Сетевые операционные системы
Обзор сетевых операционных систем, их эволюция и особенности классификации. Структура файловой системы, анализ работы с ней. Серверные операционные системы ведущих производителей. Установка системы и программ в сетевой операционной системе Linux.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.10.2013 |
| Размер файла | 3,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лекционный материал
Содержание
- Тема 1. Введение. Предмет изучения и структура дисциплины. Обзор сетевых операционных систем. Эволюция операционных систем, Особенности классификаций сетевых операционных систем
- Тема 2. Структура файловой системы. Работа с файловой системой. Кэширование диска, репликация, современные архитектуры файловых систем
- Тема 3. Гетерогенность. Основные подходы к реализации взаимодействия сетей. Шлюзы. Службы именования ресурсов. Доменный подход
- Тема. 4. Серверные операционные системы ведущих производителей Windows (Microsoft), Unix, Linux, Mac OS X (Apple)
- Тема 5. Установка системы и программ в сетевой операционной системе Linux. Подготовка дискового пространства
- Тема 6. Терминал и командная строка
- Тема 7. Рабочее место пользователя. Работа с текстовыми данными. Офисные приложения: электронные таблицы, базы данных, презентации
- Тема 8. Соединение с Интернетом. Безопасность в Интернете и фильтрация данных. Настройка firewall
- Тема 9. Установка локального сервера Apache PHP MySQL для Linux.
- Тема 10. Виртуальные частные сети
- Тема 11. Сетевые технологии удаленного доступа. Удаленный узел. Дистанционное управление. Web операционные системы
- Тема 12. Сетевая информационная система
- Литература
Тема 1. Введение. Предмет изучения и структура дисциплины. Обзор сетевых операционных систем. Эволюция операционных систем, Особенности классификаций сетевых операционных систем
(1-неделя)
План:
1. Основные сведения о операционных и сетевых операционных системах
2. Обзор эволюций операционных систем
3. Классификация операционных систем.
4. Структура сетевой операционной системы
Введение
Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. Несмотря на это, пользователи, активно использующие вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
Эволюция ОС
Первый период (1945 - 1955)
Известно, что компьютер был изобретен английским математиком Чарльзом Бэбиджем в конце восемнадцатого века. Его "аналитическая машина" так и не смогла по-настоящему заработать, потому что технологии того времени не удовлетворяли требованиям по изготовлению деталей точной механики, которые были необходимы для вычислительной техники. Известно также, что этот компьютер не имел операционной системы.
Некоторый прогресс в создании цифровых вычислительных машин произошел после второй мировой войны. В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. В то время одна и та же группа людей участвовала и в проектировании, и в эксплуатации, и в программировании вычислительной машины. Это была скорее научно-исследовательская работа в области вычислительной техники, а не использование компьютеров в качестве инструмента решения каких-либо практических задач из других прикладных областей. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Об операционных системах не было и речи, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления. Не было никакого другого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных подпрограмм.
Второй период (1955-1965)
С середины 50-х годов начался новый период в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы - полупроводниковых элементов. Компьютеры второго поколения стали более надежными, теперь они смогли непрерывно работать настолько долго, чтобы на них можно было возложить выполнение действительно практически важных задач. Именно в этот период произошло разделение персонала на программистов и операторов, эксплуатационщиков и разработчиков вычислительных машин.
В эти годы появились первые алгоритмические языки, а следовательно и первые системные программы - компиляторы. Стоимость процессорного времени возросла, что потребовало уменьшения непроизводительных затрат времени между запусками программ. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий.
Третий период (1965-1980)
Следующий важный период развития вычислительных машин относится к 1965-1980 годам. В это время в технической базе произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что дало гораздо большие возможности новому, третьему поколению компьютеров.
Для этого периода характерно также создание семейств программно-совместимых машин. Первым семейством программно-совместимых машин, построенных на интегральных микросхемах, явилась серия машин IBM/360. Построенное в начале 60-х годов это семейство значительно превосходило машины второго поколения по критерию цена/производительность. Вскоре идея программно-совместимых машин стала общепризнанной.
