Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Сетевые операционные системы (Планирование процессов))

Содержание:

ВЕДЕНИЕ

На текущий день существует огромное количество различных видов операционных систем, которые отличаются областью применения, аппаратными платформами и методами реализации. Исходя из этого существуют и значительные различия этих ОС в функциональном плане. Ведь у любой конкретной операционной системы весь функционал определить не так просто, потому как та функция, которая в одной версии выполняется внешним по отношению к ОС компонентом, в другой версии становятся ее неотъемлемой частью и наоборот. Именно поэтому, во время изучения операционных систем необходимо из всего многообразия отдельно отметить те функции, присущие всем операционным системам как классу продуктов, а не отдельные особенности какой-либо определенной программной архитектуры.

Операционная система компьютерной сети во многом схожа с ОС автономного компьютера. Одна, как и другая, является комплексом взаимосвязанных программ, обеспечивающим удобство работы для пользователей и программистов путем предоставления им определенной виртуальной вычислительной системы, а также реализует максимально эффективный способ разделения ресурсов между всеми выполняемыми в сети процессами.

Компьютерная сеть — это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, позволяющим пользователям сети получать доступ к ресурсам этого набора компьютеров. Сеть вполне может состоять из компьютеров абсолютно разных типов, таких как суперкомпьютеры, рабочие станции, персональные компьютеры, мини-компьютеры, микропроцессорные системы. Система коммуникации же, может включать в себя маршрутизаторы, коммутаторы, кабели, повторители, и другие устройства, которые обеспечивают передачу сообщений между устройствами в сети. В таком виде компьютерная сеть дает возможность пользоваться компьютером как в автономным режиме, так и добавляет к этому еще и возможность доступа к информационным и аппаратным ресурсам других устройств данной сети.

В данном отношении операционная система будет являться интерфейсом, который экранирует от пользователя все детали низкоуровневых программно-аппаратных средств существующей сети. Как пример, вместо трудно запоминаемых МАС-адресов и IP-адресов, операционная система компьютерной сети позволяет пользоваться более удобными для запоминания символьными именами. Как результат, для пользователя, сеть с ее большим количеством сложных и достаточно запутанных реальных деталей видится достаточно понятным набором разделяемых ресурсов.

Объектом исследования для моей курсовой работы станут сетевые операционные системы для ЭВМ.

Целью исследования будет проведение технического обзора коммерческих и свободно распространяемых сетевых операционных систем и, как результат, анализ их возможностей и области применения.

Предметом исследования являются основные возможности и характеристики существующих сетевых ОС.

Задачи исследования:

изучить:

 основные понятия, функции, состав и принципы работы сетевых операционных систем;

 архитектуры современных сетевых операционных систем;

 особенности построения и функционирования современных сетевых операционных системы;

 принципы управления ресурсами в сетевой операционной системе;

 технические характеристики популярных сетевых операционных систем.

Актуальность исследования обусловлена ежегодным развитием качества и стремительным ростом количества компьютерных технологий, а также, благодаря стремительному росту вычислительных мощностей локальных сетей, таких как домашние сети, сети малого офиса, сети крупных компании и т.д.

Именно поэтому существует потребность улучшения операционных систем для повышения качества работы конечного пользователя с ЭВМ. Это сделает её более простой, и в качестве бонуса, освободит его от обязанности самостоятельно контролировать распределение и задействование ресурсов.

Стоит понимать, что с развитием компьютерных сетей и сетевые операционные системы неуклонно совершенствуются и развиваются, но всегда остаются как минимум на шаг позади, даже в момент выхода новых сетевых приложений и новых обновлений для ОС. Это происходит потому, что информационные технологии, которые тоже являются «двигателем» развития операционных систем, развиваются еще динамичнее. В многообразии предлагаемых версий и платформ операционных систем необходимо правильно ориентироваться, уметь с ними работать.

Исходя из вышесказанного, и технические обзоры сетевых ОС устаревают очень быстро. С момента написания до момента публикации какой-либо серьезной обзорной работы, уже выйдет не один десяток обновлений, и она устареет. Но несмотря на все это, все равно стоит заниматься подобными исследованиями, хотя бы для понимания общей картины происходящего, а не ставить в абсолют погоню за новинками и трендами. Поэтому, в основной части работы мы посмотрим материалы по современным сетевым ОС - Windows Server 2008, Windows Home Server 2011, которые относятся к коммерческим программным продуктам, а также ОС Linux, как альтернатива им и их полная противоположность.

Теоретические основы построения сетевой операционной системы
1. Требования, предъявляемые с сетевым ОС

Основной задачей любой, в том числе и сетевой ОС, всегда была и остается качественная система управления использованием ресурсов, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Главными критериями эффективности будем считать, пропускная способность и реактивность (под реактивностью понимают скорость реакции) системы. Управление ресурсами базируется на решении двух общих, не зависящих от типа ресурса задач:

планирование использования ресурса, а именно - определение какому процессу, когда, в каком объеме, необходимо выделить данный ресурс;

отслеживание состояния ресурса, то есть поддерживать набор оперативной информации о степени занятости ресурса.

Сетевая ОС имеет возможность разделять вычислительные ресурсы не только локально, но и в рамках той сети, которая объединяет машины с помощью средств межсетевого взаимодействия. И также, она обязательно имеет программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств, ровно как и средства для удаленного доступа к другим компьютерам сети и к удаленным ресурсам, но все эти дополнения не меняют существенно структуру самой операционной системы. И в принципе, на текущем уровне развития компьютерных технологий, наличие у операционной системы возможностей для сетевого взаимодействия, из желательного функционала перешло в разряд необходимого минимума для полноценной работы пользователя.

В отличии от сетевой операционной системы, распределенные операционные системы реализуют сетевое разделение ресурсов, получая единую виртуальную машину, действующую над сетью. Работая с распределенной операционной системой, пользователю нет необходимости знать, подключена его машина к сети или нет, является ли данный ресурс локальным или глобальным, и где конкретно географически выполняется его программа. Все же главное отличие сетевой операционной системы от распределенной операционной системы в том, что в сети обычно работают сообща несколько сетевых ОС (по одной на абонента), в то время как распределенная операционная система в одиночку обслуживает всю сеть, и все устройства данной сети в полном объеме являются ресурсами данной РС.

Теперь предлагаю рассмотреть характеристики сетевой операционной системы.

Так как в вычислительных сетях используется большое разнообразие вычислительных систем, то исходя из этого мы имеем и большое разнообразие операционных систем для каждого вида устройств: для рабочей станции, для сервера сети уровня отдела и сервера уровня предприятия в целом. Естественно, что к ним предъявляются различные требования как по производительности, так и по функциональным возможностям. Но все же есть такие характеристики, обладание которыми является общими требованиями для всех типов ОС и обеспечивает их совместную работу:

Поддержка многопроцессорности, которая может быть симметричной (процессоры равномерно нагружаются кодами разных программ), и асимметричной (один процессор выполняет один процесс).
Многозадачность – это когда операционная система управляет ресурсами, которые в свою очередь делятся между несколькими, одновременно выполняющимися, конкурирующими программами. Известно несколько типов реализации многозадачности, которые опираются на разные алгоритмы управления разделением процессорного времени. Два основных вида многозадачности - вытесняющая (ОС выделяет квант времени процессу или нити, затем прерывает их выполнение и выделяет квант времени следующему процессу или нити) и кооперативная (сам процесс определяет в какой момент времени вернуть ОС управление, например во время ожидания ввода).
Многонитевость: дает возможность распараллелить вычисления в рамках одного процесса. В программировании нить это информация о состоянии (контексте) процесса. Нить создается и используется таким образом, что несколько процессов (нитей) могут выполняться в рамках одного кода, но использовать разные данныу об окружении (контекстах). Обычно многонитевость часто используется при написании серверных программ, которе должны взаимодействовать единым образом с неопределенным числом пользователей.

