Понятия сетевой и распределенной операционных систем

Операционные системы ММВС распределенного типа(другими словами распределенных вычислительных систем – вычислительных сетей) обычно именуют «сетевыми ОС». В вычислительных сетях есть узкоспециализированные правила, описывающие типы и фор­маты сообщений, которые могут посылаться в этих сетях, также регламентирую­щие ответы на эти сообщения. К примеру, при неких обстоятельствах (скажем, перенос файла), когда сообщение Понятия сетевой и распределенной операционных систем посылается от источника адресату, адресат дол­жен отправить в ответ доказательство правильного приема сообщения. В другой си­туации доказательства в ответ отправлять не требуется. Набор обозначенных правил, при помощи которых машины ведут взаимодействие в сети, назы­вается сетевым протоколом. Понятие протокола является базовым понятием сетевых ОС, позволяющим найти и Понятия сетевой и распределенной операционных систем обрисовать определенные функции тех програмных частей операционных систем, которые отвечают за взаимодействие удаленных процессов.

Сетевые средства связи обычно строятся по мультислойному (многоуровневому) прин­ципу. Каждый уровень таковой мультислойной иерархии может взаимодейство­вать конкретно только со своими вертикальными соседями, ру­ководствуясь верно закрепленными соглашениями – вертикальными протоколами, которые принято именовать интерфейсами.

Самым нижним уровнем Понятия сетевой и распределенной операционных систем в мультислойных сетевых иерархиях является уровень, на котором реализуется настоящая физическая связь меж 2-мя узлами сети. Для обеспечения обмена физическими сигналами меж 2-мя разными узлами сети нужно, чтоб эти узлы поддерживали определенный протокол физического взаимодействия – горизонтальный протокол.

На самом верхнем уровне находятся пользовательские процессы, которые инициируют Понятия сетевой и распределенной операционных систем обмен данными. Количество и функции промежных уровней варьируются от одной системы к другой. Все схожие уровни, лежащие выше физического, виртуально обмениваются данными средством горизонтальных протоколов. Наличие таковой виртуальной связи значит, что уровень N машины 2 должен получить ту же самую информацию, которая была выслана уровнем N машины 1. Хотя в действительности эта Понятия сетевой и распределенной операционных систем информация должна была поначалу дойти сверху вниз до уровня 1 машины 1, потом передана уровню 1 машины 2 и только после чего доставлена снизу ввысь уровню N этой машины.

Всю совокупа вертикальных и горизонтальных протоколов, достаточную для организации взаимодействия удаленных процессов в вычислительных сетях, принято именовать семейством протоколов либо стеком протоколов.

Сети, построенные на Понятия сетевой и распределенной операционных систем базе различных стеков протоколов, могут быть объединены меж собой с внедрением вычислительных устройств, осуществляющих трансляцию из 1-го стека протоколов в другой.

Более совершенным и многообещающим классом ОС являются так именуемые распределенные операционные системы, которые сле­дует отличать от обычных сетевых ОС. В сетевых операционных системах для того, чтоб Понятия сетевой и распределенной операционных систем использовать ресурсы другой сетевой ВМ, юзеры должны знать о ее наличии и уметь это сделать. Любая ВМ в сети работает под управлением собственной локальной ОС, отличаю­щейся от ОС автономной ВМ наличием дополнительных сетевых средств (программной поддержкой сетевых интерфейсных устройств и устройств доступа к удаленным ресурсам), но эти дополнения су­щественно Понятия сетевой и распределенной операционных систем не меняют структуру операционной системы.

Распределенная система, напротив, снаружи смотрится как рядовая автономная система. Юзер не знает и не должен знать, где его файлы хранятся (на локальной либо удаленной ВМ), и где его про­граммы производятся. Он может вообщем не знать, подключена ли его ВМ к Понятия сетевой и распределенной операционных систем сети. Сетевые же операционные системы не делают чувства работы с единой системой, которое типично для распределенных ОС. Но при всем этом внутреннее строение распределенной операци­онной системы имеет значительные отличия от автономных систем.

В распределенных ОС к лежащей в базе системы вычислитель­ной сети должна быть добавлена некоторая общая модель Понятия сетевой и распределенной операционных систем, которая спо­собна перевоплотить огромное количество слабосвязанных ВМ в однородную «конструкцию», базирующуюся на единой концепции.

Варианты реализации распределенных

операционных сис­тем

Более удачным (по современным меркам) методом, с помо­щью которого распределенная система может достигнуть определенного уровня однородности, невзирая на различие аппаратного обеспече­ния отдельных объектов сети, является установка специального уровня программного Понятия сетевой и распределенной операционных систем обеспечения поверх сетевой операционной сис­темы. Этот уровень, именуемый промежным программным обеспечением (также связывающим либо посредническим программ­ным обеспечением), предназначен для того, чтоб скрыть ге­терогенность и распределенную природу базисного набора ВМ. Промежуточное программное обеспечение предоставляет опре­деленные структуры данных и операции, дозволяющие процессам и юзерам на Понятия сетевой и распределенной операционных систем существенно удаленных машинах однородно взаи­модействовать вместе.