Программная совместимость требовала и совместимости операционных систем. Такие операционные системы должны были бы работать и на больших, и на малых вычислительных системах, с большим и с малым количеством разнообразной периферии, в коммерческой области и в области научных исследований. Операционные системы, построенные с намерением удовлетворить всем этим противоречивым требованиям, оказались чрезвычайно сложными "монстрами". Они состояли из многих миллионов ассемблерных строк, написанных тысячами программистов, и содержали тысячи ошибок, вызывающих нескончаемый поток исправлений. В каждой новой версии операционной системы исправлялись одни ошибки и вносились другие.
Однако, несмотря на необозримые размеры и множество проблем, OS/360 и другие ей подобные операционные системы машин третьего поколения действительно удовлетворяли большинству требований потребителей. Важнейшим достижением ОС данного поколения явилась реализация мультипрограммирования. Мультипрограммирование - это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок оперативной памяти, называемый разделом.
Другое нововведение - спулинг (spooling). Спулинг в то время определялся как способ организации вычислительного процесса, в соответствии с которым задания считывались с перфокарт на диск в том темпе, в котором они появлялись в помещении вычислительного центра, а затем, когда очередное задание завершалось, новое задание с диска загружалось в освободившийся раздел.
Наряду с мультипрограммной реализацией систем пакетной обработки появился новый тип ОС - системы разделения времени. Вариант мультипрограммирования, применяемый в системах разделения времени, нацелен на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины.
Четвертый период (1980 - настоящее время)
Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС). В эти годы произошло резкое возрастание степени интеграции и удешевление микросхем. Компьютер стал доступен отдельному человеку, и наступила эра персональных компьютеров. С точки зрения архитектуры персональные компьютеры ничем не отличались от класса миникомпьютеров типа PDP-11, но вот цена у них существенно отличалась. Если миникомпьютер дал возможность иметь собственную вычислительную машину отделу предприятия или университету, то персональный компьютер сделал это возможным для отдельного человека.
Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки "дружественного" программного обеспечения, это положило конец кастовости программистов.
На рынке операционных систем доминировали две системы: MS-DOS и UNIX. Однопрограммная однопользовательская ОС MS-DOS широко использовалась для компьютеров, построенных на базе микропроцессоров Intel 8088, а затем 80286, 80386 и 80486. Мультипрограммная многопользовательская ОС UNIX доминировала в среде "не-интеловских" компьютеров, особенно построенных на базе высокопроизводительных RISC-процессоров.
В середине 80-х стали бурно развиваться сети персональных компьютеров, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС.
В сетевых ОС пользователи должны быть осведомлены о наличии других компьютеров и должны делать логический вход в другой компьютер, чтобы воспользоваться его ресурсами, преимущественно файлами. Каждая машина в сети выполняет свою собственную локальную операционную систему, отличающуюся от ОС автономного компьютера наличием дополнительных средств, позволяющих компьютеру работать в сети. Сетевая ОС не имеет фундаментальных отличий от ОС однопроцессорного компьютера. Она обязательно содержит программную поддержку для сетевых интерфейсных устройств (драйвер сетевого адаптера), а также средства для удаленного входа в другие компьютеры сети и средства доступа к удаленным файлам, однако эти дополнения существенно не меняют структуру самой операционной системы.
Классификация ОС
Операционные системы могут различаться особенностями реализации внутренних алгоритмов управления основными ресурсами компьютера (процессорами, памятью, устройствами), особенностями использованных методов проектирования, типами аппаратных платформ, областями использования и многими другими свойствами.
Ниже приведена классификация ОС по нескольким наиболее основным признакам.
Особенности алгоритмов управления ресурсами
От эффективности алгоритмов управления локальными ресурсами компьютера во многом зависит эффективность всей сетевой ОС в целом. Поэтому, характеризуя сетевую ОС, часто приводят важнейшие особенности реализации функций ОС по управлению процессорами, памятью, внешними устройствами автономного компьютера. Так, например, в зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором, операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживающие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.
