Сетевые ОС

Функциональные компоненты сетевой ОС

Компьютер ВКомпьютер А Редиректор Приложение А Локальная ОС Серверна я часть Клиентска я часть Локальная ОС Локальные ресурсы Сеть СЕРВЕР КЛИЕНТ Взаимодействие программных компонент Сообщения А - В Драйвер порта

Сетевая служба - совокупность серверной и клиентской частей ОС, предоставляющих доступ к некоторому ресурсу компьютера через сеть Сетевой сервис – набор услуг, предоставляемых сетевой службой

Варианты построения сетевых ОС

Одноранговая сеть - все ОС имеют серверы с равными потенциальными возможностями: по количеству клиентов по защите по производительности по настройке системных параметров по управлению и администрированию (LANtastic, Personal Ware, Windows NT Workstation)

Сеть с выделенным сервером имеются два варианта ОС, отличающихся потенциальными возможностями серверных частей, специализированный (выделенный) сервер: имеет более высокую производительность может выполнять более широкий набор функций поддерживает большее количество одновременных соединений с клиентами реализует централизованное управление имеет более развитые средства защиты (Windows NT Server + Windows NT Workstation, NetWare + оболочки для клиентов)

Управление процессами и процессорами Процесс - внутреннее представление единицы работы и потребления ресурсов в мультипрограммной системе Алгоритмы планирования процессов основанные на квантовании основанные на приоритетах Базовые концепции локальных ОС

Процес сор t t t t t k Выполнение ГотовностьОжидание Процесс завершен Квант исчерп ан Квантование

Планирование с использованием приоритетов Выполнение ГотовностьОжидание Процесс завершен Ввод вывод Относительные приоритеты

ВЫПОЛНЕНИЕ ГОТОВНОСТЬОЖИДАНИЕ завершение есть более приоритетный процесс ожидание события Абсолютные приоритеты

Вытесняющий (preemptive) алгоритм планирования - решение о смене процесса принимается извне - централизованный механизм планирования (ОС) - программист освобождён от проблем планирования

Невытесняющий (non-preemptive) алгоритм планирования смена активного процесса только по его собственной инициативе децентрализованный механизм планирования (ОС + приложения) высокие требования к качеству написания приложений возможность реализации специализированных алгоритмов планирования

ОС Задачи управления системой Прикладные задачи Управление Ведомые процессоры Ведущий процессор Ведущий-ведомый простая несбалансированная ненадежная Мультипроцессорные системы Асимметричное мультипроцессирование

только для симметричных архитектур децентрализация ОС сбалансированная загрузка надежная процессоры ОС Общая очередь задач (ОС + прикладные) Симметричное мультипроцессирование

Виртуальная память - это совокупность программно-аппаратных средств, позволяющих пользователям писать программы, размер которых превосходит имеющуюся оперативную память; для этого виртуальная память решает следующие задачи: размещает данные в запоминающих устройствах разного типа перемещает по мере необходимости данные между запоминающими устройствами разного типа преобразует виртуальные адреса в физические Все эти действия выполняются автоматически, без участия программиста

Серверная ОС NetWare 4 Специализированная ОС, оптимизированная для работы в качестве файлового сервера и принт-сервера Ограниченные возможности сервера приложений: – Не имеет виртуальной памяти, не вытесняющая многозадачность, – Ограниченная поддержка симметричного мультипроцессирования. – Отсутствуют популярные API UNIX, Windows, OS/2, нет графического пользовательского интерфейса

Серверная ОС NetWare DOS OS/2 MAC Сервер-компьютер Оболочка NetWare NetWare - сетевая ОС для сетей с выделенным сервером

Особенности NetWare, обеспечивающие высокую производительность Специализированность серверной ОС, Работа всех модулей ОС в защищенном режиме Использование нитей и невытесняющей многозадачности Монолитность ядра Развитие средства кэширования диска Индексирование больших файлов Параллельный поиск на дисках Элеваторный алгоритм управления головками диска

Процессор 1 Процессор 2 Процессор 3 Процессор 4 NLMы SMP Ядро SMP Дисковый ввод/вывод Сетевой ввод/вывод Существующие NLMы Ядро NetWare 4 Мультипроцессирование в ОС NetWare

Служба каталогов NetWare Directory Services (NDS) NDS - это глобальная служба справочников, использующая распределенную объектно- ориентированную базу данных о разделяемых сетевых ресурсах в многосерверных сетях NetWare. NDS содержит информацию о: пользователях группах пользователей компьютерах томах принтерах очередях к принтерам

Общая техническая характеристика Windows NT/2000

Сетевая ОС с выделенным сервером, поддерживает и одноранговые связи Серверные платформы: компьютеры на базе процессоров Intel, PowеrPC, DEC Alpha, MIPS Клиентские платформы: DOS, OS/2, Windows, Windows for Workgroups, Macintosh, Windows 95/98 Организация одноранговой сети возможна на основе Windows NT Workstation Служба обработки сообщений - версии Microsoft Mail, основанные на DOS и Windows NT, Microsoft Exchange, интегрированная с остальными службами Windows NT Server Поддерживаемые сетевые протоколы: TCP/IP, IPX/SPX, NetBEUI, Appletalk

