Меню
Разработки
Разработки  /  Информатика  /  Разное  /  Прочее  /  Требования, предъявляемые к серверным операционным системам. Архитектура

Требования, предъявляемые к серверным операционным системам. Архитектура

Обычная клиентская операционная система предназначена для управления ресурсами компьютера, на котором она выполняется, и ᅟдля ᅟпредоставления ᅟпользователю ᅟопределенных ᅟсервисов ᅟ(таких ᅟкак ᅟвыполнение ᅟофисных ᅟприложений, ᅟклиентских ᅟчастей ᅟкорпоративных ᅟприложений, ᅟа ᅟв ᅟслучае ᅟдомашнего ᅟкомпьютера ᅟ— ᅟигр ᅟи ᅟиных ᅟприложений ᅟмультимедиа), ᅟто ᅟназначение ᅟсерверной ᅟоперационной ᅟсистемы ᅟобычно ᅟсовершенно ᅟиное: ᅟпод ᅟуправлением ᅟэтих ᅟоперационных ᅟсистем ᅟвыполняются ᅟприложения, ᅟобслуживающие ᅟвсех ᅟпользователей ᅟкорпоративной ᅟсети, ᅟа ᅟнередко ᅟи ᅟвнешних ᅟпользователей.
26.09.2019

Содержимое разработки

Под архитектурой операционной системы понимают структурную и функциональную организацию ОС на основе некоторой совокупности программных модулей

Обычная клиентская операционная система предназначена для управления ресурсами компьютера, на котором она выполняется, и для предоставления пользователю определенных сервисов (таких как выполнение офисных приложений, клиентских частей корпоративных приложений, а в случае домашнего компьютера игр и иных приложений мультимедиа), то назначение серверной операционной системы обычно совершенно иное: под управлением этих операционных систем выполняются приложения, обслуживающие всех пользователей корпоративной сети, а нередко и внешних пользователей. К таким приложениям относятся современные системы управления базами данных, средства управления сетями и анализа событий в сети, службы каталогов, средства обмена сообщениями и групповой работы, Web-серверы, почтовые серверы, корпоративные брандмауэры, серверы приложений разнообразного назначения. Требования к производительности и надежности указанных операционных систем намного выше, нежели в случае клиентских операционных систем. В последнее время от серверных операционных систем порой требуются такие средства обеспечения надежности и доступности, как поддержка кластеров (набора ряда однотипных компьютеров, выполняющих одну и ту же задачу и делящих между собой нагрузку), возможности дублирования и резервирования, переконфигурации программного и аппаратного обеспечения без перезагрузки операционной системы.

Иными словами, выбор серверной операционной системы и аппаратной платформы для нее в первую очередь определяется тем, какие приложения под ее управлением должны выполняться (как минимум, выбранные приложения должны существовать в версии для данной платформы) и каковы требования к ее производительности, надежности и доступности. Такие факторы, как удобный пользовательский интерфейс, возможность выполнения клиентских приложений и иные «пользовательские» потребности, хотя и присутствуют в современных версиях многих подобных операционных систем, но в данном случае не играют решающей роли нередко администрирование серверных приложений и самой операционной системы может осуществляться удаленно с клиентского компьютера.

Далее рассмотрим архитектуру серверной операционной системы. В состав ОС входят исполняемые и объектные модули стандартных для данной NOS форматов, программные модули специального формата (например, загрузчик NOS, драйверы ввода-вывода), конфигурационные файлы, файлы документации, модули справочной системы и т.д.

На архитектуру всех ранних операционных систем обращалось мало внимания: во-первых, ни у кого не было опыта в разработке больших программных систем, а во-вторых, проблема взаимозависимости и взаимодействия модулей недооценивалась. В подобных монолитных ОС почти все процедуры могли вызывать одна другую. Такое отсутствие структуры было несовместимо с расширением операционных систем.

Архитектура современных NOS представляют собой хорошо структурированные модульные системы, способные к развитию, расширению и переносу на новые платформы. Какой-либо единой унифицированной архитектуры NOS не существует, но известны универсальные подходы к структурированию NOS. Принципиально важными универсальными подходами к разработке архитектуры NOS являются [4]:

  • модульная организация;

  • функциональная избыточность;

  • функциональная избирательность;

  • параметрическая универсальность;

  • концепция многоуровневой иерархической вычислительной системы, по которой NOS представляется многослойной структурой;

  • разделение модулей на две группы по функциям: ядро модули, выполняющие основные функции NOS, и модули, выполняющие вспомогательные функции NOS;

  • разделение модулей NOS на две группы по размещению в памяти вычислительной системы: резидентные, постоянно находящиеся в оперативной памяти, и транзитные, загружаемые в оперативную память только на время выполнения своих функций;

  • реализация двух режимов работы вычислительной системы: привилегированного режима (режима ядра Kernel mode), или режима супервизора (supervisor mode), и пользовательского режима (user mode), или режима задачи (task mode);

  • ограничение функций ядра следовательно, и количества модулей ядра) до минимального количества необходимых самых важных функций.

Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. В узком смысле сетевая ОС - это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.

Рисунок 1 - Структура сетевой NOS

В соответствии со структурой, приведенной на рисунок 1, в сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей.

Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных NOS.

Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть NOS (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.

Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам - клиентская часть NOS (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.

Коммуникационные средства NOS, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., т. е. является средством транспортировки сообщений.