Следует отметить и условное разделение операционных систем по критерию эффективности на:

Пакетные, в которых достигается максимально высокая эффективность при обработке большого объема данных, либо когда требуется сложный вычислительный процесс. Их критерий эффективности — это объем вычислений за единицу времени. Но обычно в таких системах после загрузки пакета данных и до получения конечного результата вся система является недоступной, что полностью исключает ее использование в данный момент.
ОС реального времени отвечают на изменение входных данных немедленно. Их критерий эффективности это - гарантированное время отклика системы на информационный сигнал. Неспециализированные UNIX и DOS ОС не являются системами реального времени, т.к. не гарантируют одинаковое время реакции системы на разные входные данные и в разные периоды работы системы.
Системы разделения времени. Процессорное время распределяется между задачами равномерно, что делает работу пользователя более удобной, незначительно снижая общую производительность системы. Критерий оптимальности — это честное распределение (по потребностям) процессорного времени между разными задачами с одинаковым приоритетом на использование этого ресурса.

Большинство сетевых операционных систем можно отнести к последним двум типам.

Также сетевые ОС делятся на системы со встроенными сетевыми функциями и на дополнительные оболочки с интегрированными сетевыми функциями над локальными операционными системами.

Далее предлагаю рассмотреть набор критериев, на основе которого будем решать то, на сколько хорошо данная операционная система справляется с функциями сетевой операционной системы. Рассмотрим основные требования, предъявляемые к операционной системе:

. Системная архитектура - управление какими ресурсами и какие алгоритмы управления она поддерживает, можно ли ее запустить на многопроцессорной архитектуре, какие микропроцессорные архитектуры (Intel x86, Alpha, PowerPC) она поддерживает

. Масштабируемость – максимальное количество и качество ресурсов, которыми сможет управлять операционная система;

. Производительность - скорость выполнения операционной системой требуемого класса задач, количество одновременных обращений пользовательских процессов которое в состоянии обслужить система

. Надежность - поддержка средствами операционной возможностей резервного копирования данных, транзакций, поддержка или нахождение в составе надежной файловой системы.

. Безопасность - какой уровень защиты информации поддерживает сетевая операционная система, ограничения на доступ к каким ресурсам она поддерживает, какая система прав доступа поддерживается.

. Средства администрирования - какие утилиты и как помогают администрировать данную сетевую операционную систему.

. Поддержка сетевых сред - поддерживает ли система физические устройства, работающие по Ethernet, Token ring, с оптоволокном и т.д.

. Поддержка стеков протоколов - на каких и скольких стеках протоколов может функционировать система и есть ли поддержка ПО для работы с данными в рамках всемирной сети Интернет.

. Сетевая печать – какое количество принтеров поддерживается средствами системы, количество очередей на принтер.

. Приложения - какие приложения включены в стандартную поставку системы, минимальная функциональность системы (это могут быть сервера печати, средства разработки, почтовые сервера и клиенты, интернет-сервера и т.д.)

. Совместимость – с какими уже имеющимися программно-аппаратными комплексами предприятия совместима данная сетевая операционная система.

Исходя из всех этих требований, можно заявить, что хорошо спроектированная сетевая операционная система должна:

поддерживать возможность работы на многопроцессорной ЭВМ (с симметричной многопроцессорностью)
быть многозадачной и поддерживать нити в рамках одного процесса.
при необходимости быть многопользовательской.

В общем случае стоит понимать, что для большинства современных коммерческих сетевых операционных систем ставить вопрос о том, какая из них лучше бессмысленно, так как в рамках рыночной конкуренции откровенно слабые или излишне дорогие продукты на рынке не прижились, а рассматривать разнообразие некоммерческих решений будет слишком амбициозно и в любом случае не будет отвечать вышеописанным требованиям. В конце концов, выбор необходимой сетевой ОС основывается на оценке имеющегося набора критериев, подобно приведенному выше, который применяется к конкретной ситуации.

Структура сетевой операционной системы

Каждый компьютер с установленной на нем сетевой операционной системой в значительной степени автономен. Именно поэтому под сетевой операционной системой в общем смысле понимают совокупность операционных систем отдельных ЭВМ, которые взаимодействуют между собой с целью обмена данными и разделения имеющихся ресурсов по единым правилам - протоколам. В узком смысле сетевая операционная система — это операционная система отдельного компьютера, которая обеспечивает ему возможность работы в сети.

Рисунок 1. Сетевая операционная система

В структуре сетевой операционной системы отдельной ЭВМ выделяют следующие несколько частей (рисунок 1):

Средства управления локальными ресурсами компьютера. Состоит из функций распределения оперативной памяти между процессами, функций планирования и диспетчеризации процессов, управления ресурсами процессоров в мультипроцессорных машинах, управления различными периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных операционных систем.
Средства которые предоставляют собственные ресурсы и услуги системы в общее пользование - серверная часть операционной системы. Эти средства обеспечивают блокировку файлов и записей для сохранения их целостности при совместного использования; ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередью запросов удаленных пользователей к периферийным устройствам.
Средства запроса, предоставляющие доступ к удаленным ресурсам и услугам и дающие возможности их использования - клиентская часть операционной системы. Данная часть ОС распознает и направляет в сеть запросы к удаленным ресурсам от приложений и пользователей. Учитывая то, что запросы поступают от приложения в локальной форме, а передаются в сеть в форме, соответствующей требованиям сервера. Еще клиентская часть осуществляет прием поступающих от серверов ответов и преобразует их в локальный формат. Таким образом, для приложений выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.
Коммуникационные средства ОС - производят обмен сообщениями между сетевыми операционными системами в сети. Эта часть функционала нужна для обеспечения адресации и буферизации сообщений. Также отвечает за выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.д., таким образом являясь средством транспортировки сообщений.
1. Архитектура сетевой ОС

Основным критерием, влияющим на производительность и масштабируемость ОС является архитектура. Операционные системы начали свой путь развития с монолитных систем и впоследствии перешли к хорошо структурированным модульным системам, которые имеют возможность развиваться, расширяться и обладают хорошей переносимостью.

Монолитная система

В принципе, в монолитной системе отсутствует структура, как таковая (рисунок 3). Благодаря этому, каждая процедура ОС имеет свой строго определенный интерфейс, и может вызвать любую другую процедуру при необходимости.

Рисунок 2. Монолитная система

Монолитная операционная система состоит из отдельных программных модулей и затем компилируется как единая система. И в качестве программы такая операционная система может считаться модульной, но на практике любая процедура может вызвать любую и их взаимодействие происходит в единой области видимости.

Многоуровневая система

Следующим уровнем развития считается многоуровневая система. Ее уровни являются отдельными группами функций операционной системы, такими как файловая система, управление процессами и устройствами и т.п. Стоит отметить, что любой отдельно взятый уровень может взаимодействовать только со своим непосредственным соседом, находящимся выше или ниже уровнем (рисунок 4).

Рисунок 3. Многоуровневая система

Вышеописанный структурный подход сегодня все чаще воспринимается монолитным, хотя на практике он весьма неплохо работал. Когда же стало ясно, что ОС живут достаточно долго и хорошо бы им иметь возможность для развития и расширения, от монолитного многоуровнего подхода перешли к модели клиент-сервер, с тесно связанной с ней концепция микроядра.

