процессора; б) вероятности попадания в кэш; в) разности кэш-попаданий и кэш-промахов.

119

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Бэкон,Д.Операционныесистемы/Д.Бэкон,Т.Харрис.–СПб. :

Питер, 2004. – 800 с.

2.Гордеев, А. В. Системное программное обеспечение / А. В. Гордеев, А. Ю. Молчанов. – СПб. : Питер, 2001. – 736 с.

3.Гордеев, А. В. Операционные системы : учебник для вузов по направлению подготовки бакалавров и магистров «Информатика и вычислительная техника» и направлению подготовки дипломированных специалистов «Информатика и вычислительная техника» / А. В. Горде-

ев. – 2-е изд. – СПб. : Питер, 2007. – 415 с.

4.Ковалев, И. В. Операционные системы и системное программноеобеспечение:учеб.пособие/И.В.Ковалев,А.С.Кузнецов;Краснояр. гос. техн. ун-т. – Красноярск : ИПЦ КГТУ, 2005. – 302 с.

5.Кузин, А. В. Компьютерные сети : учеб. пособие / А. В. Кузин.– 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Форум; НИЦ ИНФРА-М, 2014. – 192 с.

6.Мартемьянов, Ю. Ф. Операционные системы. Концепции построения и обеспечения безопасности : учеб. пособие / Ю. Ф. Мартемьянов, А. В. Яковлев, А. В. Яковлев. – М. : Горячая линия-Телеком, 2011. – 332 с.

7.Назаров, С. В. Операционные среды, системы и оболочки. Основы структурной и функциональной организации : учеб. пособие / С. В. Назаров. – М. : КУДИЦ-ПРЕСС, 2007. – 504 с.

8.Назаров, С. В. Современные операционные системы : учеб. пособие / С. В. Назаров, А. И. Широков. – М. : Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2012. – 367 с.

9.Новиков, Ю. Н. Персональные компьютеры: аппаратура, системы, Интернет: учеб. курс / Ю. Н. Новиков, А. В. Черепанов. – СПб. :

Питер, 2001. – 464 с.

10.Олифер, В. Г. Сетевые операционные системы / В. Г. Олифер,

Н. А. Олифер. – СПб. : Питер, 2001. – 544 с.

11.Партыка, Т. Л. Операционные системы, среды и оболочки : учеб. пособие / Т. Л. Партыка, И. И. Попов. – М. : Форум; НИЦ ИНФРА-М, 2013. – 560 с.

12.Таненбаум, Э. Современные операционные системы / Э. Таненбаум. – 4-е изд. – СПб. : Питер, 2006. – 1040 с.

120