Для работы с сетью на клиентских рабочих станциях должно быть установлено клиентское программное обеспечение. Это программное обеспечение обеспечивает доступ к ресурсам, расположенным на сетевом сервере. Тремя наиболее важными компонентами клиентского программного обеспечения являются редиректоры (redirector), распределители (designator) и имена UNC (UNC pathnames) [8].

Редиректор - сетевое программное обеспечение, которое принимает запросы ввода/вывода для удаленных файлов, именованных каналов или почтовых слотов и затем переназначает их сетевым сервисам другого компьютера. Редиректор перехватывает все запросы, поступающие от приложений, и анализирует их.

Фактически существуют два типа редиректоров, используемых в сети:

клиентский редиректор (client redirector)

серверный редиректор (server redirector).

Оба редиректора функционируют на представительском уровне модели OSI. Когда клиент делает запрос к сетевому приложению или службе, редиректор перехватывает этот запрос и проверяет, является ли ресурс локальным (находящимся на запрашивающем компьютере) или удаленным сети). Если редиректор определяет, что это локальный запрос, он направляет запрос центральному процессору для немедленной обработки. Если запрос предназначен для сети, редиректор направляет запрос по сети к соответствующему серверу. По существу, редиректоры скрывают от пользователя сложность доступа к сети. После того как сетевой ресурс определен, пользователи могут получить к нему доступ без знания его точного расположения.

Распределитель (designator) представляет собой часть программного обеспечения, управляющую присвоением букв накопителя (drive letter) как локальным, так и удаленным сетевым ресурсам или разделяемым дисководам, что помогает во взаимодействии с сетевыми ресурсами. Когда между сетевым ресурсом и буквой локального накопителя создана ассоциация, известная также как отображение дисковода (mapping a drive), распределитель отслеживает присвоение такой буквы дисковода сетевому ресурсу. Затем, когда пользователь или приложение получат доступ к диску, распределитель заменит букву дисковода на сетевой адрес ресурса, прежде чем запрос будет послан редиректору.

Редиректор и распределитель являются не единственными методами, используемыми для доступа к сетевым ресурсам. Большинство современных сетевых операционных систем, так же как и Windows 95, 98, NT, распознают имена UNC (Universal Naming Convention -- Универсальное соглашение по наименованию). UNC представляют собой стандартный способ именования сетевых ресурсов. Эти имена имеют форму Имя_сервераимя_ресурса. Способные работать с UNC приложения и утилиты командной строки используют имена UNC вместо отображения сетевых дисков.

Для того чтобы компьютер мог выступать в роли сетевого сервера необходимо установить серверную часть сетевой операционной системы, которая позволяет поддерживать ресурсы и распространять их среди сетевых клиентов. Важным вопросом для сетевых серверов является возможность ограничить доступ к сетевым ресурсам. Это называется сетевой защитой (network security). Она предоставляет средства управления над тем, к каким ресурсам могут получить доступ пользователи, степень этого доступа, а также, сколько пользователей смогут получить такой доступ одновременно. Этот контроль обеспечивает конфиденциальность и защиту и поддерживает эффективную сетевую среду.

В дополнение к обеспечению контроля над сетевыми ресурсами сервер выполняет следующие функции:

  • предоставляет проверку регистрационных имен (logon identification) для пользователей;

  • управляет пользователями и группами;

  • хранит инструменты сетевого администрирования для управления, контроля и аудита;

  • обеспечивает отказоустойчивость для защиты целостности сети.

Некоторые из сетевых операционных систем, в том числе Windows NT, имеют программные компоненты, обеспечивающие компьютеру как клиентские, так и серверные возможности. Это позволяет компьютерам поддерживать и использовать сетевые ресурсы и преобладает в одноранговых сетях. В общем, этот тип сетевых операционных систем не так мощен и надежен, как законченные сетевые операционные системы. Главное преимущество комбинированной клиентско-серверной сетевой операционной системы заключается в том, что важные ресурсы, расположенные на отдельной рабочей станции, могут быть разделены с остальной частью сети. Недостаток состоит в том, что если рабочая станция поддерживает много активно используемых ресурсов, она испытывает серьезное падение производительности. Если такое происходит, то необходимо перенести эти ресурсы на сервер для увеличения общей производительности.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная части.

На рисунке 2 компьютер 1 выполняет функции клиента, а компьютер 2 - функции сервера, соответственно на первой машине отсутствует серверная часть, а на второй - клиентская.

Рисунок 2 - Взаимодействие компонентов NOS

Если выдан запрос к ресурсу данного компьютера, то он переадресовывается локальной операционной системе. Если же это запрос к удаленному ресурсу, то он переправляется в клиентскую часть, где преобразуется из локальной формы в сетевой формат, и передается коммуникационным средствам. Серверная часть ОС компьютера 2 принимает запрос, преобразует его в локальную форму и передает для выполнения своей локальной ОС. После того, как результат получен, сервер обращается к транспортной подсистеме и направляет ответ клиенту, выдавшему запрос. Клиентская часть преобразует результат в соответствующий формат и адресует его тому приложению, которое выдало запрос.




-80%
Курсы повышения квалификации

Методика преподавания информатики, инструменты оценки учебных достижений учащихся и мониторинг эффективности обучения по ФГОС ООО и ФГОС СОО

Продолжительность 72 часа
Документ: Удостоверение о повышении квалификации
4000 руб.
800 руб.
Подробнее
Скачать разработку
Сохранить у себя:
Требования, предъявляемые к серверным операционным системам. Архитектура (53.92 KB)

Комментарии 0

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или на сайт