Модель клиент-сервер и микроядра

Идея взаимодействия клиент-сервер и микроядра состоит в разбиении системы на несколько обособленных процессов - серверов, выполняющих свои отдельные наборы сервисных функций, как управление памятью, управление файловой системой. Все такие сервера выполняются в пользовательском режиме. Клиент посылает сообщение на сервер, и таким образом запрашивает сервис. Клиентом может являться либо другой компонент ОС, либо прикладная программа. Ядро операционной системы (микроядро), работает в привилегированном режиме и доставляет сообщение нужному серверу. Этот сервер выполняет операцию, после чего ядро возвращает результаты клиенту с помощью другого сообщения (рисунок 5).

Рисунок 4. Модель клиент-сервер.

Микроядро же занимается управлением ресурсами. И оно может брать на себя функции взаимодействия с аппаратурой, хотя желательно в рамках микроядра выделять машинно-зависимые функции в отдельные подмодули для большей переносимости. Модули ядра нельзя заменить без его перекомпиляции.

Обычно сетевые функции, пользовательский интерфейс, файловую систему не включают в состав микроядра, оставляя там лишь основные функции управления.

Стоит отметить, что сетевые ОС, которые построены при использовании модели клиент-сервер и концепции микроядра, больше всего удовлетворяют требованиям современных сетевых операционных систем:

Благодаря тому что весь машинно-зависимый код изолирован в микроядро мы получаем высокую степень совместимости и переносимости.
Микроядерный подход дает возможность легко менять специализацию ОС. На ограниченном наборе строго определенных интерфейсов основывается упорядоченный рост и эволюции ОС. Такая система выполняет свои серверные подсистемы в режиме пользователя, как обычные прикладные программы. И это дает нам возможность изменять и добавлять серверы, не влияя на целостность микроядра.
Надежность микроядерной архитектуры намного выше, чем у монолитной. Готовую систему проще тестировать. Ядро выполняется в привилегированном, защищенном режиме и сбой внешних служб, не приводит к краху системы в целом.
Поддержка распределенных и сетевых приложений хорошо вписывается в концепцию микроядра, который основан на горизонтальном разделении служб ОС.
Главным недостатком микроядерного подхода является снижение быстродействия на локальных задачах по сравнению с классическим подходом, в связи с обработкой всех взаимодействий через микроядро.

Объектно-ориентированный подход

Технология микроядер заложила основы регулярно развивающихся модульных систем, но не смогла в полной мере обеспечить возможности расширения систем. На данный момент этой цели больше всего соответствует объектно-ориентированный подход. Каждый программный компонент в ней функционально изолирован от других.

Главным понятием этого подхода является "объект". Объект — это единица программ и данных, которая взаимодействует с другими объектам с помощью приема и передачи сообщений. Объект может быть как чем то конкретным - прикладной программы или документа, так абстракцией - процессом, событием.

Функции объекта определяют весь перечень действий, производимый с данными этого объекта. Объект-клиент обращается к другому объекту, посылая сообщение с запросом на выполнение какой-либо функции объекта-сервера.

Таким образом, объект для внешнего мира является как "черный ящик" с четко определенным интерфейсом. Способность этих объектов являться "черным ящиком" дает возможность упаковать в них и представлять в виде объектов уже существующие приложения, ничего в них не изменяя.

Объектно-ориентированный подход это одна из самых перспективных тенденций в конструировании программного обеспечения.

Множественные прикладные среды

Концепция множественных прикладных сред дает пользователю возможность выполнять на своей ОС программы, написанные для других операционных систем и других процессоров. Часто средства для выполнения чужих программ уже являются стандартной частью современной системы.

Множественные прикладные среды обеспечивают совместимость данной операционной системы с приложениями, который написаны для других ОС и процессоров, на двоичном уровне, а не на уровне исходных текстов.

Модульность операционных систем нового поколения позволяет намного легче реализовать поддержку множественных прикладных сред.

Использование множественных прикладных сред дает пользователям большую свободу выбора операционных систем и более легкий доступ к более качественному программному обеспечению.

Для удовлетворения требований, предъявляемых к современной ОС, большое значение имеет ее структурное построение. Операционные системы прошли длительный путь развития от монолитных систем к хорошо структурированным модульным системам, способным к развитию, расширению и легкому переносу на новые платформы.

1. Основные ресурсы и службы сетевой ОС

Самой главной обязанностью сетевой операционной системы является организация рационального использования всех доступных аппаратных и программных ресурсов системы. В числе этих ресурсов можно отдельно отметить: процессоры, память (виртуальная память), внешние устройства.

Процесс - абстракция, описывающая выполняющуюся программу. Для операционной системы любой процесс представлен как единица выполнения, имеющая динамически изменяющуюся заявку на потребление системных ресурсов. Подсистема управления процессами распределяет процессорное время среди всех процессов в системе, как и отвечает за создание и уничтожение процессов, попутно обеспечивая все процессы другими, необходимыми им системными ресурсами, поддерживает взаимодействие между процессами.

Сетевая операционная система реализует в этой подсистеме удаленное взаимодействие между процессами, как и работу процессов с удаленными ресурсами.

1.3.1 Планирование процессов

Процесс планирование процессов представляет собой несколько основных составляющих:

 определение момента времени для смены выполняемого процесса

 выбор процесса на выполнение из очереди готовых процессов

 переключение контекстов "старого" и "нового" процессов

Есть много различных алгоритмов планирования процессов которые по-разному подходят к решению вышеперечисленных задач. У них различные цели, и они обеспечивают различное качество мультипрограммирования. Стоит выделить две группы: алгоритмы, основанные на квантовании, и алгоритмы, основанные на приоритетах.

В алгоритмах, основанных на квантовании, активный процесс сменяется в следующих случаях:

 процесс завершился и сам покинул систему;

 произошла ошибка;

 процесс перешел в состояние ожидания;

 исчерпан квант процессорного времени, отведенный данному процессу.

Процесс, исчерпавший свой квант, переводится в состояние готовности и ожидает, когда ему будет предоставлен новый квант процессорного времени. И в соответствии с определенным правилом начинает выполнятся новый процесс из очереди готовых. В итоге ни один процесс не занимает процессор надолго, что позволяет строить системы разделения времени с хорошим временем отклика.

Приоритет выражается дробными, целыми, положительными или отрицательными значениями. Процессы с высоким приоритетом проводят меньше всего времени в ожидании. Приоритет назначается как директивно, администратором системы, либо вычисляется самой операционной системой по определенным правилам. Также он может как оставаться фиксированным на протяжении всей жизни процесса, так и изменяться во времени в соответствии с некоторыми законами, являясь динамическими.

Также существует разделение на алгоритмы с относительными и алгоритмы с абсолютными приоритетами. В любом случае при работе первым выбирается процесс, имеющий наивысший приоритет. Различен лишь момент определения смены активного процесса. В системах с относительными приоритетами активный процесс будет выполняться, пока он сам не освободит процессор, перейдя в состояние ожидания (или же произойдет ошибка, или процесс завершится). В системах с абсолютными приоритетами выполнение активного процесса прерывается, если в очереди появляется процесс с более высоким приоритетом

В большинстве ОС алгоритмы планирования основаны на механизмах как квантования, так и приоритетов. Как пример, в основе планирования механизм квантования, но величина кванта и/или порядок выбора процесса из очереди готовых определяется приоритетами процессов.

