Быстродействие сетевой ОС

  Сетевая операционная система должна работать с максимально возможной скоростью. Добиться этого удаётся посредством «трёх М»: многопоточности, многозадачности, многопроцессорности.

Многопоточность

Многопоточная обработка основана на том, что микропроцессор (в конечном счете, ответственный за все происходящее в компьютере) работает с невероятной скоростью, измеряемой крошечными единицами времени — тактами.

Эти такты выполняются независимо от того, обрабатывает ли процессор какую-нибудь задачу или нет. При этом многие такты приходятся на время, когда процессор работает «вхолостую»: например, когда программа ждет, пока сравнительно медленный дисковый накопитель выдаст данные для дальнейшей обработки.

При многопоточной обработке процесс (например, приложение — редактор текстов) подразделяется на отдельные составляющие, или потоки, каждый из которых выполняется микропроцессором по отдельности.

Подразделение процесса на составляющие его потоки – функция самого приложения, а планирование потоков, то есть порядок предоставления им процессорного времени, осуществляется операционной системой. Точнее, именно так обстоит дело в системах типа Windows NT или OS/2, поддерживающих вытесняющую многозадачность.

Многозадачность

Многозадачность — одна из особенностей современных операционных систем от Windows 95 до Windows NT, OS/2 и UNIX, состоящая в их кажущейся способности одновременно выполнять несколько процессов. Эта способность создается благодаря высокой скорости работы процессора и его способности перемежать выделенные разным задачам интервалы времени (их называют квантами), не обязательно завершая выполнение одного процесса до начала другого.

Существует два типа многозадачности: с вытеснением и без него (последнюю называют также кооперативной многозадачностью). В первом случае операционная система сама контролирует, кто, что и когда делает. Она способна отложить выполнение процесса (потока), если надо выделить время другому процессу, имеющему высший приоритет. В случае кооперативной многозадачности процессы сосуществуют на основе некоего «кодекса чести», сами, решая, когда им отдать процессор другому приложению.

Многопроцессорность

В сетях, где большие объемы трафика1 — норма, сетевая операционная система может еще успешнее справляться с многозадачностью, если поддерживает многопроцессорную обработку. Тогда она может поддерживать многие десятки или даже сотни процессоров и способна распределять рабочую нагрузку сервера среди них так, что множество процессов будут фактически выполняться одновременно, каждый на своем процессоре.

Есть две разновидности много — процессорной обработки: асимметричная (Asymmetric Multiprocessing, ASMP) и симметричная (Symmetric Multiprocessing, SMP). При асимметричной обработке нагрузка распределяется между процессорами так, что один или несколько из них обслуживают только операционную систему, а остальные заняты только приложениями. При симметричной обработке любой процесс, требующий обработки, может быть поручен любому свободному процессору. В силу большей гибкости симметричной модели операционная система с поддержкой SMP обеспечивает два важных преимущества. Во-первых, повышается отказоустойчивость сети, так как любой процессор способен справиться с любой задачей, и потому отказ одного процессора не влечет за собой крах всей системы. Во-вторых, улучшается балансировка нагрузки, так как операционная система способна распределять ее среди процессоров равномерно и тем самым предотвращать появление узких мест из-за слишком частых обращений к одним процессорам и пренебрежения остальными.

                         Windows NT Server

Появление ОС Windows NT Server ознаменовало вступление корпорации Microsoft на рынок сетевых операционных систем. Windows NT Server быстро стала весьма популярной, особенно в своей значительно переработанной версии 4.0, куда включена поддержка набора системных служб Active Server, спроектированного специально для разработки интрасетей и управления ими.

Windows 2000 (переименованная версия 5.0) еще более расширяет возможности управления сетью благодаря инициативе нулевых расходов на администрирование (Zero Administration Initiative), которая снизит расходы и сложность поддержки персональных компьютеров-клиентов благодаря централизации управления клиентами и их ПО.

Windows NT — 32-разрядная многопоточная многозадачная операционная система, которая поставляется в версиях для сервера и для рабочей станции. В своем серверном воплощении Windows NT служит фундаментом пакета серверных приложений Microsoft BackOffice. Версия для рабочей станции представляет собой высокопроизводительную операционную систему, отличающуюся от Windows NT Server лишь оптимизацией для настольного компьютера.

Windows NT лучше всего «себя чувствует» на компьютерах с большим объемом памяти и дискового пространства. Ей необходимо минимум 16 Мб ОЗУ, но она работает намного быстрее и стабильнее, когда объем ОЗУ составляет 32 Мб и более. В этом отношении Windows NT аналогична играм, Windows 95 и приложениям типа Microsoft Office 97, работа которых заметно улучшается, когда объем памяти превышает минимально допустимую величину. Необходимый объем дискового пространства зависит от  платформы, на которой работает Windows NT. В системах на базе процессоров Intel она занимает на диске минимум 125 Мб, а в RISC-системах ей понадобится не менее 160 Мб. 

По части типа платформы Windows NT почти всеядна: она пригодна как для однопроцессорного сервера, почти ничем не отличающегося от Вашего настольного компьютера, так и для чуда техники с поддержкой SMP и 32 процессорами.

В большинстве сетей используются не только ПК и не только Windows, но целый конгломерат платформ и даже сетевых архитектур. Windows NT Server, как и большинство серверных операционных систем, «хорошо осведомлена» об альтернативных «укладах жизни». Поэтому она может работать как самостоятельно, так и в сотрудничестве с другими сетевыми ОС — Novell NetWare, DEC Pathworks и почтенной UNIX. Windows NT можно подключать к мэйнфреймам по протоколу IBM SNA, к сетям Macintosh с протоколами AppleShare и Apple Talk и к любым сетям на основе протоколов TCP/IP, включая, естественно, и Интернет. Windows NT Server поддерживает также компьютеры-клиенты под управлением Mac OS, OS/2, UNIX, MS-DOS и разных версий Windows (в том числе «старушки» 3.1).

Надежная и эффективная поддержка совместного использования ресурсов — важнейшая обязанность сетевой операционной системы; по степени важности с ней сопоставима только поддержка электронной почты.

2. Задание.

1. Что такое многозадачность? Многопроцессорность?

2. Назовите основные характеристики быстродействия сетевой ОС?

3. Что понимается под многопоточностью?