7. Распределенная организация операционной системы

Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователей в сетевых средах.

В распределенной операционной системе реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера.

Характерными признаками распределенной организации операционной системы являются:

• наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов,

• единой службы времени,

• использование механизма вызова удаленных процедур (RPC) для прозрачного распределения программных процедур по машинам,

• многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу сразу на нескольких компьютерах сети,

• а также наличие других распределенных служб.

8. Проекты для создания распределенных операционных систем

Проект Globe посвящен созданию крупных распределенных систем с помощью разделяемых объектов и связанных с ними методов. Разработчики могут генерировать приложения с использованием программного обеспечения промежуточного слоя, а не создавать сетевые программы непосредственно на базе транспортного уровня, как это происходит сейчас. Активные копии объектов, которые взаимодействуют на одноранговой основе, будут доступны одновременно на всех машинах в распределенной системе, и все пользователи смогут вызывать методы объектов. Подход позволит системам работать без централизованного хранилища объектов, что дает возможность сократить сетевой трафик и избежать ошибок, связанных с недоступностью хранилища. Globe расширяет функциональность распределенных систем и увеличивает скорость за счет выполнения таких операций, как возвращение информационного наполнения Web-страницы, получение сообщения электронной почты, предоставление доступа к файлу или поиск имени ресурсов в каталоге.

Opus базируется на проекте WebOS, который был реализован в университете Беркли с целью предоставления распределенным приложениям служб операционной системы, в том числе механизмов обнаружения ресурсов и управления ими, удаленного выполнения процессов, аутентификации и защиты. Opus добавляет к оболочке WebOS механизм перекрытия (overlay), который позволяет приложениям прозрачным образом передавать базовой сети свои требования на ресурсы, а затем использовать предоставленные ресурсы. Это крайне важно, поскольку на одной машине разработчики приложений могут для предоставления служб использовать возможности локальной операционной системы. Однако в распределенной системе, разработчики приложений должны сами создавать службы в соответствии с множеством стандартов и множеством серверов приложений, что требует больших усилий со стороны программиста и немалых системных ресурсов. Opus решает эту проблему, предоставляя по Internet базовые службы операционных систем, необходимые для создания приложений, которые являются распределенными, доступными, масштабируемыми и динамически реконфигурируемыми.

8.1. Метакомпьютинг

Метакомпьютинг — одно из направлений развития сети Интернет, ставящее перед собой задачу стирания барьеров между разнородными, пространственно распределенными вычислительными системами, образовав сверхкомпьютер или метакомпьютер, который для пользователей и программистов выступал бы как единая вычислительная среда, доступная непосредственно с рабочего места (ПК или рабочей станции).

Идея объединения ресурсов отдельных компьютеров появилась еще в 60-е годы. В статье «Что такое грид? Три критерия» Ян Фостер приводит высказывание Лена Клейнрока, датируемое 1969 годом: «Вероятно, мы скоро увидим распространение «компьютерных коммунальных услуг», которые, подобно электричеству и телефону придут в дома и офисы по всей стране.» Именно 60-е годы характеризуются бурным развитием интерактивных многотерминальных систем разделения времени. В таких системах компьютер отдавался в распоряжение нескольким пользователям. Каждый пользователь получал собственный терминал, с помощью которого мог вести диалог с компьютером. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, функции ввода-вывода стали распределенными. Такие системы стали первым шагом на пути к созданию локальных сетей. Первые локальные сети начали появляться только в 70-е годы. Это было связано с технологическим прорывом в области создания компьютеров, появлением больших интегральных схем. Середина 80-х годов характеризуется появлением стандартных технологий объединения компьютеров в сеть, таких как Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, несколько позже FDDI. Мощным стимулом для их появления послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей – с одной стороны, они были достаточно мощными, а с другой – явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач. Таким образом, на рубеже 90-х годов были созданы все условия для начала работ над программным обеспечением, призванным объединить вычислительные ресурсы: массовый выпуск персональных компьютеров и развитая высокоскоростная сетевая инфраструктура. Термин «метакомпьютинг» возник в начале 90-х годов. Со временем это понятие эволюционировало. В те времена метакомпьютинг означал объединение нескольких разнородных вычислительных ресурсов в локальной сети организации для решения одной задачи. Основная цель построения метакомпьютера заключалась в оптимальном распределении частей работы по вычислительным системам различной архитектуры и мощности. Например, предварительная обработка данных могла производиться на пользовательской рабочей станции, основное моделирование – на векторно-конвейерном суперкомпьютере, а визуализация результатов – на специальной графической станции. В дальнейшем исследования в области метакомпьютинга развивались путем перехода от локальных вычислительных сред к глобальным средам. Компьютерные глобальные сети к средине 90-х годов, работающие на основе скоростных цифровых каналов (таких, как оптоволокно), существенно расширили набор своих услуг и догнали в этом отношении локальные сети. Стало возможным создание служб, работа которых связана с доставкой пользователю больших объемов информации в реальном масштабе времени. Для глобальных сред стала актуальной задача однородного доступа к вычислительным ресурсам.

Метакомпьютерные системы можно характеризовать следующим:

1. Объединяют большое количество компьютеров с разной архитектурой и разной мощностью посредством локальной или глобальной среды.

2. Предоставляют прозрачный однородный доступ к метакомпьютерам.

3. Имеют динамическую конфигурацию: вычислительные системы могут как подключаться, так и отключаться от системы, не нарушая функциональности всей системы.

4. Вычислительные узлы практически не взаимодействуют друг с другом

Распределенная операционная среда - новый класс программного обеспечения, требующийся для воплощения идеи метакомпьютинга

Грид – распределенная среда, и ее функционирование обеспечивается специальной формой программного обеспечения (ПО) – сервисами. Сервисы обладают сетевым интерфейсом, благодаря чему становится возможным удаленное обслуживание клиентов. В отличие от модели “клиент-сервер” в Грид тот или иной набор сервисов устанавливается на каждом ресурсе, хотя традиционное серверное обслуживание также не исключается.