Также можно выделить и два основных типа процедур планирования процессов - вытесняющие (preemptive) и невытесняющие (non-preemptive). Невытесняющая многозадачность — это такой способ планирования процессов, при котором активный процесс выполняется до тех пор, пока он по собственной инициативе, не отдаст управление планировщику операционной системы выбирающему из очереди другой, готовый к выполнению процесс. Программист обязан в таком случае обеспечить "дружественное" отношение своей программы к остальным одновременно выполняемым программам, отдавая по возможности им управление. Крайним проявлением "недружественности" приложения является его зависание, приводящее к общему краху системы. Если мы говорим о вытесняющей многозадачности, то там центральный планирующий механизм снимет зависшую задачу с выполнения и таким образом освободит процессор. Поэтому и все решения о переключении процессора с выполнения одного процесса на выполнение другого процесса принимаются планировщиком ОС, а не активной задачей.

Стоит отметить, что для сетевых операционных систем наиболее эффективным механизмом является вытесняющая многозадачность, так как она гарантирует обработку нового сетевого взаимодействия со временем реакции, приближенным к системам реального времени.

1.3.2 Управление памятью

Память, к которой имеет доступ сетевая операционная система может быть локальной, разделяемой, распределенной. Для работы со всеми видами памяти в операционной системе существует менеджер памяти.

Функциями ОС по управлению памятью являются: учет свободной и занятой памяти, процесс выделения необходимой памяти процессам, а также освобождение памяти при завершении процессов, вытеснение процессов из оперативной памяти на диск, когда ее размера недостаточно для размещения в ней всех процессов, и возвращение их в оперативную память, когда в ней освободилось место, настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.

Современная сетевая ОС должна уметь работать с виртуальной памятью, так как это позволяет лучше использовать ресурсы системы и увеличить быстродействие по сравнению с физической памятью.

Виртуальная память — это совокупность программно-аппаратных средств, который дает возможность пользователям писать программы, размер которых больше, чем объем оперативной памяти. Это дает возможность размещать данные в запоминающих устройствах разного типа и перемещать эти данные по мере необходимости, а также преобразовывать виртуальные адреса в физические.

Выводы:

ОС — это комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающий удобство пользования за счет предоставления расширенной виртуальной машины, а также повышающий эффективность аппаратной составляющей компьютера благодаря рациональному управлению его ресурсами.

Основными ресурсами операционной системы являются принтеры, таймеры, процессоры, диски, основная память, сетевые устройства, наборы данных, накопители на магнитных лентах и некоторые другие. Ресурсы распределяются между процессами. Для управления этими ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, определяющие облик системы.

 Основными компонентами операционной системы являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами, внешними устройствами, пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.

 Программисту возможности операционной системы доступны в виде набора функций, которые составляют интерфейс прикладного программирования (API).

 Термин «сетевая операционная система» используется в двух смыслах: во- первых, как совокупность операционных систем всех компьютеров сети и, во-вторых, как ОС отдельного компьютера, способного работать в сети.

 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 ЭВМ в сети потенциально имеют 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 операционных систем, оптимизированные для роли либо серверов, либо клиентов. Для серверных операционных систем 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 мультиплатформенность, совместимость на уровне приложений и пользовательских интерфейсов, надежность и отказоустойчивость, безопасность и производительность.

Обзор популярных сетевых операционных систем

1. Технический обзор сетевой ОС Windows Server 2019.

Операционная система Microsoft Windows Server 2019 создана для обеспечения организации эффективной платформой виртуализации рабочих нагрузок, поддержки приложений и защиты сетей. Она является защищенной и легко управляемой платформой для разработки и надежного размещения веб-приложений и служб.

Расширенные возможности управления

Операционная система Windows Server 2019 предоставляет ИТ-специалистам больше возможностей управления серверами и сетевой инфраструктурой, что дает возможность учесть важнейшие потребности организаций. Улучшены возможности создания сценариев и Windows PowerShell, позволяющий автоматизировать стандартные ИТ-задачи. Диспетчер сервера предоставляет управление и установку на основе ролей, облегчая тем самым задачи управления и обеспечения безопасности. Также улучшены многие инструменты по управлению системой, включая мониторы быстродействия и надежности.

Усиленная защищенность

Начнем с технологии PatchGuard, позволяющей уменьшить контактную зону ядра и тем самым повышающей защиту и стабильность серверной среды. Ограниченный режим работы серверных служб Windows позволяет предотвращать нарушение работы при аномальной активности в файловой системе, реестре или сети. Такие технологии, как защита доступа к сети (NAP), контроллер домена только для чтения (RODC), улучшения в инфраструктуре открытого ключа (PKI), ограниченный режим работы служб Windows, новый двунаправленный брандмауэр Windows и поддержка криптографии нового поколения еще больше усиливают защищенность операционной системы Windows Server 2019.

Виртуализация

Windows Server 2019 имеет в активе мощную технологию виртуализации серверов Windows с обширными возможностями управления и обеспечения безопасности. Платформа виртуализации серверов Windows придает высокий уровень гибкости и безопасности системы, без использования ПО сторонних производителей. Благодаря платформе виртуализации серверов Windows осуществляется защита виртуальных машин, содержащих конфиденциальную информацию, а также защита управляющей операционной системы от компрометации со стороны гостевых операционных систем.

 Минимальная привилегия TCB. Уменьшение контактной зоны системы, облегченная и упрощенная архитектура виртуализации и повышенная надежность виртуальных машин на базе платформы Windows Server 2008.

 Гибкое распределение памяти. Виртуальным машинам устанавливается максимальный и гарантированный минимальный предел доступной для использования оперативной памяти. Благодаря этой возможности администраторы могут настроить параметры работы платформы виртуализации серверов Windows таким образом, чтобы потребности в ресурсах отдельных виртуальных машин были сопоставимы с реальными возможностями сервера Windows Server 2008.

 Динамическое добавление оборудования. Платформа виртуализации серверов Windows дает возможность динамически добавлять в поддерживаемые гостевые операционные системы логические процессоры, оперативную память, сетевые адаптеры и устройства хранения данных, не прерывая их работу. Благодаря этой возможности можно следить и динамически изменять распределение вычислительных мощностей сервера виртуализации между гостевыми операционными системами.

 Гибкая настройка сети. Платформа виртуализации серверов Windows поддерживает расширенные сетевые возможности для работы виртуальных машин, включая преобразование сетевых адресов (NAT), брандмауэр и назначение виртуальных ЛС (VLAN). Вышеперечисленные факторы позволяют создавать оптимальную конфигурацию виртуализации, отвечающую всем требованиям сетевой безопасности.

Учитывая все вышеперечисленное, конфигурация более эффективно отвечает динамически изменяющимся серверным нагрузкам.

Безопасность

Обеспечение безопасности остается важнейшей задачей при вводе в эксплуатацию любого сервера. Сервер, на котором размещено несколько виртуальных машин (объединенных серверов) подвержен тем же угрозам безопасности, которым подвержены и отдельно функционирующие серверы. Помимо этого, возникает задача разделения административных ролей. Платформа виртуализации серверов Windows позволяет решить эти задачи с помощью следующих возможностей:

 Строгое разделение. Каждая виртуальная машина своей сутью это независимый контейнер для ОС. Она полностью изолирована от других виртуальных машин, которые физически работающих на том же сервере.

 Защита на аппаратном уровне. В ОС доступны возможности предотвращения выполнения данных, помогающие предотвратить запуск большинства распространенных вирусов и червей.