Windows NT Server - сервер приложений: вытесняющая многозадачность, виртуальная память и симметричное мультипроцессирование, а также прикладные среды DOS, Windows, OS/2, POSIX Справочные службы: доменная для управления учетной информацией пользователей (Windows NT Domain Directory service), справочные службы имен WINS и DNS Хорошая поддержка совместной работы с сетями NetWare: поставляется клиентская часть для сервера NetWare, выполненная в виде шлюза GWNW в Windows NT Server или редиректора NWCS для Windows NT Workstation; серверная часть - File and Print Service, протокол NW Link

Поддержка удаленных пользователей: ISDN, коммутируемые телефонные линии, frame relay, X.25 с помощью встроенной подсистемы Remote Access Server (RAS) Служба безопасности: основана на использовании избирательных прав доступа и доверительных отношений между доменами; сертифицирована по уровню C2 Простота установки Отличная масштабируемость, SMP Файловые системы: FAT, NTFS

Межсетевое взаимодействие

Понятие "сеть" в контексте межсетевого взаимодействия: Сеть - совокупность компьютеров, общающихся друг с другом с помощью единого стека протоколов Internetworking - задача объединения транспортных подсистем, отвечающих только за передачу сообщений Interoperability - объединение сетей, использующих разные протоколы более высоких уровней (ОС)

Методы согласования Использование единого протокола - программа GOSIP (Government OSI Profile) Использование сетевого уровня Мультиплексирование стеков Трансляция (в том числе использование единого сетевого протокола) Инкапсуляция (только для транспортных протоколов)

B B A A Стек протоколов A Стек протоколов B Компьютер сети 1 Компьютер сети 2 К другим компьютерам сети 2 К другим компьютерам сети 1 Шлюз а) Трансляция протоколов К другим компьютерам сети 2 Приложение Компьютер сети 2Компьютер сети 1 Стек B Стек A К другим компьютерам сети 1 Сеть 1Сеть 2 Сеть 1 Мультиплексирование

Мультиплексирование на уровнях: прикладных протоколов (уровень сетевых сервисов) сетевых протоколов (транспортный уровень) канальных протоколов (уровень драйверов сетевых адаптеров) Стандартные интерфейсы между уровнями WinSock, Berkeley Sockets TDI (Transport Driver Interface) NetBIOS NDIS (Network Driver Interface Specification) ODI (Open Driver Interface)

Многопротокольный маршрутизатор

Сервер SMB Шлюз NCP Шлюз SMB Сеть IP Сеть IPX

Сравнение вариантов организации взаимодействия сетей Мультиплексирование протоколов Трансляция протоколов (шлюзов) Достоинства Быстрее работают Резервирование доступа к чужой сети Одна сетевая передача Масштабируемое решение Рабочие станции разгружены от дополнительного программного обеспечения Сохранение привычной среды пользователей Все проблемы межсетевого взаимодействия локализованы Недостатки Избыточность Сложнее администрирование Менее удобны для пользователя Медленная работа Две сетевых передачи Плохая масштабируемость Снижение надёжности

Трансляция протокола сетевого уровня

Пример межсетевого взаимодействия Windows NT- NetWare Сервер NT Сервер NW Клиенты Windows NT Клиенты NetWare Client Services for Netware File and Print Services for Netware Gateway Services for Netware Протокол NCP Протокол SMB Шлюз

Заполните поля адресов отправителя и получателя в обоих заголовках IP данного пакета R R IPv6 IPv4Инкапсуляция Данные Заголовок IPv6 IP 1 IP 2 IP 3 IP 4

Инкапсуляция на сетевом уровне: X.25 поверх TCP, IPX поверх IP Общий подход: сетевой протокол транзитной сети считается протоколом более низкого уровня, чем сетевые протоколы объединяемых сетей

Спецификация "cisco Systems X.25 over TCP (XOT)" (RFC 1613) Определяет способ инкапсуляции пакетов Х.25 в сообщения TCP для переноса их по магистральной сети TCP/IP Протокол Х.25 работает на основе установления соединения - для инкапсуляции используется протокол TCP, который также работает с установлением соединения Для каждого виртуального соединения Х.25 пограничный маршрутизатор устанавливает отдельное TCP- соединение с другим пограничным маршрутизатором (по запросу Call Request, несущему Х.25-адрес)

Спецификация XOT не предусматривает автоматического способа определения IP-адреса маршрутизатора-партнера по сети IP - таблица ARP формируется вручную После установления TCP-соединения все пакеты Х.25, принадлежащие данному виртуальному соединению сети Х.25, передаются в сообщениях TCP, принадлежащих этому TCP-соединению Для выделения пакетов Х.25 из неструктурированного потока байт протокола TCP стандарт ХОТ имеет небольшой заголовок, состоящий из 4-х байт