Один из типов такового программного обеспечения представляет собой промежуточное программное обеспечение, основанное на документах. Обычным представителем такового подхода является основная мысль «Всемирной паутины» WWW (World Wide Web), которая состоит в том, что распределенная систе­ма должна смотреться как огромная коллекция документов, связанных Понятия сетевой и распределенной операционных систем гипер­ссылками.

Другой подход заключается в том, чтоб придать распределенной системе вид большой глобальной файловой системы. Внедрение модели файловой системы для распределенной системы озна­чает, что имеется единая глобальная файловая система с юзерами по все­му миру, способными читать и писать файлы, к которым у их есть доступ. Для Понятия сетевой и распределенной операционных систем связи процессов употребляется файловый обмен. Один процесс записывает данные в файл, а другой процесс считывает их оттуда. В данном случае может быть внедрение одной из последующих моделей:модели закачивания-скачивания и модели удаленного доступа. В первой модели чтоб получить доступ к файлу, процесс поначалу считывает его с удаленного сервера, на котором хранится Понятия сетевой и распределенной операционных систем этот файл. Если для файла разрешено только чтение, то файл читается локально для более высочайшей производительности. Если файл должен быть записан, он записывается также локально. Когда процесс завершает работу с файлом, освеженный файл отчаливает назад на сервер. В модели удаленного доступа файл остается на сервере, а клиент отправляет Понятия сетевой и распределенной операционных систем серверу команды для выполнения работы на месте. Преимущество модели закачивания-скачивания заключается в ее простоте и том факте, что перенос файла полностью эффективнее, чем перенос его по частям. К недочетам данной модели относится необходимость наличия довольно боль­шого объема памяти для хранения файла полностью локально. К тому же перенос Понятия сетевой и распределенной операционных систем файла полностью, когда требуется только его часть, представляет собой лишние расходы. В конце концов, при наличии нескольких конкурирующих юзеров воз­никает неувязка непротиворечивости файлов. Примером рассмотренного подхода является файловая система AFS (Andrew File System – файловая система, нареченная в честь спонсоров проекта ее разработки).

В последующим подходе, связанном с Понятия сетевой и распределенной операционных систем внедрением промежного программного обеспечения, предлагается именовать все, что есть в системе, объектами. При всем этом объект – это набор переменных, объединенных совместно с набором процедур доступа к ним, на­зываемых способами. Процессам не разрешается получать доступ к переменным впрямую. Заместо этого они должны вызывать способы. Примером объектного промежного программного обеспечения является разработка Понятия сетевой и распределенной операционных систем CORBA (Common Object Request Broker Architecture – архитектура распределенных объектных приложений). Разработка CORBA представляет собой систему типа клиент-сервер, в какой клиентский процесс может производить операции с объектами, расположенны­ми на серверах. Архитектура CORBA была разработана для неоднородной систе­мы, состоящей из различных аппаратных платформ и операционных Понятия сетевой и распределенной операционных систем систем. Чтоб клиент на одной платформе мог вызвать сервер на другой платформе, меж клиентом и сервером располага­ются особые программные посредники.

Еще одним известным подходом является внедрение промежного программного обеспечения, которое именуется координационным. Пример этого подхода – новенькая система связи и синхронизации Linda. В системе Linda независящие процессы разговаривают через абстрак Понятия сетевой и распределенной операционных систем­тное место так именуемых кортежей. Это место является глобальным по отно­шению ко всей системе, и процессы на хоть какой ВМ могут вставлять кортежи в место кортежей либо удалять их из него, независимо от того, как и где они хранятся. Для юзера место кортежей смотрится как большая глобальная общая память.

Другими Понятия сетевой и распределенной операционных систем примерами моделей, основанных на координации, являются модель «публикация-подписка» и система Jini.

Модель «публикация-подписка» состоит из нескольких процессов, соединенных широковещательной сетью. Каждый процесс может создавать информацию, потреблять информацию, также делать то и другое. Когда у производителя инфы есть новенькая информация, он рассылает ее всем по сети Понятия сетевой и распределенной операционных систем в виде кортежа. Это действие именуется публикацией. Каждый кортеж содержит иерархически структурированную строчку темы публикации с полями, разбитыми точками. Процессы, которых заинтересовывают определенные темы, могут подписаться на их. Чтоб подписаться на какую-либо тему, необходимо сказать ее специальному бесу кортежей, работающему на той же ВМ, что и процесс. Бес Понятия сетевой и распределенной операционных систем кортежей на каждой ВМ копирует все рассылаемые кортежи в оперативку. Потом он просматривает строчку темы сообще­ния, чтоб найти, какие из процессов заинтересованы в получении этой инфы, пересылая каждому такому процессу копию приобретенного сообщения. Кортежи также могут рассылаться по глобальным сетям.

