Сетевые операционные системы

СОС - это система программных средств, управляющих процессами в сети и объединенных общей архитектурой, определенными коммуникационными протоколами и механизмами взаимодействия вычислительных процессов. Они обеспечивают пользователям стандартный и удобный доступ к разнообразным сетевым ресурсам и обладают высоким уровнем прозрачности, т.е. изолируют от пользователя все различия, особенности и физические параметры привязки процессов к обрабатываемым ресурсам. Операционная система, управляющая работой ЛКС, является распределенной. Она распределяет все ресурсы сети между АС и организует обмен между ними.

Возможны следующие варианты структур СОС ЛКС:

а) каждая РС сети реализует все функции СОС, т.е. хранит в своей ОП резидентную часть СОС и имеет доступ к любой нерезидентной части, хранящейся на внешних носителях;

б) каждая РС сети имеет копии программ только часто реализуемых функций СОС, копии программ редко реализуемых функций имеются в памяти только одной (или нескольких) РС;

в) каждая РС сети выполняет определенный набор функций СОС, причем этот набор является либо индивидуальным, либо некоторые функции будут общими для нескольких РС. Основные функции СОС выполняются сервером сети.

Различия в структурах СОС обусловлены принятыми способами управления ЛКС (децентрализованное или централизованное управление). Отличительной особенностью СОС ЛКС является наличие слоя операционных систем, обеспечивающего обмен информацией между РС сети.

В сетях с централизованным управлением, т.е. типа "клиент-сервер", сетевая операционная система, называемая также ОС сервера, обеспечивает выполнение базовых функций, таких как поддержка файловой системы, планирование задач, управление памятью. Сетевая операционная система и ОС рабочей станции абонентской системы могут быть не совместимы, и тогда для обеспечения взаимодействия сервера и РС в рабочую станцию вводится специальная программа, называемая сетевой оболочкой. Оболочка загружается в оперативную память РС как резидентная программа. Она воспринимает прикладные запросы пользователей сети и определяет место их обработки - в локальной ОС станции или в СОС на сервере. Если запрос должен обрабатываться в сети, оболочка преобразует его в соответствии с принятым протоколом, обеспечивая тем самым передачу запроса по нужному адресу.

В персональных компьютерах, используемых в качестве РС, применяются ОС с разной архитектурой и возможностями. Ядро ОС обычно дополняется набором сервисных программ, с помощью которых осуществляется начальная разметка дисков, установка параметров внешних устройств, тестирование оперативной памяти, выдача информации на печать, стыковка с другими РС и т.д. Получило широкое распространение и фактически стандартизировано несколько "семейств" операционных систем - СР/М, MSX, MS DOS, Windows, Unix, OS/2, ориентированных на определенные классы компьютеров.

Для обеспечения эффективного функционирования ЛКС большое значение имеет выбор СОС. Когда ЛКС типа "клиент-сервер" имеет простую структуру с общей разделяемой средой, использовались такие СОС, как NetWare фирмы Novell, LAN Server фирмы IBM, LAN Manager фирмы Microsoft, Vines фирмы Banyan, выполненная на базе Unix, Windows NT. Они отличались между собой по таким параметрам, как надежность, удобство и разнообразие административных средств для управления сетью и работой пользователей, использование разделяемых ресурсов, наличие средств защиты информации от несанкционированного доступа, объем резидентской части, занимаемой сетевой оболочкой на РС, зависимость производительности сети от количества РС в ней, возможность использования нескольких серверов в сети. Каждая из указанных СОС имеет свои достоинства и недостатки: NetWare обладает хорошим сервисом файлов и их печати, UNIX считается лучшим сервером приложений, первые версии Windows NT обладают конкурентоспособной службой файлов и печати, представляют собой неплохой сервер приложений и выгодно отличаются по показателю цена/производительность.

Однако по мере развития локальных сетей, превращения их в сложные электронные магистрали масштаба предприятия, указанные сетевые операционные системы стали все в меньшей степени удовлетворять возросшим требованиям. В настоящее время выбор СОС для современных многосегментных ЛКС свелся к дилемме: последние версии NetWare или Windows NT фирмы Microsoft. В "битве гигантов", т.е. двух фирм Novell и Microsoft, уверенную победу одерживает Microsoft, продукция которой по всему миру завоевывает все более широкие рынки. Со временем, видимо, Windows NT практически вытеснит NetWare с рынка.

Привлекательность системы Windows NT (особенно последних ее версий, в частности Windows NT 5.0, получившая широкое распространение под названием Windows 2000) объясняется многими факторами: эффективными и постоянно прогрессирующими решениями компании Microsoft, закладываемыми в архитектуру системы; тесной связью системы с клиентскими ОС; расширением ее функциональности и интегрируемости с другими системами; ростом производительности и снижением стоимости. В настоящее время большинство серверов Internet работают под управлением Windows NT.

