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 одноранговым 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 выделенных серверов — сеть с выделенным сервером;
· 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 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 задействовать. В одноранговых сетях на всех компьютерах устанавливается такая операционная система, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности. Сетевые операционные системы такого типа называются одноранговыми.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 Windows 2000 ProfessionalWindows NT Workstation, Windows XP/VistaWindows 95/98.
Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, по этой схеме работают небольшие сети, 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 средства легче реализовать в сетях с выделенными серверами.
ОС в сетях с выделенными серверами
В сетях с выделенными серверами используются специальные варианты сетевых ОС, которые оптимизированы для 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 общим 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.
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. Помимо этих требований функциональной полноты, к операционным системам предъявляются не менее важные эксплуатационные требования, которые перечислены далее.
· Расширяемость операционной системы. В то время как аппаратная часть компьютера устаревает за несколько лет, полезная жизнь операционных систем может измеряться десятилетиями. Примером может служить ОС UnixUnix. 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 только через функциональный интерфейс.
· Переносимость операционной системы. 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 всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство ОС называют также многоплатформенность.
· Совместимость операционной системы. Существует несколько «долгоживущих» популярных операционных систем (разновидности Unix/Linux, Windows, NetWare), для которых наработана широкая номенклатура популярных приложений. 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 отличать совместимость на уровне двоичных кодов от совместимости на уровне исходных текстов. Понятие совместимости включает также поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.
· Надежность операционной системы и отказоустойчивость операционной системы. 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 быть способны нанести вред ОС. Надежность и отказоустойчивость ОС, прежде всего, определяется архитектурными решениями, положенными в ее 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 операционной системы. Современная ОС должна защищать данные и другие ресурсы 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 сетевых ОС. В таких ОС к задаче контроля доступа добавляется задача защиты данных, передаваемых по сети.
· Производительность операционной системы. 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 ОСархитектура;операционной системы, многообразие функций, качество программирования кода, возможность исполнения ОС на высокопроизводительной (многопроцессорной) платформе.
Выводы
· ОС — это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для повышения эффективности аппаратуры компьютера путем рационального управления его ресурсами, а также для обеспечения удобства пользователя за счет предоставления ему расширенной виртуальной машины.
· К числу основных ресурсов, управление которыми осуществляет ОС, относятся процессоры, основная память, таймеры, наборы данных, диски, накопители на магнитных лентах, принтеры, сетевые устройства и некоторые другие. Ресурсы распределяются между процессами. Для решения задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, особенности которых, в конечном счете, и определяют облик ОС.
· Наиболее важными подсистемами ОС являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а также подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.
· Прикладному программисту возможности ОС доступны в виде набора функций, составляющих интерфейс прикладного программирования (API).
· Термин «сетевая операционная система» используется в двух смыслах: 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), средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам (клиентская часть ОС, или редиректор) и транспортные средства ОС (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. Сетевые службы могут быть либо встроены в ОС, либо реализованы в виде программной оболочки.
· 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 клиентские 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 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.
Литература
1. Джеф Раскин, Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем.- Пер. с англ.-СПб.: Символ-Плюс, 2003.
2. Торрес Р. Дж. Практическое руководство по проектированию и разработке
пользовательского интерфейса.-Пер. с англ.-М.: Вильямс, 2002.
3. Коутс Р., Влеймник И. Интерфейс “человек-машина”-М.: Мир, 1990.
4.Алиев Т. М., Вигдоров Д.И., Кривошеев В.П. Системы отображения информации.-М.: Высшая школа, 1988.
5.Гасов В. М., Соломонов Л. А. Инженерно-психологическое проектирование
взаимодействия человека с техническими средствами. Практическое пособие. //Под ред. Четверикова В. Н.-М.: Высшая школа, 1990.
6.Тео Мандел. Дизайн интерфейсов.М.:ДМК.2005.
7.Соломонов Л. А., Филиппович Ю. Н., Шульгин В. А. Персональные автоматизированные информационные системы. Практическое пособие. // Под ред. Четверикова В. Н.-М.: Высшая школа, 1990.
8.Гасов В. М., Меньков А. В., Соломонов Л. А., Шигин А. В. Системное проектирование взаимодействия человека с техническими системами. Практическое пособие. // Под ред. Четверикова В. Н.-М.: Высшая школа, 1990.
9.Гасов В. М., Коротаев А. И., Сенькин С. И. Отображение информации. Практическое пособие. // Под ред. Четверикова В. Н.-М.: Высшая школа, 1991.
10.Сальников Ю. В., Савченко А. В., Филиппов А. Н. Средства общения с ЭВМ. // Под ред.Савельева А. Я.-М.: Высшая школа, 1987.
11. Венда В. Ф.. Инженерная психология и синтез систем отображения информации.- М.: Машиностроение, 1975.
12.Дракин В. И., Попов Э. В., Преображенский А Б. Общение конечных пользователей с системами обработки данных.-М.: Радио и связь, 1988.