Сетевые, распределенные ОС

Протоколы, опирающиеся на UDP

Протоколы, опирающиеся на TCP

Выводы

UDP лучше для локальной сети, а TCP для межсетевого взаимодействия.

Уровень прикладных программ

На самой вершине архитектуры семейства протоколов TCP находится уровень прикладных программ.

Все процессы этого уровня пользуются протоколами транспортного уровня для обмена данными по сети.

TELNET (Network Terminal Protocol), Протокол сетевого терминала, разработан для удаленного доступа к компьютерам сети (remote login).

FTP (File Transfer Protocol), Протокол передачи файлов, используется для интерактивной передачи файлов между компьютерами сети.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), Простой протокол передачи почты. Основной протокол для обмена почтой, использующийся в Internet.

DNS (Domain Name Service), Служба имен доменов, или просто Служба именования. С помощью этого протокола устанавливается взаимно однозначное соответствие между IP-адресами сетевых устройств и их именами.

RIP (Routing Information Protocol), Протокол информации о маршрутизации. Маршрутизация данных (поиск путей их передачи от хоста-отправителя к хосту-получателю) в Internet является одной из важнейших функций семейства протоколов

TCP/IP. RIP используется сетевыми устройствами для обмена информацией о маршрутизации.

NFS (Network File System), сетевая файловая система. С помощью этого протокола компьютеры могут совместно использовать файлы, разбросанные по сети.

Сетевая ОС –

Мы имеем физическую сеть в которой подключенные компьютеры взаимодействуют с помощью протоколов, сетевая ОС предоставляет пользователям распределенные прикладные приложения.

Распределенная ОС –

Состоит из ядра, локализованного в рамках одного компьютера, и остальных функций распределенных по компьютерам сети.

Проблема распределения файловой системы

Операционные системы

Основные понятия

Операционная система – это комплекс программ, обеспечивающий контроль за существованием, распределением и использованием ресурсов ВС.

Любая ОС оперирует некоторым набором базовых сущностей (понятий) на основе которых строится логика функционирования системы. Например, подобными базовыми понятиями могут быть задача, задание, процесс, набор данных, файл, объект.

Программа – только текст (может быть откомпелированный)

Процесс – это совокупность машинных команд и данных, исполняющаяся в рамках ВС и обладающая правами на владение некоторым набором ресурсов.

(Существует много определений процесса. Например: элементарная программная единица, которой осуществляет управление ОС.)

Важное свойство процесса – ресурсы, которыми процесс владеет. Существуют ресурсы, которые монопольно принадлежат данному процессу, и разделяемые ресурсы, которые принадлежат одновременно 2 и более процессам.

Существует проблема организации работы процессов с разделяемыми ресурсами. (Аналог - коммунальная квартира). Для этого существуют специальные средства ОС, которые обеспечивают корректное использование ресурсов.

Возможно два варианта выделения ресурсов процессу:

1 .предварительная декларация использования тех или иных ресурсов (до начала выполнения процесса системе

предаставляется перечень ресурсов, которые будут использованы процессом);

Более строгая и более экономичная.

2.Динамическое пополнение списка принадлежащих процессу ресурсов по ходу выполнения процесса при

непосредственном обращении к ресурсу. Более гибкая. Но для нее нужна стартовая память.

Реальная схема зависит от конкретной ОС. На практике возможно использование комбинации этих вариантов.

Любая ОС должна удовлетворять набору свойств:

1.Надежность. Система должна обеспечивать надежное функционирование своих компонентов. Количество ошибок,

которые могут встретиться в системе должно стремиться к нулю.

2. Обеспечение защиты. Защита от внешних воздействий – от вирусов по сети и т.п. Должна быть возможность

ограничить доступ к информации некоторым пользователям.

3. Эффективность.

а) использование различных энергосберегающих ресурсов

б) удовлетворять определенным критериям качества функционирования ОС

в) обеспечение качества предоставляемых услуг для данного количества пользователей.

4. Предсказуемость. Система должна работать предсказуемо в нештатных ситуациях, чтобы не возникали

неразрешимые последствия.

Структура ОС.

Резидентная – постоянно находящаяся в памяти

Ядро (kernel) – резидентная часть ОС, работающая в режиме супервизора. («обычно» работает в режиме физической адресации).

API – набор функций, предоставляемых системному программисту, разрабатывающему прикладные программы, и ориентированные на организацию взаимодействия результирующей программы и вычислительной системы.

В ядре размещаются программы обработки прерываний и драйверы наиболее «ответственных» устройств. Это могут быть и физические, и виртуальные устройства. Например, в ядре могут располагаться драйверы файловой системы.

Динамически подгружаемые драйверы физических и виртуальных устройств- это драйверы, добавление которых в систему возможно «на ходу» без перекомпоновки программ ОС. Они могут являться резидентными и нерезидентными, а также могут работать как в режиме супервизора, так и в пользовательском режиме.

Системный вызов средство ОС, обеспечивающее возможность процессов обращаться к ОС за теми или иными функциями. Пример: создание/завершение процесса, создание канала взаимодействия между процессами и т.д.

При системном вызове основной исполняемый код – часть кода ядра. Вызов подпрограммы – исполняемый код не в ядре.Обычно системный вызов заменяется на специальное прерывание и потом управление передается ОС.

Монолитное ядро – ядро, которое включает в себя все возможности операционной системы, запускаются как единый процесс. Все функциональные компоненты ядра, имеют доступ ко всем внутренним файлам системы. При внесении изменений в монолитную систему все программы перекомпановываются и система перезагружается. Подсистема управления процессами: распределение памяти, планирование, взаимодействие процессов. Файловая подсистема: доступ к файлам.

Можно разделить систему на два уровня: пользовательский уровень, на котором есть штатное средство взаимодействия пользователя с системой для Unix’a. Соответственно внутри реализовано монолитное ядро. Т.е. ядро ОС Unix – это достаточно большой компонент, который собирается из разных частей (компонентов) и он включает в себя разные подсистемы: обеспечение взаимодействия процессами, управление памятью, планирование, файловую подсистему, драйверы разных устройств и т.д. и т.п. И все это является как одно единое целое, и какие-то изменения в этом монолитном большом ядре бывают достаточно трудоемки, как минимум для этого надо выполнять операцию пересборки ядра.

Микроядерная архитектура

Существует стационарное микроядро, которое обеспечивает минимальные функции ОС.

Функции микроядра: работа с адресным пространством, взаимодействие процессов, планирование.

Достоинства микроядерной архитектуры:

Единообразные интерфейсы, расширяемость, гибкость, переносимость, надежность, поддержка распределенных систем.

Недостаток – много накладных расходов, связанных с «перемещением»запроса до адресата.

Логические функции ОС

управление процессами

распределение времени ЦП, распределение ресурсов между процессами, создание и удаление процессов, межпроцессные связи, синхронизация процессов

управление ОП

ОС может реализовать различные стратегии управления ОП. Либо стратегия выделения фиксированного количества ОП под процесс, либо динамическое выделения памяти. Должен быть, соответствующий аппарат распределения памяти. Также должен быть аппарат защиты памяти.

В функции ОС также входит: размещение прикладных процессов, реализация виртуальной памяти, изоляция процессов, автоматическое размещение программ по памяти, средства для организации долгосрочного хранения информации.

планирование

Распределение квантов времени на работу с ЦП, внешними устройствами и т.п. между процессами при многопроцессном использовании

управление устройствами и ФС

Унификация способов доступа к информации, контроль доступа, управление редактированием файлов.