Операционная система Windows NT относится к типу клиент-сервер. Ее архитектура отвечает современным требованиям к ОС и имеет ряд особенностей и преимуществ:

- наличие специального компонента для управления взаимодействием клиентов и сервера: прикладные программы не имеют прямого доступа к аппаратным средствам и защищенным компонентам ОС, их запросы воспринимаются, контролируются и выполняются специальным компонентом ОС - исполняющей системой NT Executive, основу которой составляет микроядро. Именно микроядро управляет взаимодействием клиентов и сервера;

- переносимость, т.е. возможность работы на многих аппаратных платформах (на Intel - компьютерах с процессорами Pentium, на RISC - компьютерах RiMIPS R4x00, Digital Alpha AXP21xxx, Motorola Power PC60x и др.);

- масштабируемость, т.е. способность полностью использовать возможности симметричных многопроцессорных систем, способность эффективно управлять работой локальной сети в режиме "клиент-сервер";

- наличие более совершенной системы защиты, причем объектом защиты может быть любой ресурс - файл, программа, процесс, устройство, пользователь;

- наличие привилегированных подсистем, требующих доступа к системным ресурсам, которые обычно не предоставляются прикладным программам;

- поддержка распределенной обработки данных по запросам практически неограниченного количества пользователей, поддержка рабочих групп пользователей и разнообразных транспортных протоколов;

- возможность работы с любыми файловыми системами, что обеспечивает разнообразные возможности ОС;

- наличие системы приоритетов для выполняемых процессов и операций. Высший приоритет присваивается операциям ввода-вывода, выполняемым в режиме реального времени;

- возможность параллельной обработки в симметричных многопроцессорных системах;

- высокая надежность и отказоустойчивость, обеспечиваемые архитектурными решениями и избыточностью в уязвимых точках аппаратных и программных средств компьютера;

- возможность репликации (тиражирования) каталогов с одного сервера на другой, что весьма полезно в компьютерных сетях. Благодаря такой возможности пользователи могут обращаться к сетевым сервисам, не ожидая ответа от конкретного сервера.

Указанные особенности и преимущества обусловили широкие сферы применения Windows NT. Наиболее широкая сфера использования этой системы связана с компьютерными сетями, где она применяется в качестве СОС.

Система Windows NT Server может использоваться в качестве:

- сервера управления функционированием компьютерной сети (ЛКС, ККС, ГКС);

- сервера удаленного доступа, позволяющего пользователю удаленной рабочей станции, связанной с сетью через этот сервер, чувствовать себя полноправным клиентом сети;

- сервера обеспечения защиты данных от несанкционированного доступа и контроля за доступом;

- файл-сервера, обеспечивающего создание централизованного хранилища большого количества файлов для коллективного использования;

- сервера приложений, приспособленного для работы в системах клиент-сервер в качестве высокопроизводительного компьютера, выполняющего запросы РС;

- сервера печати, обеспечивающего выполнение запросов пользователей сети на печатные работы;

- сервера домена, обеспечивающего централизованное управление и защиту в больших сетях, где формируются домены - произвольные группы серверов, использующих единую базу учетных записей пользователей и политику защиты. Один из серверов этой группы, т.е. домена, выполняет функции контроллера домена (сервера домена);

- сервера резервирования данных, обеспечивающего возможность резервного копирования файлов на магнитную ленту;

- сервера связи для соединения различных сегментов многосегментной сети, а также сопряжения разнородных сетей, прежде всего с довольно распространенной сетью NetWare.

В связи с постоянным ростом популярности системы Windows NT ряд фирм выпустили продукты, позволяющие ее совместную работу с другими сетями.

В сетях с децентрализованным управлением, или одноранговых сетях (по сравнению с ЛКС с централизованным управлением их существенно меньше), объединяются компьютеры, каждый из которых может быть и сервером, и клиентом. В такой сети любой компьютер работает под управлением обычной дисковой ОС, а для выполнения сетевых функций в его оперативную память загружаются программы одноранговой СОС.

Для одноранговых ЛВС популярными СОС были NetWare Lite фирмы Novell и LANtastic фирмы Artisoft. Большинство этих систем базируются на ОС ПЭВМ типа MS DOS, OS/2, Unix и Windows.

Система NetWare Lite довольно удобна для управления работой небольших одноранговых сетей топологии Ethernet и Token Ring. В сети с системой NetWare Lite управление сетью сравнительно простое, оно включает распределение ресурсов между пользователями, управление доступом к сети и другие задачи. Здесь также может быть введен администратор, однако, как правило, каждый пользователь сам решает, какие ресурсы своей АС он выделяет в общее распоряжение. Система NetWare Lite работает в среде MS DOS, поэтому ее возможности, предоставляемые прикладным программам, не отличаются от возможностей DOS (например, режим "клиент-сервер" здесь невозможен).

В одноранговых ЛКС применяются также более совершенные СОС: Windows for Workgrups, Personal NetWare, POWERLan.