Поддержка многозадачности. По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:
· однозадачные (например, MS-DOS, MSX) и
· многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95).
Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предоставления пользователю виртуальной машины, делая более простым и удобным процесс взаимодействия пользователя с компьютером. Однозадачные ОС включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.
Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, таких как процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства.
Поддержка многопользовательского режима. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на:
· однопользовательские (MS-DOS, Windows 3. x, ранние версии OS/2);
· многопользовательские (UNIX, Windows NT).
Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской, и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.
Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачности можно выделить две группы алгоритмов:
· невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3. x);
· вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, UNIX).
Основным различием между вытесняющим и невытесняющим вариантами многозадачности является степень централизации механизма планирования процессов. В первом случае механизм планирования процессов целиком сосредоточен в операционной системе, а во втором - распределен между системой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление операционной системе для того, чтобы та выбрала из очереди другой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей многозадачности решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимается операционной системой, а не самим активным процессом.
Поддержка многонитевости. Важным свойством операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями).
Многопроцессорная обработка. Другим важным свойством ОС является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами.
В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2. x фирмы Sun, Open Server 3. x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.
Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по способу организации вычислительного процесса в системе с многопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметричные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные задачи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.
Выше были рассмотрены характеристики ОС, связанные с управлением только одним типом ресурсов - процессором. Важное влияние на облик операционной системы в целом, на возможности ее использования в той или иной области оказывают особенности и других подсистем управления локальными ресурсами - подсистем управления памятью, файлами, устройствами ввода-вывода.
Специфика ОС проявляется и в том, каким образом она реализует сетевые функции: распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам, передача сообщений по сети, выполнение удаленных запросов. При реализации сетевых функций возникает комплекс задач, связанных с распределенным характером хранения и обработки данных в сети: ведение справочной информации о всех доступных в сети ресурсах и серверах, адресация взаимодействующих процессов, обеспечение прозрачности доступа, тиражирование данных, согласование копий, поддержка безопасности данных.
Особенности аппаратных платформ
На свойства операционной системы непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди перечисленных типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные. В любом случае специфика аппаратных средств, как правило, отражается на специфике операционных систем.
Очевидно, что ОС большой машины является более сложной и функциональной, чем ОС персонального компьютера. Так в ОС больших машин функции по планированию потока выполняемых задач, очевидно, реализуются путем использования сложных приоритетных дисциплин и требуют большей вычислительной мощности, чем в ОС персональных компьютеров. Аналогично обстоит дело и с другими функциями.
Сетевая ОС имеет в своем составе средства передачи сообщений между компьютерами по линиям связи, которые совершенно не нужны в автономной ОС. На основе этих сообщений сетевая ОС поддерживает разделение ресурсов компьютера между удаленными пользователями, подключенными к сети. Для поддержания функций передачи сообщений сетевые ОС содержат специальные программные компоненты, реализующие популярные коммуникационные протоколы, такие как IP, IPX, Ethernet и другие.
Многопроцессорные системы требуют от операционной системы особой организации, с помощью которой сама операционная система, а также поддерживаемые ею приложения могли бы выполняться параллельно отдельными процессорами системы. Параллельная работа отдельных частей ОС создает дополнительные проблемы для разработчиков ОС, так как в этом случае гораздо сложнее обеспечить согласованный доступ отдельных процессов к общим системным таблицам, исключить эффект гонок и прочие нежелательные последствия асинхронного выполнения работ.
Другие требования предъявляются к операционным системам кластеров. Кластер - слабо связанная совокупность нескольких вычислительных систем, работающих совместно для выполнения общих приложений, и представляющихся пользователю единой системой.
Наряду со специальной аппаратурой для функционирования кластерных систем необходима и программная поддержка со стороны операционной системы, которая сводится в основном к синхронизации доступа к разделяемым ресурсам, обнаружению отказов и динамической реконфигурации системы.
Одной из первых разработок в области кластерных технологий были решения компании Digital Equipment на базе компьютеров VAX. Недавно этой компанией заключено соглашение с корпорацией Microsoft о разработке кластерной технологии, использующей Windows NT. Несколько компаний предлагают кластеры на основе UNIX-машин.