Система Jini состоит из огромного количества самодостаточных Jini-устройств Понятия сетевой и распределенной операционных систем, каждое из которых предлагает другим устройствам одну услугу либо некоторое количество видов услуг. Jini-устройство может быть установлено в сеть и одномоментно начать предоставление услуг без сложных процедур установки. Отметим, что устройства инсталлируются не в ВМ, как в классическом случае, а конкретно в сеть.
Jini-устройство может быть не только Понятия сетевой и распределенной операционных систем лишь ВМ, но также принтером, мобильником либо другим уст­ройством с центральным микропроцессором, оперативной памятью и соединением с сетью (может быть, беспроводным). Система Jini представляет собой свободную федерацию Jini-устройств, которые могут заходить в систему и выходить из системы по собственному желанию, без централизованного управления. Когда Jini-yстройство Понятия сетевой и распределенной операционных систем желает присоединиться к федерации, оно передает по ло­кальной сети при помощи широковещания пакет с вопросом о наличии в данном районе службы поиска. Для нахождения службы поиска употребляется специаль­ный протокол обнаружения (один из тех собственных протоколов системы Jini). В качестве кандидатуры новое Jini-устройство может ожидать, пока Понятия сетевой и распределенной операционных систем не придет одно из временами рассылаемых объявлений службы поиска. Если служба поиска лицезреет, что новое устройство желает зарегистрироваться, она отправляет в ответ программку, выполняющую регистрацию. За­тем новое устройство исполняет полученную программку, связывающуюся со служ­бой поиска и регистрирующуюся в ней на некоторый установленный интервал времени, Пока не истек Понятия сетевой и распределенной операционных систем данный интервал времени, устройство может перерегистрировать­ся, если оно того пожелает. Такая схема значит, что Jini-устройство может поки­нуть систему, просто выключившись, и о существовании этого устройства систе­ма скоро забудет. Таким макаром, не требуется ни специальной процедуры выхода из системы, ни централизованного управления. Концепция регистрации на опре­деленный срок Понятия сетевой и распределенной операционных систем именуется получением аренды. Обратим внимание, что так как программка регистрации устройства загру­жается в устройство по сети, эта программка может изменяться по мере развития системы, зачем не будет нужно конфигураций аппаратного и программного обеспе­чения в самом устройстве.

Более подробное исследование строения распределенных операционных систем выхо­дит за Понятия сетевой и распределенной операционных систем рамки данного учебного пособия.

В заключении отметим, что в литературных публикациях, посвященных операционным системам, наблюдаются различные подходы к терминологии, касающейся ОС многомашинных вычислительных систем. Время от времени все операционные системы, обеспечивающие функционирование ММВС (и, а именно, вычислительных сетей), именуют распределенными, а время от времени, напротив, сетевыми. Для того, чтоб выделить Понятия сетевой и распределенной операционных систем те отличия меж сетевыми и распределенными операционными системами, которые подверглись рассмотрению в данном разделе, нередко используют термин «истинно распределенные» ОС, значение которого совпадает с принятой в реальном учебном пособии трактовкой понятия распределенных операционных систем.

Резюме

Действенным методом увеличения производительности и надежности вычислительной техники является объединение отдельных автономных Понятия сетевой и распределенной операционных систем ВМ в многомашинные вычислительные системы.

Различают два класса многомашинных вычислительных систем: ММВСсосредоточенного типа и ММВС распределенного типа (которые обычно именуют распределенными вычислительными системами либо вычислительными сетями).

Значимым различием ММВС от автономных (одно- либо многопроцессорных) ВМ будет то, что любая машина, входящая в состав ММВС, имеет свою свою оперативку. Вследствии такового строительного построения Понятия сетевой и распределенной операционных систем механизмы организации межпроцессной связи в ММВС и в автономных ВМ принципно различны. В автономных машинах базой для взаимодействия процессов служит общая разделяемая память. В ММВС при отсутствии какой бы то ни было разделяемой памяти основой межпроцессного взаимодействия служит обмен физическими пакетами данных (так именуемыми сообщениями) средством некой коммуникационной среды Понятия сетевой и распределенной операционных систем.

В более ординарном варианте системные средства обеспечения связи могут быть сведены к двум главным системным вызовам (примитивам): один – для отправки сообщения, другой – для получения сообщения. Системные вызовы могут быть блокирующими (синхронными) либо неблокирующими (асинхронными).