Производительность

Благодаря всем конструктивным усовершенствованиям и интеграции с оборудованием, поддерживающим виртуализацию на аппаратном уровне, платформа виртуализации серверов Windows дает возможность осуществлять виртуализацию гораздо более требовательных задач с более гибким распределением ресурсов, чем это было возможно в предыдущих версиях.

Отметим все важные усовершенствования в области производительности:

 Облегченная архитектура виртуализации с более низкими накладными расходами, благодаря 64-разрядному гипервизору. Оборудование с аппаратной поддержкой виртуализации (технологии Intel VT и AMD "Pacifica") увеличивает быстродействие гостевых операционных систем.

 Поддержка многоядерных процессоров. Каждой виртуальной машине может быть назначено до восьми логических процессоров. Это дает возможность осуществлять виртуализацию больших вычислительных задач и использовать параллельные вычисления на многопроцессорных виртуальных машинах.

 Поддержка 64-разрядных гостевых ОС и управляющей ОС. Платформа виртуализации серверов Windows работает под управлением 64-разрядной версии ОС Windows Server 2008, что дает возможность предоставить виртуальным машинам большие объемы оперативной памяти. Остается поддержка совместной работы как 64-разрядных, так и 32-разрядных гостевых операционных систем на одном объединенном сервере.

 Сквозной доступ к диску. Настраивая прямой доступ гостевых операционных систем к локальным устройствам хранения данных или к хранилищам iSCSI сетей хранения данных (SAN), мы обеспечиваем более высокое быстродействие для приложений с интенсивными операциями ввода-вывода, таких как сервер SQL Server или сервер Microsoft Exchange.

Упрощенное управление

Платформа виртуализации серверов Windows предоставляет широкие возможности управления и автоматизации за счет следующего функионала:.

 Расширяемое управление. Платформа виртуализации серверов Windows предназначена для работы со средствами управления Microsoft System Center Operations Manager (SCOM) и Microsoft System Center Virtual Machine Manager (SCVMM). Эти средства управления являются инструментарием для создания отчетов, автоматизации, развертывания и самообслуживания пользователей в платформе виртуализации серверов Windows.

 Интерфейс управления виртуальными машинами для консоли управления (MMC) остался привычным, но обновился до версии 3.0.

 Интерфейс для инструментария управления Windows (WMI) позволяющий получать системную информацию и управлять платформой с помощью сценариев.

 Среда выполнения сценариев PowerShell позволяет настраивать параметры сервера виртуализации и виртуальных машин.

 Платформа виртуализации серверов Windows поддерживает управление сервером виртуализации и параметрами виртуальных машин с помощью конфигурационных возможностей групповых политик (GPO).

 Возможности средств управления SCOM и SCVMM предоставляют механизмы эффективного управления платформой виртуализации серверов Windows как в вычислительных центрах, так и в удаленных филиалах. Сценарим WMI позволяют автоматизировать обслуживание нескольких серверов виртуализации. Сценарии дают возможность завершить работу виртуальных машин на основном сервере, запустив эти виртуальные машины на резервном сервере, осуществить обслуживание основного сервера, а затем возобновить работу виртуальных машин на этом сервере. Средство управления System Center Virtual Machine Manager позволяет автоматизировать эту процедуру для большого числа приложений без ощутимого перерыва в их работе.

Выводы:

Виртуализация Windows Server сочетает в себе различные возможности, обеспечивающие безопасность объединенных серверов. Также имеет возможность реагировать на динамическое изменение нагрузки, обеспечивая при этом по-прежнему высокое быстродействие и масштабируемость задач, а также осуществлять упрощенное управление виртуализацией. Сочетание всех функций по обеспечению безопасности и надежной изоляции виртуальных машин дает возможность объединять на одном сервере виртуализации разнородные задачи, сохраняя при этом общую гибкость и защищенность системы. Лежащая в основе платформы виртуализации серверов Windows архитектура 64-разрядного гипервизора обеспечивает высокое быстродействие для требовательных к ресурсам задач. Мощные средства управления System Center Operations Manager и System Center Virtual Machine Manager, интегрированные в ОС Windows Server 2019 автоматизируют и более эффективно позволяют контролировать разнообразные виртуальные вычислительные среды.

1. Техническое описание сетевой OS Windows Home Server 2011.

Платформа Windows Home Server, представленная в 2007 году, предназначена для компьютеров, которые представляют собой современный координационный центр «цифрового дома». К этим ЭВМ могут быть подключены десктопы, ноутбуки и игровые приставки Xbox, чтобы взаимодействовать друг с другом, а также резервировать свою информацию. Имеется поддержка до 10 персональных компьютеров. Windows Home Server 2011 (кодовое имя Vail) основана на 64-битной версии Windows Server 2008 R2. ОС имеет улучшенный инсталлятор, более функциональные инструменты, позволяющие совершать резервное копирование и восстановлениу информации, а также усовершенствованные средства по взаимодействию с медиаконтентом. Home Server — это серверная ОС корпорации Microsoft, ориентированая на домашних пользователей и идеально подходит для использования в домашних сетях. Систему необходимо устанавливать на ПК, используемый в качестве сервера. Этот компьютер не обязательно должен иметь монитор, клавиатуру и мышь, они потребуются только на время установки ОС. Есть возможность управлять сервером удалённо, с других домашних компьютеров, на которых установлено клиентское ПО.

Базовая функциональность

Важной проблемой для домашних ПК был и остается бэкап, точнее его отсутствие, так как регулярно его делают лишь мизерная часть пользователей. В результате, пользователи осознают всю важность бэкапа только после катастрофы, когда единовременно теряется информация, нарабатываемая месяцами, а то и годами. Так что Microsoft сделала бэкап основной частью функциональности продукта. Также отметим, что ряд инноваций серверной стороны в области хранения данных делают процесс бэкапа проще, чем когда-либо.

Настройка и использование общего доступа стало второй основной задачей системы. Home Server является своеобразным хабом для подключения Media Center ПК, Xbox 360, других устройств на Windows, плееров Zune и т.д. Для этого используются технологии Windows Media Connect, с которыми большинство пользователей домашних сетей сегодня уже знакомы. Наконец, Windows Home Server дает возможность пользоваться общим содержимым как из домашней сети, так и из интернета. Для этого Microsoft предоставляет пользователям Windows Home Server IP-адрес через Windows Live Domains.

Хранение и распространение. С серверной стороны Microsoft покончила с буквами устройств. Взамен этого, мы видим сортировку подключенных устройств хранения в едином менеджере по критерию, внутреннее ли устройство, внешнее или комбинированное. Так если мы добавляем новый жесткий диск к серверу, то мы увидим, что общее дисковое пространство возросло. Также создается зеркало данных на уровне общедоступных папок, таким образом две копии папки всегда хранятся на двух разных физических дисках. Если мы захотим заменить тот жесткий диск на новый 500 ГБ, опять же есть удобный визард. Это одно из важнейших нововведений в сервере, оно может сильно облегчить задачу перевода всех людей на бэкапы, потому что это настолько просто - добавить устройство хранения и всегда быть уверенным, что наши данные хранятся в надежном бэкапе. Простое оборудование, простой софт, простые соединения.