Наряду с ОС, ориентированными на совершенно определенный тип аппаратной платформы, существуют операционные системы, специально разработанные таким образом, чтобы они могли быть легко перенесены с компьютера одного типа на компьютер другого типа, так называемые мобильные ОС.
Наиболее ярким примером такой ОС является популярная система UNIX. В этих системах аппаратно-зависимые места тщательно локализованы, так что при переносе системы на новую платформу переписываются только они.
Средством, облегчающем перенос остальной части ОС, является написание ее на машинно-независимом языке, например, на С, который и был разработан для программирования операционных систем.
Структура сетевой операционной системы
Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети в значительной степени автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. В узком смысле сетевая ОС - это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.
Рис.1.1 Структура сетевой ОС
В сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей (рисунок 1.1):
Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами в мультипроцессорных машинах, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.
Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, что необходимо для их совместного использования; ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам.
Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования - клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме, а передается в сеть в другой форме, соответствующей требованиям сервера. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.
Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., то есть является средством транспортировки сообщений.
Вопросы для самоконтроля:
1. Из скольки периодов состоит эволюция операционных систем?
2. Структура сетевой операционной системы?
3. Классификация операционных систем?
4. Особенности аппаратных платформ?
Тема 2. Структура файловой системы. Работа с файловой системой. Кэширование диска, репликация, современные архитектуры файловых систем
(2-неделя)
План:
1. Файловые службы и журналируемые файловые системы
2. Понятие файловых систем семейства Windows NTFS
3. Понятие файловых систем Linux
Файловые службы - это термин, применяемый при описании доступа к файлам удаленной системы. Большинство организаций использует сетевое хранилище общедоступных данных, включая домашние каталоги, файлы подразделений и файлы ресурсов компании. Сетевое хранилище должно быть защищено от несанкционированного доступа с помощью систем управления доступом; данные должны быть защищены от утери или повреждения созданием их резервных копий, при использовании должны соответствовать требованиям конечных пользователей к производительности и быть оптимально структурированными для обеспечения возможности их пополнения. При наличии многих типов файловых служб в Linux Samba является наиболее реальным решением поддержки клиентов Windows на сервере Linux. Сложностью такого преобразования является незаметность переноса данных, совместно используемых ресурсов и списков контроля доступа (ACL) с одновременным обеспечением высокой степени их производительности и защиты.
Понятие файловых систем Windows
Файловые службы обеспечивают сетевой доступ к данным, хранящимся в файловых системах. Каждый тип файловой системы имеет свои особенности и ограничения, влияющие на способ совместного использования данных файловыми службами.
Современная операционная система (OS) Microsoft предлагает локальную совместимость с файловыми системами FAT16, FAT32, NTFS4 и NTFS5, а также возможность коллективного использования файлов этих систем по сети по протоколу, называемому Общим протоколом доступа к файлам Интернет (CIFS). В данном разделе подробно рассматриваются указанные файловые системы с выделением преимуществ и особенностей каждой, а также приводится история развития файловых систем корпорацией Microsoft.
Зачем нужны файловые системы? Поверхности дисковых носителей разделены на адресные ячейки (секторы). Разделы на дисках можно создавать группированием секторов. Когда файловая система форматирует раздел, она делает попытку определения структурирования, записи, обнаружения данных, доступа к ним и их проверки в рамках секторов разделов.
Понятие о файловых системах семейства Windows FAT
Раздел, отформатированный одной из файловых систем семейства FAT (File Allocation Table, Таблица размещения файлов), объединяет секторы в кластеры, причем каждый файл занимает один кластер. Для всех систем FAT существует максимальное количество кластеров в разделе. Это количество рассчитывается по количеству битов, использованных для адресации разделов кластера, за вычетом нескольких резервных битов. По мере увеличения объемов жестких дисков на них появляется больше секторов. Для создания раздела большего размера (но всему диску) кластер должен содержать большее количество секторов. Очень большой объем дискового пространства расходуется впустую, если размер файла меньше размера кластера (секторы на диске остаются неиспользованными).