В более сложной форме передача сообщений укрыта от пользовате­ля под видом вызова Понятия сетевой и распределенной операционных систем удаленной процедуры RPC.Мысль вызова удаленных процедур состоит в расширении механизма передачи управления и данных снутри программки, выполняющейся на одной ВМ, на передачу управления и данных через коммуникационные каналы, связывающие различные ВМ.

Операционные системы вычислительных сетей обычно именуют сетевыми ОС. В вычислительных сетях есть узкоспециализированные правила, описывающие типы и фор Понятия сетевой и распределенной операционных систем­маты сообщений, которые могут посылаться в этих сетях, также регламентирую­щие ответы на эти сообщения. Набор таких правил, при помощи которых машины ведут взаимодействие в сети, назы­вается протоколом. Понятие протокола является базовым понятием сетевых ОС, позволяющим найти и обрисовать определенные функции тех програмных частей операционных систем, которые отвечают за Понятия сетевой и распределенной операционных систем взаимодействие удаленных процессов.

Сетевые средства связи обычно строятся по мультислойному (многоуровневому) прин­ципу. Каждый уровень таковой мультислойной иерархии может взаимодейство­вать конкретно только со своими вертикальными соседями, ру­ководствуясь вертикальными протоколами, которые принято именовать интерфейсами.

Самым нижним уровнем в мультислойных сетевых иерархиях является уровень, на котором Понятия сетевой и распределенной операционных систем реализуется настоящая физическая связь меж 2-мя узлами сети на базе горизонтального протокола физического взаимодействия. Все однообразные уровни, лежащие выше физического, виртуально обмениваются данными средством соответственных горизонтальных протоколов.

Всю совокупа вертикальных и горизонтальных протоколов, достаточную для организации взаимодействия удаленных процессов в вычислительных сетях, принято именовать семейством протоколов либо стеком протоколов. Сети, построенные Понятия сетевой и распределенной операционных систем на базе различных стеков протоколов, могут быть объединены меж собой с внедрением вычислительных устройств, осуществляющих трансляцию из 1-го стека протоколов в другой.

Более совершенным и многообещающим классом ОС являются так именуемые распределенные операционные системы. Распределенная система делает для юзера полную иллюзию того, что он работает в обыкновенной автономной системе.

В Понятия сетевой и распределенной операционных систем распределенных ОС к лежащей в базе системы вычислитель­ной сети должна быть добавлена некоторая общая модель, которая спо­собна перевоплотить огромное количество слабосвязанных ВМ в однородную «конструкцию», базирующуюся на единой концепции.

Одним из более действенных методов построения распределенных ОС является установка специального промежного уровня программного обеспечения поверх сетевой операционной Понятия сетевой и распределенной операционных систем сис­темы. Этот уровень предоставляет однородный уровень для взаимодействующих с ним приложений. Посреди разных типов про­межуточного программного обеспечения следует выделить документное, файловое, объектное и координационное. Примерами промежного программного обеспече­ния служат такие системы, как WWW, AFS, CORBA, Linda, Jini.

Контрольные вопросы и задания

1. С какими целями ВМ объединяют Понятия сетевой и распределенной операционных систем в многомашинные вычислительные системы?

2. Охарактеризуйте особенности построения и отличия ММВС сосредоточенного и распределенного типов.

3. В чем важное отличие ММВС от автономных (централизованных) ВМ?

4. Средством чего в ММВС осуществляется межпроцессное взаимодействие?

5. Представьте главные системные вызовы для отправки и получения сообщений.

6. Чем отличаются блокирующие (синхронные) системные вызовы от неблокирующих (асинхронных Понятия сетевой и распределенной операционных систем)?

7. Какие задачи появляются при организации программ с неблокирующи­ми примитивами и какие способы используются для разрешения этих заморочек?

8. В чем заключается основная мысль так именуемого вызова удаленных процедур?

9. Опишите механизмы реализации вызовов удаленных процедур.

10. Охарактеризуйте более распространенные классы отказов механизма вызова удаленных процедур и методы реакции системы на их.

11. Дайте определение Понятия сетевой и распределенной операционных систем понятиям «сетевая операционная система» и «сетевой протокол».

12. По какому прин­ципу строятся сетевые средства связи?

13. Опишите главные функции вертикальных и горизонтальных протоколов.

14. Что понимается под стеком протоколов вычислительной сети?

15. В чем отличие распределенных операционных систем от обычных сетевых ОС?

16. Охарактеризуйте более действенные методы реализации распределенных операционных Понятия сетевой и распределенной операционных систем сис­тем.

17. Приведите примеры практического построения различных типов про­межуточного программного обеспечения.


poperek-vdol-ili-po-diagonali.html
popitaemsya-obyasnit-kakie-zhe-processi-soprovozhdayut-podem-vodi-v-stakane.html
popitka-chelbira-probitsya-na-blizhnij-vostok-i-v-indiyu-1-glava.html