Сетевые и распределенные операционные системы

Сети и сетевые структуры

(слайд №6)

Использование сетей и сетевых структур имеет следующую мотивацию:

· Совместное использование ресурсов. Ресурсы, предоставляемые различными узлами (сайтами) сети, могут совместно использоваться всеми ее сайтами.

· Совместное использование и публикация файлов на удаленных сайтах. Сети позволяют пользователям публиковать информацию на удаленных сайтах для ее использования другими пользователями сети.

· Обработка информации в распределенной базе данных. С помощью сетей пользователям предоставляются удаленные и распределенные базы данных с разнообразной информацией из области бизнеса, экономики, образования, туризма и др.

· Использование удаленных специализированных устройств. Через сеть пользователи могут обращаться к специализированным устройствам, отсутствующим на их локальных компьютерах – например, принтерам.

· Ускорение вычислений – распределение загрузки. С использованием сети могут быть организованы распределенные вычисления, в которых каждый узел сети решает свою часть задачи, благодаря чему вычисления могут быть значительно ускорены.

· Надежность – обнаружение отказа машины, реинтеграция отказавшей машины. Сетевые архитектуры позволяют в случае сбоев или отказов одного из узлов сети (например, сервера) перераспределить его рабочую нагрузку на другой аналогичный узел сети и вывести дефектный узел из конфигурации сети, с целью его последующего ремонта или замены.

· Коммуникация – с помощью передачи сообщений. Сеть – удобный способ коммуникации, делового и личного общения.

По отношению к сетям, операционные системы можно разделить на сетевые ОС и распределенные ОС.

В сетевых ОС пользователи осведомлены относительно множественности машин. Доступ к ресурсам на различных машинах выполняется явно с помощью:

· Удаленного входа на соответствующую машину.

· Передачи данных с удаленной машины на локальную машину с помощью механизма FTP (File Transfer Protocol).

В распределенных ОС пользователи не осведомлены относительно множественности машин. Доступ к удаленным ресурсам осуществляется аналогично доступу к локальным ресурсам (пример – уже рассмотренная сетевая файловая система NFS). Методы использования распределенной ОС следующие:

· Миграция данных – передача данных по сети путем передачи целого файла, или передачи только тех частей данного файла, которые необходимы для выполнения непосредственно наиболее срочной задачи.

· Миграция вычислений – передача по сети вычислений, а не данных, всей остальной системе.

· Миграция процессов – исполнение процесса или его частей на удаленных машинах.

Преимущества миграции процессов:

· Балансировка загрузки – распределенное выполнение процессов в сети.

· Ускорение вычислений – процессы могут исполняться параллельно на разных машинах.

· Потребность в оборудовании – для исполнения процесса может потребоваться какой-либо конкретный процессор.

· Потребность в программном обеспечении – требуемое программное обеспечение может быть доступно только на какой-либо конкретной машине.

· Доступ к данным – процесс исполняется удаленно, вместо того, чтобы пересылать все данные на локальную машину.

При использовании ресурсов компьютеров сети пользователь сетевой ОС всегда помнит, что он имеет дело с сетевыми ресурсами и что для доступа к ним нужно выполнить некоторые особые операции. Например, отобразить удаленный разделяемый каталог на вымышленную локальную букву дисковода или поставить перед именем каталога еще и имя компьютера, на котором тот расположен. Пользователи сетевой ОС обычно должны быть в курсе того, где хранятся их файлы, и должны использовать явные команды передачи файлов для перемещения файлов с одной машины на другую.

Работая в среде сетевой ОС, пользователь, хотя и может запустить задание на любой машине компьютерной сети, всегда знает, на какой машине выполняется его задание. По умолчанию пользовательское задание выполняется на той машине, на которой пользователь сделал логический вход. Если же он хочет выполнить задание на другой машине, то ему нужно либо выполнить логический вход в эту машину, либо ввести специальную команду удаленного выполнения, в которой он должен указать информацию, идентифицирующую удаленный компьютер.

Магистральным направлением развития сетевых операционных систем является достижение как можно более высокой степени прозрачности сетевых ресурсов. В идеальном случае сетевая ОС должна представить пользователю сетевые ресурсы в виде ресурсов единой централизованной виртуальной машины. Для такой операционной системы используют специальное название - распределенная ОС.

Распределенная ОС, динамически и автоматически распределяя работы по различным машинам системы для обработки, заставляет набор сетевых машин работать как виртуальный унипроцессор. Пользователь распределенной ОС, вообще говоря, не имеет сведений о том, на какой машине выполняется его работа.

Распределенная ОС существует как единая операционная система в масштабах вычислительной системы. Каждый компьютер сети, работающей под управлением распределенной ОС, выполняет часть функций этой глобальной ОС. Распределенная ОС объединяет все компьютеры сети в том смысле, что они работают в тесной кооперации друг с другом для эффективного использования всех ресурсов компьютерной сети.