Инструкция
Кроме этого, существует ограничение на размер каждого кластера. Для того, чтобы использовался весь объем большого жесткого диска, необходимо создать множество разделов и помнить, какой из них содержит сохраненные данные.
Инструменты и ограничения
По умолчанию FAT сохраняет резервную копию таблицы FAT в заголовке раздела, в FAT32 для ускорения доступа эту опцию можно отключить. Всем версиям FAT недостает концепции владельца файла и управления доступом, файловых блокировок и избыточности, кроме того, они легко фрагментируются.
FAT поддерживает некоторые основные атрибуты файлов, например: "только чтение", "скрытый", "системный файл", "метка тома", "подкаталог" и "архив". Для именования файлов, сохраненных в разделе FAT12 или FAT16, существуют три правила.
1. Имя состоит из префикса длиной до восьми символов, за которым следует точка и суффикс из трех символов (т.е., myjiles. txt). (Наличие точки и суффикса, также называемого расширением, не является обязательным, - примеч. науч. ред. )
2. Имя файла должно начинаться с буквы или цифры.
3. Регистр букв не сохраняется.
VFAT/FAT32, как и FAT16, имеет ограничение на размер файловой системы в 2.0 Гб, но с добавлением трех усовершенствований:
1. Поддержка длинных имен файлов (до 255 символов, включая пробелы и многоточия; регистр написания сохраняется, но не учитывается).
2. Повышенная производительность с помощью <<32-битного доступа в защищенном режиме".
3. Повышенные возможности управления; дисковые блокировки в "эксклюзивном режиме" для доступа программы к файлу. Виртуальная таблица размещения файлов (VFAT) /FAT32 предлагает следующие преимущества:
· Использование 32 бит на каждую запись FAT и меньший размер кластера для увеличения максимального размера файловой системы до 32 Гб.
· Каждый отдельный файл занимает один кластер; небольшой файл с меньшим размером кластера меньше пространства тратит впустую.
· Расширение к VFAT, которое имеет те же самые ограничения на имя файла, что и VFAT.
· Доступны утилиты для преобразования VFAT в FAT32 за одну операцию.
· Разделы FAT32 - больше 32 Гб, подготавливаются другими операционными системами и используются Windows.
Windows NT может использовать кластер 64 Кбит и кластер 64 Кбит, расширяющий максимальный размер файловой системы до 4 Гб на раздел VFAT.
При файловой системе FAT сетевые списки контроля совместного доступа (ACL) ограничены полным контролем, изменением и чтением.
В 1988 году появилась FAT16, которая использовалась с версиями DOS от 4.0, Windows Зх, Windows 95 OEM SRI, Windows ME и Windows NT. К 1995 году появилась
VFAT, которую можно было использовать с Windows Зх, Windows 95 OEM SRI, Windows ME и Windows NT. Около 1998 года появилась FAT32, которую можно было использовать с Windows 95 OEM SR2, Windows ME, Windows 2000 и Windows XP.
Понятие файловых систем семейства Windows NTFS
В систему Windows NT4 разработчики Microsoft включили более сложную файловую систему под названием NTFS. В NTFS применяется Главная файловая таблица (Master file table, MFT) для отслеживания каждого файла в разделе с дескриптором защиты (защита и полномочия) для каждого файла. Каждый дескриптор защиты содержит Системный список контроля доступа (SACL) для аудита и Список разграничительного контроля доступа (DACL), влияющий на доступ к файлу. Каждая запись управления доступом состоит из идентификатора (ID) пользователя или группы, а также из полномочия, предоставленного этому идентификатору. Идентификатор может принадлежать пользователю в локальном или доверяемом домене либо учетной Записи хоста. Полномочия NTFS напрямую влияют на доступ к локальной файловой системе и сравниваются с полномочиями на коллективное использование в ACL файлов для определения эффективности доступа к совместному ресурсу. Сообщение "В доступе отказано" (No Access) блокирует любой доступ к файлу или каталогу и имеет преимущество над всеми полномочиями (локальными или коллективными). При передаче пользователям полномочий типа "Полное управление" (Full Control) убедитесь, что они понимают методику расчета действительных полномочий на коллективное использование ресурса:
1. Проведите проверку на наличие сообщения "NO ACCESS".