Сервера Windows Home Server неуправляемы, так что мы не можем подключить к ним клавиатуру, мышь или дисплей. На сервере есть лишь два порта - для подключения питания, Ethernet и кнопка включения/выключения питания. Элементарный установочный CD вставляется в сетевой ПК и запускает WHS. Во время установки задается лишь несколько вопросов, запрашивается пароль, вопросы восстановления и стандартные вопросы о Windows Update. Оттуда мы можем получить доступ к консоли, где мы поднимаем домашний сервер, указываем пользователей, которые могут получить к нему доступ, и создаем расшаренные папки. Отсутствуют домены, все очень упрощено. Ведь правда, как много пользователей бывает в обычной домашней сети? В первую ночь после установки, он создаст бэкап всех устройств своей сети. Для этого необходимо установить небольшое приложение Windows Home Server Connector и все готово. Пользователи Mac могут получить доступ к общим папкам наравне с устройствами на Windows, а к бэкапу через типичную программу, такую как Apple Backup.

Расшаривание и удаленный доступ к данным

Когда большинство людей слышат фразу «Windows Home Server» они сразу думают о общем доступе к единому цифрового медиа контенту и, разумеется, Windows Home Server дает такие возможности, благодаря Windows Media Connect. Правильно, содержимое вашего домашнего сервера может быть легко расшаренно и объединено с другими совместимыми устройствами, включая Media Center ПК, Xbox 360, других устройств на Windows, плееров Zune. Что действительно замечательно, так это то, что WHS позволяет все делать удаленно - через интернет. Для обеспечения данного функционала, Microsoft дает всем пользователям Windows Home Server бесплатный интернет адрес в Windows Live. Этот адрес предлагает нам удаленный интерфейс в нашей домашней сети без непосредственного доступа к Windows Home Server. Мы можем получить доступ к общедоступым данным извне домашней сети, а также управлять отдельными ПК. Данная технология, основанная на функционале удаленного доступа Windows Small Business Server, позволит клиентам, например, заливать фотографии из любого места, скачивать при необходимости (скажем, в дороге) или наслаждаться записанными ТВ-передачами на выходных. Microsoft предлагает и дополнительные варианты, связанные с Windows Live Domains.

К тому же удаленный доступ бесплатен, нам ничего и никому не придется ежемесячно платить, это часть услуг Windows Home Server. Также стоит упомянуть тот факт, что создание сервера с нуля, под управлением обычной Windows в разы сложнее, нежели в Windows Home Server, и большая часть удобного функционала останется недоступной. Но и в этой бочке мёда, понятное дело, не обошлось без ложка дёгтя: Windows Home Server пригоден для использования по умолчанию и дружится только с устройствами под ОС Windows. Таким образом, подключение к Windows Home Server с устройства, использующего MacOS можно лишь в случае установленной Windows в Boot Camp. Если вы собираете свой собственный домашний сервер, который будет под управлением Windows Home Server, Microsoft рекомендует процессор на 1 ГГц или выше, 512М оперативной памяти или больше, столько жестких дисков, сколько необходимо. Компания будет поддерживать несколько серверов в одной сети, пока что непонятно, как это будет работать.

Выводы:

Основной вопрос, который волнует обычных пользователей: стоит ли переходить на Windows Home Server 2011 или нет? Насколько оправдана покупка данного. программного обеспечения. Взвесим плюсы и минусы по сравнению с первой WHS.

Плюсы:

 Новое современное ядро от Windows 2008 R2.

 Поддержка компьютеров Apple.

 Поддержка внешних носителей.

 Чрезвычайно простая установка

 Устойчивость при переносе установленной системы с компа на комп

 Возможность установки нормального антивируса (не заслуга Microsoft)

Минусы:

 Упразднен Drive Extender, что привело к невозможности миграции

 Проблемы с доступом к серверу по протоколу SAMBA

 Проблемы с сертификатами безопасности

 Невозможность установить, по сути, родной антивирус Security Essentials

 Невозможность работы одновременно консоли администратора и dashboard.

1. Технический обзор сетевой ОС Linux.

ОС Linux – один из самых популярных представителей свободно распространяемого программного обеспечения. Система Linux не лучше и не хуже Windows - она другая. У нее есть тысячи поклонников по всему миру, многие из которых так или иначе принимали участие в написании текста ОС, есть и противники. Однако единственный способ понять, нужна ли вам Linux, - попробовать с ней поработать.

Возможности, которые предоставляет ОС Linux пользователям:

 ОС Linux предоставляет возможность каждому бесплатно и легально иметь современную операционную систему для использования, как на работе, так и дома;

 Имеет весьма высокое быстродействие;

 Надежная и отказоустойчивая система;

 Позволяет использовать полностью все возможности современных ПК,

 Эффективное управляет многозадачностью и система приоритетов;

 Фоновые задачи (длительный расчет, передача электронной почты по модему и т.д.) не мешают интерактивной работе;

 Позволяет интегрировать ПК в локальные и глобальные сети, в т.ч. в Internet;

 Работает с сетями;

 Позволяет выполнять представленные в формате загрузки прикладные программы других ОС;

 Использует большое количество разнообразных программных пакетов, накопленных в мире Unix и свободно распространяемых вместе с исходными текстами;

 Предоставляет широкий спектр инструментальных средств позволяющих разрабатывать прикладные программы любой степени сложности, такие как системы класса клиент-сервер, объектно-ориентированные, с многооконным текстовым и/или графическим интерфейсом, пригодных для работы как в системе Linux, так и в других операционных системах;

 Дает возможность всем желающим попробовать свои силы в разработке операционных систем. Интернет сообществом приветствуется общение и совместная работа через Internet с любыми из разработчиков ОС Linux, и в случае успеха можно стать одним из соавторов ОС Linux.

 Linux является полностью основанной на постулатах многозадачности и многопользовательности ОС, точно также, как и другие версии Unix. Она была создана при участии большого количества Unix - программистов в рамках проекта GNU Free Software Foundation Camdridge, Massachusetts, но также не стоит забывать и об участии несчетного количества энтузиастов со всего мира, благодаря свободному распространению и развитию сети Internet.

Специфические внутренние черты Linux включают контроль работ по стандарту POSIX, используемый оболочки - csh, bash, псевдотерминалы - pty, поддержку национальных и стандартных, динамически загружаемых драйверами клавиатур.

Ядро ОС Linux.

Ядро системы Linux содержит несколько основных функциональных частей: блок управления процессами, блок управления памятью, драйверы устройств, драйверы файловых систем, блок управления сетью, а также другие небольшие процедуры.

Самые важные комплектующие ядра (обеспечивающие жизнеспособность системы) — это блок управления памятью и процессами. Блок управления памятью регулирует распределение областей памяти и swap-областей между процессами, составляющими ядра и для кэш-буфера. Блок управления процессами создает новые процессы и обеспечивает многозадачность системы, переключаясь между этими процессами.

На самом нижнем уровне ядра находятся драйвера устройств всего поддерживаемого оборудования. Для системы количество данных драйверов необычайно высоко, так как постоянно на рынок выходят новые типы устройств, и, помимо этого, у вроде бы схожих устройств имеются совершенно разные механизмы взаимодействия с системой с помощью своего особенного драйвера. Но среди них есть и общие моменты, которые дают возможность использовать классы драйверов, поддерживающих одинаковые операции. В каждом члене такого класса используется однотипный интерфейс для ядра, но различные схемы взаимодействия с устройством. Например, все драйверы жесткого диска представляются для ядра абсолютно одинаково, то есть у них у всех имеются такие операции как 'инициализация жесткого диска', 'чтение сектора N', 'запись сектора N'.

