Сетевые операционные системы

Начиная с середины 90-х гг. все операционные системы становятся сетевыми. Сетевые функции встраиваются в ядро операционной системы, являясь ее неотъемлемой частью. Операционные системы в настоящее время имеют средства для обеспечения технологии локальных, глобальных и корпоративных сетей. В операционных системах используются средства мультиплексирования нескольких стековых протоколов, за счет которых компьютеры поддерживают одновременную сетевую работу с разнородными клиентами и серверами. Сейчас существуют специализированные операционные системы, которые предназначены для выполнения коммуникационных задач. Эти операционные системы выполняют функции муршрутизаторов, а также обеспечивают работу в мультипрограммном режиме нескольких программ, каждая из которых реализует один из коммуникационных протоколов.

Одним из основных стек-протоколов является протокол TCP/IP, в комплект которого могут входить разные дополнительные утилиты, обеспечивающие функционирование таких устройств, как шлюзы, демультиплексоры и т.д.

В настоящее время особое внимание уделяется корпоративным сетевым операционным системам. Корпоративные операционные системы обладают способностью хорошо работать в крупных сетях, состоящих из большого количества компьютеров. Характерная черта таких сетей – высокая степень гетерогенности программных и аппаратных средств. Поэтому к корпоративным операционным системам предъявляются требования совместимости с различными аппаратными возможностями для корпоративных операционных систем важно наличие средств централизованного администрирования и управления, позволяющих в единой базе данных хранить учетные записи о различных пользователях, разных типах коммуникационных устройств, а также о компьютерах и специализированных модулях программного обеспечения, имеющихся в сети. В современных операционных системах средства централизованного администрирования базируются на единой справочной службе. Создание многофункциональной справочной службы является стратегическим направлением развития операционных систем. Эта служба необходима для обеспечения требуемого качества обслуживания трафика пользователей, поддержки крупных распределенных приложений, а также для построения эффективной почтовой системы.

Развитие современных операционных сетевых систем предъявляет высокие требования к средствам обеспечения безопасности. Это связано с ценностью информации, обрабатываемой компьютерами, а также с повышением уровня потерь при передаче данных по сетям (например, по сети Internet). Многие операционные системы развивают сейчас средства защиты информации, основанные на шифрации данных, их авторизации, а также их принадлежности к конкретным проблемным областям.

Для современных операционных систем характерна многоплатформенность, то есть способность работать на совершенно разных типах компьютеров. Многие операционные системы имеют специальные версии для поддержки кластерных архитектур, обеспечивающих высокую производительность и отказоустойчивость.

Современные сетевые операционные системы представляют собой комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для улучшения эффективности компьютера путем повышения рациональности, а также путем обеспечения удобной работы пользователя через представление ему расширенной виртуальной машины.

К числу основных аппаратных и информационных ресурсов современных компьютеров, управление которыми осуществляет операционная система, относят процессоры, основную память, таймеры, наборы данных, накопители информации на дисках и магнитных носителях, сетевые устройства, принтеры и другое периферийное оборудование.

Для решения задач управления разные операционные системы используют разные алгоритмы, особенности которых определяют облик той или иной операционной системы.

Наиболее важными подсистемами операционных систем являются подсистемы управления процессами, памятью, файлами, внешними устройствами, а также подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.

Прикладному программисту возможности операционных систем доступны в виде набора функций, составляющих интерфейс прикладного программирования (API).

Вообще термин «сетевая операционная система» используется в двух значениях: 1) как совокупность всех компьютеров в сети; 2) как операционная система отдельного компьютера, способного работать в сети.

К основным функциональным компонентам сетевой операционной системы относятся средства управления локальными ресурсами и сетевые средства. Сетевые средства делятся на три составляющих:

1. средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование (серверная часть операционной системы);

2. средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам (клиентская часть операционной системы, или редиректор);

3. транспортные средства операционной системы, которые обеспечивают передачу информации в сети. К этой группе относятся маршрутизаторы, сетевые адаптеры, коммутаторы и другие устройства, необходимые для решения коммуникационных задач.

Совокупность серверной и клиентской частей, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурсов компьютера через сеть, называется сетевой службой. Сетевая служба предоставляет набор услуг, поэтому часто ее называют сетевым сервисом. Наиболее важные сетевые службы: файловая, служба печати и т.д. сетевые службы могут быть встроенными в операционную систему или существовать в виде оболочки, а могут поставляться дополнительно в виде отдельного программного продукта.

В зависимости от того, как распределены функции между участниками сети, компьютеры могут выступать в трех разных функциях:

1. компьютер, занимающийся обслуживанием запросов других компьютеров в сети, называется выделенным сервером сети;

2. компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам других компьютеров в сети, исполняет роль клиентского узла;

3. компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, называется одноранговым узлом

Компьютерные сети, состоящие из одноранговых узлов, называются одноранговыми. В этой сети все компьютеры потенциально имеют равные возможности. Одноранговые сети предназначены для объединения в сеть до 20 компьютеров. Преимущество таких сетей заключается в простоте организации и эксплуатации.

В сетях с выделенным сервером используются специальные варианты сетевых операционных систем, оптимизированные для работы либо в роли серверов, либо в роли 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 подключений; наличие развитых средств защиты, а также средств централизованного администрирования сети.

Клиентские операционные системы могут быть более простыми. Их задача – обеспечение удобного пользовательского интерфейса, а также набор редиректоров, позволяющих получить доступ к разным сетевым ресурсам.

В число требований, предъявляемых к сетевым операционным системам, входит функциональная полнота, эффективность управления ресурсами, модульность, а также расширяемость, переносимость, многоплатформенность, совместимость на уровне приложений и пользовательских интерфейсов, кроме того, надежность, безопасность и высокая производительность. Современная сетевая операционная система берет на себя функции выбора параметров операционной среды, используя для этого различные адаптивные алгоритмы. В коммуникативных протоколах используются тайм-ауты, которые зависят от условий работы сети. Распределение оперативной памяти между процессами осуществляется автоматически с помощью механизмов виртуальной памяти в зависимости от активности этих процессов, а также анализа информации о частоте использования той или иной страницы оперативной памяти.