2. Проверьте SHARE ACL с самой высокой степенью разрешения доступа (они являются членами всех групп).
3. Проверьте FILE ACL с самой высокой степенью разрешения доступа (они являются членами всех групп).
Действительные полномочия на пользование сетью являются самыми строгими из полномочий FILE и SHARE. Версия 1.1 NTFS (или версия 40) может использоваться в NT4, Windows 200x, a XP. NTFS 4.0 предлагает следующие преимущества по сравнению с FAT:
Более эффективное распределение дискового пространства.
ACL (множественные пользователи и группы и множественные уровни доступа).
Шесть групп полномочий: доступ запрещен, просмотр, чтение, добавление, добавление и чтение, изменение и полный контроль.
Статичную модель наследования ACL, где новые файлы наследуют из папок, в которых они находятся.
Поддержку файлов очень большого размера (один файл может занимать целый раздел).
Журнал вносимых в файловую систему изменений (для аудита).
Пониженную фрагментацию (по сравнению с FAT), но она по-прежнему имеет место.
Поддержку имен файлов, состоящих из 255 символов, с учетом регистра набора.
С появлением Windows 2000 стала доступной NTFS 1.2 (или NTFS 5.0), которую можно использовать с NT 4.0 SP4b, Windows 2000 и ХР. Для доступности новых функций защиты NTFS 5.0 на NT4 SP4b необходимо установить Программу-диспетчер конфигурации защиты (Security Configuration Manager, SCM). Если к системе Windows 2000 подключен раздел NTFS 4.0, то он преобразуется в раздел NTFS 5.0 со следующими усовершенствованиями:
Точки повторного использования (Reparse Points) Объект, состоящий из метаданных, и фильтр-приложение (программа), сохраненные в соответствующем файле или каталоге файловой системы. При доступе к файлу метаданные передаются через фильтр, изменяя доступ к файлу. Один файл или каталог может иметь несколько точек повторного использования. Существуют встроенные точки повторного использования, и приложение, поддерживающее NTFS 5.0, может создать:
· Символические ссылки Указатели на реальный путь к файлу.
· Узловые (junction) точки Символические ссылки на каталог.
сетевая операционная система программа
· Точки подключения тома Символические ссылки на точки подключения.
Сервер удаленного сохранения Управляет перемещением файлов в автономный или близкий к автономному режим сохранения; оставляет точку монтирования для обратного получения файла.
Новая методология защиты и присвоения полномочий (динамическое наследование) При изменении ACL родительского каталога динамическое наследование полномочий позволяет подкаталогам наследовать эти изменения.
Унаследованные полномочия и полномочия, настроенные вручную, поддерживаются раздельно. Одним из недостатков является то, что динамическое наследование усиливает нагрузку на процессор/память в большей степени, нежели статическое наследование. Элемент управления "No Access" был удален, поскольку были добавлены элементы управления "allow" (разрешить) и "deny" (отказать). Для присвоения полномочий существуют тринадцать атрибутов: Traverse Folder/Execute file (перейти в папку/выполнить файл), List Folder/Read Data (просмотреть содержимое папки /считать данные), Read Attributes (считать атрибуты), Read Extended Attributes (считать расширенные атрибуты), Create Files/Write Data (создать файлы/записать данные), Create Folders/AppendData (создать папки/добавить данные), Write Attributes (записать атрибуты), Write Extended Attributes (записать расширенные атрибуты), Delete Subfolders and Files (удалить подкаталоги и файлы), Delete Read Permissions (удалить полномочия чтения), Change Permissions (изменить полномочия) и Take Ownership (принять владение). При определении действительных полномочий следует учитывать следующие новые правила:
· "Настроенный вручную" имеет приоритет выше, чем "унаследованный".
· "Разрешить" имеет приоритет выше, чем "отказать".
