Файл: Сетевые операционные системы (Теоретические основы построения сетевой операционной системы).pdf

Содержание:

Введение

Сегодня существует большое количество разных типов операционных систем, отличающихся областями применения, аппаратными платформами и методами реализации. Естественно, это обуславливает и значительные функциональные различия этих ОС. Даже у конкретной операционной системы набор выполняемых функций зачастую определить не так просто - та функция, которая сегодня выполняется внешним по отношению к ОС компонентом, завтра может стать ее неотъемлемой частью и наоборот. Поэтому при изучении операционных систем очень важно из всего многообразия выделить те функции, которые присущи всем операционным системам как классу продуктов.

Операционная система компьютерной сети во многом аналогична ОС автономного компьютера - она также представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который обеспечивает удобство работы пользователям и программистам путем предоставления им некоторой виртуальной вычислительной системы, и реализует эффективный способ разделения ресурсов между множеством выполняемых в сети процессов.

Компьютерная сеть - это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, позволяющим пользователям сети получать доступ к ресурсам этого набора компьютеров. Сеть могут образовывать компьютеры разных типов, которыми могут быть небольшие микропроцессоры, рабочие станции, мини-компьютеры, персональные компьютеры или суперкомпьютеры. Коммуникационная система может включать кабели, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства, обеспечивающие передачу сообщений между любой парой компьютеров сети. Компьютерная сеть позволяет пользователю работать со своим компьютером как с автономным и добавляет к этому возможность доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети.

При организации сетевой работы операционная система играет роль интерфейса, экранирующего от пользователя все детали низкоуровневых программно-аппаратных средств сети. Например, вместо числовых адресов компьютеров сети, таких как МАС-адрес и IP-адрес, операционная система компьютерной сети позволяет оперировать удобными для запоминания символьными именами. В результате в представлении пользователя сеть с ее множеством сложных и запутанных реальных деталей превращается в достаточно понятный набор разделяемых ресурсов.

Объектом исследования моей ВКР являются сетевые операционные системы для ЭВМ.

Цель исследования - провести технический обзор коммерческих и свободно распространяемых сетевых ОС с тем, чтобы проанализировать их возможности и определить области применения.

Предмет исследования - основные характеристики и возможности современных 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 с одной стороны обусловлена потребностью улучшения операционных систем для повышения качества работы пользователя с ЭВМ, делая её более простой, и освобождая его от обязанностей распределять ресурсы и управлять ими. С другой стороны выбранная тема курсовой работы актуальна в силу ежегодного роста и развития компьютерных технологий, а также в связи с увеличением роста локальных сетей. В настоящее время широко распространены домашние сети, сети малого офиса, сети крупных компании и т.д.

В связи с развитием компьютерных сетей развиваются и совершенствуются сетевые операционные системы. Практически каждые полгода выходят новые обновления для ОС и новые приложения. Динамично развиваются информационные технологии, которые тоже являются «двигателем» развития операционных систем. В многообразии предлагаемых версий и платформ операционных систем необходимо правильно ориентироваться, уметь с ними работать.

Технические обзоры сетевых ОС быстро устаревают. Интернет - ресурсы также предлагают материалы чаще всего по устаревшим сетевым ОС. В основной части ВКР изложены материалы по современным сетевым ОС - Windows Server, Windows 10 которые относятся к коммерческим программным продуктам, а также ОС Linux, как альтернатива им.

Глава 1. Теоретические основы построения сетевых операционных систем

1.1. Требования, предъявляемые с сетевым ОС

Операционная система (ОС) представляет собой совокупность системных и служебных программных продуктов. В большинстве вычислительных систем ОС является самой важной (иногда единственной) частью системного программного обеспечения (СПО).

Операционная система играет двойную роль. С одной стороны, она выступает как интерфейс между пользователем с его задачами и аппаратной частью, а с другой стороны, предназначена для того, чтобы эффективно использовать ресурсов вычислительной системы и организовать надежные вычисления.^[1]

По определению ОС можно разделить на две группы:

• комплекс программ, которые управляют оборудованием;
• комплекс программ, которые управляют другими программами.

Управляют оборудованием встроенные микрокомпьютеры, которые сегодня есть во многих бытовых приборах, автомобилях и т.п. Такой компьютер выполняет только одну программу, которая запускается при включении.^[2]

Помимо, собственно, компьютеров существуют некоторые микрокомпьютеры, которые всё же работают под управлением особых собственных операционных систем. Чаще всего, это -подобные системы, например, программируемое коммутационное оборудование: файрволы (межсетевые экраны), маршрутизаторы.

Современные операционные системы могут быть с универсальным механизмом доступа к данным (используя файловую систему), с разделением полномочий (многопользовательские), с разделением времени (многозадачные).

В приложении 2 представлены основные виды программного обеспечения в операционной системе.

Все ОС обеспечивают свой автоматический запуск. После включения компьютера сначала производится самотестирование, далее в оперативную память с системного диска загружается операционная система. Загрузка должна выполняться поэтапно, строго в соответствии с программой.^[3]

В состав компьютера входит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ППЗУ), которое содержит программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки ОС, – это BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода). После подачи электропитания процессор компьютера начинает выполнение программы самотестирования компьютера POST (Power-ON Self Test). Начинается тестирование работоспособности процессора компьютера, памяти и прочих аппаратных средств.