Некоторые функции, предоставляемые ядром, имеют одинаковые свойства. Например, различные сетевые протоколы объединены в один программный интерфейс - BSD socket библиотеку. Вот другой пример - различные файловые системы, поддерживаемые системой Linux. Ядро содержит виртуальную файловую систему (Virtual File System - VFS) которая включает в себя все функции, используемые для работы системы, а также драйвер для каждой поддерживаемой файловой системы. При попытке доступа к какой-либо файловой системе запрос проходит через VFS, откуда перенаправляется к соответствующему драйверу файловой системы.

Для увеличения объема доступной памяти Linux осуществляет разбиение диска на страницы: на диске выделяется пространство для свопинга (swap space)., причем в область свопинга выгружается только отдельные части в которых нет необходимости.

Ядро поддерживает универсальный пул памяти для пользовательских программ и дискового кэша. При этом для кэша может использоваться как вся память, так и кэш уменьшается при работе больших программ.

Выполняемые программы используют динамически связанные библиотеки, что позволяет выполняемым файлам занимать меньше места на диске, особенно тем, которые многократно используют библиотечные функции.

Иногда при работе ядра или различных системных программ возникают ошибки, предупреждения и другие сообщения. Программа Syslog записывает все сообщения в файл так, что он может быть впоследствии просмотрен. Syslog можно сконфигурировать так, что сообщения будут сортироваться и записываться в разные файлы по приоритету. Например, сообщения ядра часто направляются в отдельный файл, так как эти сообщения наиболее важные и должны регулярно просматриваться во избежание серьезных проблем.

Совместимость.предоставляет собой комбинации BSD Unix и System V Release 4 Unix. Linux достаточно хорошо совместима с рядом стандартов на уровнях исходных текстов, включая IEEE POSIX.1., System V и BSD.

Графический интерфейс пользователя.

В Linux графический интерфейс пользователя не встраивается в ядро системы. Вместо этого он представляется программами пользовательского уровня. Это применяется как к текстовым, так и к графическим оболочкам.

Такой стандарт делает систему более гибкой, хотя и имеет свои недостатки. Например, это легко позволяет создавать новые интерфейсы для программ, что затрудняет изучение системы.

Первоначально используемой с системой Linux графической оболочкой была система X Window System (сокращенно X). X не реализует пользовательский интерфейс, а только оконную систему, т.е. средства, с помощью которых может быть реализован графический интерфейс. Три наиболее популярных версии графических интерфейсов на основе X - это Athena, Motif и Open Look.

Одновременное выполнение нескольких программ.

Так называемая виртуальная мультиконсоль дает возможность на одном дисплее организовать работу нескольких консолей. На первой консоли запускается процесс трансляции. Комбинацией клавиш Alt-F2 следует переход на вторую консоль. Трансляция продолжается, но при этом первая консоль на экране дисплея заменяется новой картинкой второй консоли. В которой, например, запускается редактор текста. Комбинацией Alt-F3 следует переход на третью консоль, в которой запускается отладчик и т.д. Обычно в системе 8 консолей, но можно установить до 64-х. В любой момент времени можно переключиться на любую консоль.

На отдельной консоли может работать как текстовая, так и графическая программа. На одной из свободных консолей можно запустить оконную графическую систему X Window System. Открываете окно на экране и играете в DOOM. Можно через сеть с партнером. А в других окнах - база данных, почта, редактор, трансляция и т.д.

Таким образом, одновременно работает много консолей, а на одной из консолей еще и много окон X Window System.

Кроме того, в системе одновременно работают фоновые процессы, которые не выдают информации на дисплей, но делают свою работу, например, передают данные по модему, печатают на принтере, передают почту по сети и т.д. Фоновый процесс может инициировать как пользователь, так и сама ОС в соответствии со сложившимися условиями (есть почта для отправки, данные для печати, наступило время связи по модему и т.п.). Linux обеспечивает физическое распараллеливание вычислений на многопроцессорных машинах (до 32 процессоров), но это не имеет прямого отношения к одновременному выполнению нескольких программ. Операционная система позволяет одновременно выполнять несколько задач на одном процессоре, сотни раз в секунду переключая процессор с задачи на задачу.

Структура файловой системы.

Поддерживаемые файловые системы Linux позволяют работать с различными типами файловых систем, а некоторые из них как например, EXT2/3, ReiserFS и JFS считаются базовыми для Linux. Поддержка FAT (файловая система MS-DOC) позволяет непосредственно обращаться к файлам на жестком диске.

Файловая система разделяется на несколько частей: файловая система root, состоящая из каталогов /bin, /lib, /etc, /dev и некоторых других, файловая система /usr, где хранятся различные программы и данные не подлежащие изменению, файловая система /var, где содержатся изменяемые файлы (такие как log файлы и др.) и файловая система /home, которая состоит из личных каталогов пользователей. Разделение может существенно отличатся от выше указанного в зависимости от работы системного администратора и конфигурации аппаратного обеспечения.

Работа с сетью.

Сеть - это средство, позволяющее соединяться двум или более компьютерам между собой. Linux имеет широкий спектр сетевых возможностей. Большинство базовых функций (файловые системы, печать, создание резервных копий и т.д.) могут быть реализованы посредством сети. Это значительно облегчает работу системного администратора, так как позволяет использовать централизованное администрирование.

Сетевые возможности Linux обеспечивают полный набор протоколов ТСР/Р для работы в Internet и поддерживается весь спектр клиентов и услуг ТСР/Р, таких как FTP,TELNET, NNTP и SMTP. Имеется возможность долучения доступа к сетям Internet без установки сетевого адаптера посредством установки модема и протокола РРР. ОС Linux обеспечивает эффективный и надежный шлюз РРР для удаленных пользователей по коммутативной линии.

Подключение к системе через сеть работает несколько иначе, чем обычное подключение. Существуют отдельные физические последовательные линии для каждого терминала, через которые и происходит подключение. Для каждого пользователя, подключающегося к системе, существует отдельное виртуальное сетевое соединение и их может быть любое количество. Однако не представляется возможным запустить отдельный процесс getty для каждого возможного виртуального соединения. Существуют также и другие способы подключения к системе посредством сети. Например, telnet и rlogin - основные службы в TCP/IP сетях.

При использовании сети для подключения к системе, кроме большого количества процессов getty используется отдельная программа-демон (при использовании как telnet так и login используются различные программы-демоны), которая отслеживает все попытки соединения с компьютером. Если опpеделяется попытка соединения, то программа создает новый процесс - создает сама себя для обработки этого соединения - а затем продолжает отслеживание новых соединений. Создаваемый процесс идентичен программе getty.

Почта.

Электронная почта является самым важным средством связи между компьютерами. Электронные письма хранятся в одном файле в специальном формате. Для чтения и отправления писем применяются специальные программы.

У каждого пользователя имеется отдельный "почтовый ящик" (т.е. файл, где информация хранится в специальном формате), в котром хранится приходящая почта. Если на комьютер приходит письмо, то программа обработки почты находит файл почтового ящика соответвующего пользователя и добавляет туда полученное письмо. Если же почтовый ящик пользователя находится на другом компьютере, то письмо перенаправляется на этот компьютер, где проходит его последующая обработка.

Почтовая система состоит из множества различных программ. Доставка писем к локальным или удаленным почтовым ящикам производится одной программой (например, sendmail или smail), в то время как для обычной отправки или просмотра писем применяется большое количетсво различных программ (например, Pine или elm). Файлы почтовых ящиков обычно хранятся в каталоге /var/spool/mail.

Печать.