· "Унаследованный родителем" имеет приоритет выше, чем "унаследованный "дедом".
Журналы изменений Регистрация всех операций файловой системы с 64-битным порядковым номером обновления. Фактические измененные данные не сохраняются.
Шифрование Данная опция, называемая Зашифрованной файловой системой (Encrypting File System, EFS), сохраняет данные в шифрованном формате. Операционная система создает 128-битовые (или 40-битовые) открытые/секретные ключи; кодирование выполняется с помощью открытого ключа, а декодирование - с помощью секретного ключа. Операции кодирования являются частью операционной, а не файловой системы. Методы EFS являются частью "жестких" и "мягких" дисковых квот NTFS 5.0, основанных на пользователях, группах и глобальных условиях.
Поддержка разреженных файлов Для данных с длинными последовательностями нулей на диск записываются только ненулевые данные, вместе с информацией о местах вставки нулей. После сохранения в таком виде файл необратимо изменяется, и его нельзя преобразовать в первоначальную форму.
Драйвер ядра операционной системы Linux поддерживает NTFS в режиме "только для чтения". Поддержка режима "чтение-запись" достигается через специальные функции эмулятора Wine. Драйвер ядра Linux был создан на основе информации, полученной в ходе инженерного анализа, чтобы позволить Linux-системам подключать и читать файловые системы NTFS. На время написания данной книги драйвер позволял записывать файлы того же размера, что и имеющиеся на диске, однако Windows NT, Windows 2000 и Windows XP при перезагрузке обычно требуют проверки диска (CHKDSK) для устранения повреждений, нанесенных драйвером. С другой стороны, проект Captive предлагает модули для доступа к чтению и записи разделов NTFS с помощью эмуляции ядра Microsoft Windows NT в Wine путем повторного использования одной из исходных частей ntoskrnl. exe ReactOS и драйвера ntfssys Microsoft Windows. Это надежный способ доступа к файловой системе NTFS, требующий NTFSPROGS vl.8.0 (группа утилит NTFS, основанных на совместно используемой библиотеке), которая, в свою очередь, требует GLIBC v2.3 (библиотека GNU/Hurd и GNU/Linux). Домашняя страница проекта доступна на сайте: www.jankratochvil.net/project/captive/CVS.html. pl.
Поскольку большинство переносов сетевых файловых служб осуществляется копированием файлов по сети в новый сервер Linux, потребность в драйвере NTFS для Linux невелика. Однако в случаях с большими объемами дисковых данных (измеряемыми в терабайтах) сетевое копирование может занять целый день, даже при очень большой скорости передачи. В таких ситуациях гораздо проще временно установить на машину с системой Linux диски, отформатированные под NTFS, и выполнить копирование локально.
Понятие файловых систем Linux
Помимо поддержки FAT и NTFS (в основном чтение-запись) Linux также поддерживает множество других файловых систем. Кроме прочих ядро 2,6 самостоятельно поддерживает вторую и третью расширенные файловые системы (ext2/3) и ReiserFS. Поскольку ext2/3 и ReiserFS - наиболее широко используемые в Linux файловые системы - о них и пойдет речь в данном разделе.
Ext2/3 и ReiserFS имеют много общих атрибутов. Каждый файл и каталог имеют адрес на диске, называемый индексным дескриптором (inode1). Обе системы поддерживают концепцию жестких и мягких (символических) ссылок, где с помощью значения inode можно создать имя файла, указывающее на имя другого файла (функционально они напоминают ссылки в Windows). Мягкая ссылка - это файл, содержащий inode-адрес файла, в котором хранится inode на данные. Жесткая ссылка - это второй файл, содержащий inode целевых данных. Ext2/3 и ReiserFS - это иерархические системы, в которых каждый файл или каталог сохраняются в каталоге с именем "/" или "корень", представляющем собой вершину дерева файловой системы.