По окончании самотестирования специальная программа, которая содержится в BIOS, начинает поиск загрузчика операционной системы. Загрузчики для разных ОС могут быть установлены как в главном загрузочном секторе MBR (для MS Windows только там), так и в загрузочном секторе раздела.

Для поиска загрузчика программа поочередно обращается к имеющимся в компьютере дискам (CD-ROM, жестким, Flash).

Если системный диск найден, и программа-загрузчик на месте, то она загружается в оперативную память, и ей передается управление работой компьютера. Программа на системном диске ищет файлы операционной системы и загружает их в качестве программных модулей в оперативную память.

Если системных дисков в компьютере не найдено, на экране монитора появляется сообщение о том, что не найден системный диск, загрузка операционной системы прекращается, компьютер работать не будет . После завершения загрузки операционной системы управление передается командному процессору.

ОС предназначены для обеспечения нескольких видов интерфейса:

• интерфейс пользователя (между пользователем и программно-аппратными средствами компьютера);
• аппаратно-программный интерфейс (между программным и аппаратным обеспечением);
• программный интерфейс (между разными видами программного обеспечения).^[4]

Функции ОС:

• управление оперативной памятью;
• загрузка программ в оперативную память и их выполнение;
• выполнение по запросу общих и часто встречающихся действий: ввод и вывод данных, запуск и останов других программ, освобождение и выделение дополнительной памяти и т.д.;
• стандартный доступ к периферийным устройствам;
• обеспечение пользовательского интерфейса;
• поддержка стека сетевых протоколов и другие сетевые операции;
• управление доступом к данным на жестком диске, оптическом диске и др.

Дополнительные функции ОС:

• разграничение доступа различных процессов к ресурсам;
• многозадачность − параллельное или псевдопараллельное выполнение задач
• многопользовательский режим работы и разграничение прав;
• эффективное распределение между процессами ресурсов вычислительной системы;
• организация надежных вычислений (когда невозможно одному вычислительному процессу специально или ошибочно повлиять на вычисления в другом процессе), это основывается на разграничении доступа к ресурсам;
• взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация;
• защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злоумышленных или по незнанию) или приложений.

ОС семейства Windows-продукт корпорации Microsoft. Свою историю Windows начинают от операционной системы MS DOS. Сначала это были надстраиваемые над ней графические оболочки, когда Windows запускался из-под DOS. Это позволяло увеличить возможности DOS и облегчить простому неквалифицированному пользователю работу с компьютером. Более поздние версии (начиная с Windows NT) стали представлять собой настоящие полноценные операционные системы. Основное преимущество Microsoft Windows – это интерфейс, дружественный для пользователя. Основной недостаток – не очень высокая надежность системы.^[5]

Функциональные особенности операционной системы Windows 7. Долгое время Vista не получала признания пользователей из-за своей чересчур низкой производительности. Даже после исправившего большинство недостатков SP1 система оставалась очень требвоательной к памяти ПК. Причем, если в случае с настольными компьютерами Microsoft могла как-то смотреть на эту проблему сквозь пальцы, то с набирающими популярность нетбуками необходимо было предпринимать меры. Так как делать отдельные сборки Vista было нецелесообразно (корпорация сосредоточилась над системой нового поколения), большинство этих мобильных ПК за редким исключением комплектовались Windows XP, жизненный цикл которой был продлен, либо одной из версий Linux.

В случае с Windows 7 было сделано достаточно изменений, чтобы проблема недостаточной производительности на не слишком сильных ПК перестала быть критической. Так, пожалуй, самое заметное невооруженным глазом улучшение — Windows 7 потребляет меньше оперативной памяти и занимает меньше пространства на диске после установки по сравнению с Vista. Кроме того, была проведена оптимизация ядра системы, которое теперь является более отзывчивым, перенастроена система SuperFetch и т.д.^[6]

Мультимедийные возможности Windows были существенно расширены и улучшены в Windows 7, по большей части благодаря включению в стандартный набор ОС большого количества кодеков для кодирования и декодирования видео и аудио форматов. Тогда как Vista без установки дополнительного ПО поддерживала только MPEG-2/1 и WMV9, в Windows 7 добавили намного более полезные сегодня H.264 и MPEG-4 (A)SP. Что касается звука, здесь изменения так же присутствуют — операционная система обзавелась поддержкой AAC и AAC+ аудио-потоков, которые обычно встречаются в паре с H.264 видео, в вещании Интернет-радио или портативных музыкальных плеерах.^[7]

Это дает Windows 7 возможность проигрывать практически любые мультимедийные форматы прямо "из коробки", без необходимости в установки дополнительных кодеков. Справедливости ради стоит заметить, что хотя неискушенным пользователям такой функциональности будет более чем достаточно, продвинутые киноманы все равно не смогут обойтись без стороннего софта. Ведь ни поддержки BluRay, ни OGG, MKV или MOV у Windows 7 нет.

Что касается обработки контента, для видео у Win 7 есть кодировщик H.264, а для звука — AAC, доступные благодаря улучшенным библиотекам Media Foundation Transcode. Все это дает "Семерке" возможность на ходу конвертировать видео для просмотра на портативных мультимедиа-плеерах или прочих устройствах. Хотя, конечно, на данный момент, при широкой поддержке встроенного софта, те же популярные iPod не смогут воспроизвести созданное Windows 7 видео (требуется установка отдельного кодера mp4).