В один момент времени принтером может пользоваться только один пользователь. Поэтому для того, чтобы принтером могли пользоваться сразу несколько пользователей, используется специальная программа, которая обеспечивает обслуживание очереди к принтеру. Все задания для принтера помещаются в буфер. Когда принтер заканчивает обработку одного задания, следующее передается к нему автоматически. Это значительно упрощает работу с принтером.

Программа обслуживания очереди к принтеру помещает информацию, которая должна быть распечатана, на диск, то есть текст располагается на диске, в то время как задание находится в очереди. Это позволяет прикладным программам достаточно быстро распечатывать тексты, помещая их в очередь, так как для продолжения работы приложению не требуется дожидаться окончания распечатки.

Оборудование, на котором работает Linux.вместе с X Windows работает на большом количестве марок компьютеров и ноутбуков

Версии ОС Linux имеют различные дистрибутивы - Mandrake, Red Halt, Alt и другие. Дистрибутив системы Linux содержит подробный перечень поддерживаемого оборудования, включая типы графических адаптеров, контроллеров, сетевых плат и т.д.

Выводы:

При работе с Linux прежде всего необходимо правильно подобрать оборудование для работы с Linux в нужных режимах. В состав ОС Linux входят сотни различных программ, которые предоставляют пользователю широчайший спектр возможностей для решения самых разнообразных задач. Все эти программы подробно документированы. Для того, чтобы освоить Linux не требуется знание ОС Unix, хотя среди пользователей бытует мнение, что ОС Linux слишком сложная и предназначена она только для специалистов. Сегодня это не более чем фраза, дошедшая до нас из далекого прошлого. Нынешний Linux - это не просто альтернативная операционная система, но и стандарт качества и удобства, в чем может убедиться, без преувеличения, каждый пользователь ПК.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Большое разнообразие типов компьютеров, используемых в компьютерных сетях, влечет за собой разнообразие операционных систем: для рабочих станций, для серверов сетей уровня отдела и серверов уровня предприятия в целом. К ним могут предъявляться различные требования по производительности и функциональным возможностям, желательно, чтобы они обладали свойством совместимости, которое позволило бы обеспечить совместную работу различных ОС.

Сетевые ОС подразделяются на две группы: масштаба отдела и масштаба предприятия. СОС для отделов или рабочих групп обеспечивают набор сетевых сервисов, включая разделение файлов, приложений и принтеров. Они также должны обеспечивать свойства отказоустойчивости, поддерживать кластерные архитектуры. Сетевые ОС отделов обычно более просты в установке и управлении по сравнению с сетевыми ОС предприятия. У них меньше функциональных свойств, они меньше защищают данные и имеют более слабые возможности по взаимодействию с другими типами сетей, а также худшую производительность.

Сетевая операционная система масштаба предприятия прежде всего должна обладать основными свойствами любых корпоративных продуктов, в том числе:

 масштабируемостью, то есть способностью одинаково хорошо работать в широком диапазоне различных количественных характеристик сети,

 совместимостью с другими продуктами, то есть способностью работать в сложной гетерогенной среде интерсети в режиме plug-and-play.

Корпоративная сетевая ОС должна поддерживать более сложные сервисы. Подобно сетевой ОС рабочих групп, сетевая ОС масштаба предприятия должна позволять пользователям разделять файлы, приложения и принтеры, причем делать это для большего количества пользователей и объема данных и с более высокой производительностью. Кроме того, сетевая ОС масштаба предприятия обеспечивает возможность соединения разнородных систем - как рабочих станций, так и серверов.

Важным элементом сетевой ОС масштаба предприятия является централизованная справочная служба, в которой хранятся данные о пользователях и разделяемых ресурсах сети. Такая служба, называемая также службой каталогов, обеспечивает единый логический вход пользователя в сеть и предоставляет ему удобные средства просмотра всех доступных ему ресурсов. Администратор, при наличии в сети централизованной справочной службы, избавлен от необходимости заводить на каждом сервере повторяющийся список пользователей, а значит избавлен от большого количества рутинной работы и от потенциальных ошибок при определении состава пользователей и их прав на каждом сервере.

Критериями для выбора ОС масштаба предприятия являются следующие характеристики:

 Органичная поддержка многосерверной сети;

 Высокая эффективность файловых операций;

 Возможность эффективной интеграции с другими ОС;

 Наличие централизованной масштабируемой справочной службы;

 Хорошие перспективы развития;

 Эффективная работа удаленных пользователей;

 Разнообразные сервисы: файл-сервис, принт-сервис, безопасность данных и отказоустойчивость, архивирование данных, служба обмена сообщениями, разнообразные базы данных и другие; Разнообразные программно-аппаратные хост-платформы: IBM SNA, DEC NSA, UNIX;

 Разнообразные транспортные протоколы: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, AppleTalk;Поддержка многообразных операционных систем конечных пользователей: DOS, UNIX, OS/2, Mac; Поддержка сетевого оборудования стандартов Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCnet; Наличие популярных прикладных интерфейсов и механизмов вызова удаленных процедур RPC; Возможность взаимодействия с системой контроля и управления сетью, поддержка стандартов управления сетью SNMP.

Как показывают аналитические исследования, тенденции рынка сетевых ОС следующие - несмотря на то, что Windows продолжает оставаться безоговорочным лидером, рыночная доля этой операционной системы всё же немного уменьшилась - с 93.51% до 92.05%, а рыночные доли "альтернативных" ОС выросли: Mac OS - с 5.49% до 6.39% Linux - с 1% до 1.56%

Рассмотренная выше сетевая операционная система Windows Server 2008 как нельзя лучше подходит для организации компьютерных сетей в масштабе большого предприятия или кампуса. Если же предприятие или организация стеснены в средствах, то тогда выбор должен быть конечно же в пользу ОС Linux. Для организации «домашних» сетей хорошо подходит ОС Windows Home Server 2011.

Выбор сетевой ОС, как правило, осуществляется с учетом производственной ситуации, финансовых возможностей и опыта.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Андреев А.Г. и др. Microsoft Windows XP. Руководство администратора / под общ. ред. А.Н. Чекмарева. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. - 848 с.: ил.
Дьяконов В.Ю., Китов В.А., Калиничев И.А. Системное программирование: уч. пособие для втузов. Под ред. А. Л. Горелика. М.: Русская редакция, 2003,221с.
Макин Дж.К, Десаи А. Развертывание и настройка Windows Server 2008. - М.:Русская Редакция, 2009. - 640 с.: ил.
Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Основы локальных сетей: курс лекций: учеб. пособие: для студентов вузов, обучающихся по специальностям в обл. информ. технологий. - М.: Интернет - Ун-т Информ. Технологий, 2005. - 360 с. - (Серия «Основы информационных технологий» / Интернет Ун-т информ. технологий).
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. - СПб.:Питер, 2008. - 672 с.: ил
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд.-СПб.: Питер 2006.-956 с.: ил
Петерсен Р. Linux: руководство по операционной системе. Киев: Издательская группа BHV, 2007, 688с.
Холме Д. Эффективное администрирование. Ресурсы Windows Server 2008, Windows Vista, Windows XP, Windows Server 2003. - М.:Русская Редакция, 2009. - 768 с.: ил
Журнал «Операционные системы» на информационном портале, посвященном вопросам технологии разработки и использования открытых информационных систем в управлении, производстве, экономике. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.osp.ru/os – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 11.02.2020).
Сайт, посвященный особенностям работы в среде операционной системы Linux для русскоязычных пользователей [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.linux.ru/doc – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 15.02.2020).
Информационный портал, раскрывающий направления разработок компании MicroSoft [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.microsoft.com/RUS