В файле Linux /etc/fstab (таблица файловой системы) перечислены файловые системы, точки и параметры монтирования, которые синтаксически анализируются при загрузке системы. При монтировании файловой системы в файп/etc/mtab (таблица монтирования) добавляется строка, "чистый" бит в заголовке раздела считывается, после чего устанавливается на "0>>. При размонтировании (например, в момент остановки системы)"чистый" бит устанавливается на "1". Если во время процесса загрузки "чистый" бит не установлен на "1", то раздел называется "грязным", и для проверки на предмет ошибок файловая система обрабатывается специальными программами. Эти программы (fsck,fsck. ext2 и fsck. reiserfs) проверяют "достоверность" данных и метаданных на диске. Файловая система называется "непротиворечивой", если каждый блок данных либо принадлежит одному inode, либо не принадлежит никому. Блоки данных, принадлежащие более чем одному inode, считаются ошибочными, или "противоречиями", на диске и представляют собой утерянные или поврежденные данные. Если операция "записи" прошла не полностью успешно, могут быть утеряны данные в файле либо повреждена информация о связи "блок данных-файл>>.
Понятие Ext2/3
Ext2 была первой используемой Linux файловой системой, построенной на базе файловой системы Minix. (Исторически первой файловой системой была ext (расширенная файловая система), a Ext2 является ее второй, улучшенной версией, - примеч. науч. ред?) Она обеспечивает раздельные уровни доступа для пользователя, группы и "остального мира" ("other"), а также обеспечивает управление доступом к операциям 1 node, или inode - структура данных в файловой системе, в которой сохраняется основная информация о файле, каталоге или другом объекте файловой системы.
Файловые службы
read (чтение), write (запись) и execute (выполнение). Имена файлов чувствительны к регистру набора и имеют максимальную длину в 255 символов. Максимальный размер раздела или файла в разделе составляет 4 Тб. Одним из недостатков Etx2 является то, что файлы в файловой системе могут быть легко повреждены при некорректном выходе (например, при внезапном отключении питания), и это требует вмешательства пользователя при перезагрузке, включающей в себя продолжительные проверки дисков программой проверки файловой системы (file system check, FSCK), при работе с которой необходимо участие пользователя. Когда файл повреждается, он может исчезнуть или оказаться содержащим ноль байтов. Если такое происходит с критичным системным файлом, то при загрузке системы могут возникнуть проблемы.
Изначально Ext3 разработана доктором Стефаном Твиди (Stephen Tweedie) в Red Hat. Она была добавлена в ядро версии 2.4.15, но сейчас уже используется с версией 2.4.16 или более поздними. Ext3 можно рассматривать как файловую систему Ext2, но с поддержкой журналирования. Для использования Ext3 программа должна быть скомпилирована в ядро и иметь установленный набор e2fsprogs. Ext3 предлагает следующие три режима ведения журналов, установленные в файл /etc/fstab:
Journal (журнал) Регистрирует данные файла и изменения метаданных. Это наиболее медленный режим.
Ordered (упорядоченный) Регистрирует изменения метаданных файла и выполняет обновления данных на диске до обновления метаданных. Это режим по умолчанию.
Write Back (обратная запись) Регистрирует метаданные, без проверки изменений данных на диске. Это наиболее быстродействующий режим.
Преобразования файловой системы между ext2 и ext3 не требуют резервирования и восстановления данных, как во время преобразований в других системах. Для преобразования Ext2 в Ext3 добавьте журнал:
/sbin/tune2fs - о <partition>
Для преобразования Ext3 в Ext2 удалите функцию журналирования файловой системы. Например:
tune2fs - 0 ~has_journal <partition>
В преобразовании обратно в Ext2 необходимости нет, потому что файловую систему Ext3 можно смонтировать как Ext2 или Ext3. Как только Ext2 преобразована в Ext3, необходимо отредактировать /etc/fstab для того, чтобы программа FSCK не выполняла проверки достоверности данных. Поскольку имеется журнал, теоретически для поддержания непротиворечивости системы чистый бит не требуется. В записи /etc/fstab измените последний столбец на 0, во избежание проверки достоверности данных.
/dev/hda2 /data ext2 defaults 1 2
/dev/hda2 /data ext3 defaults 1 0_
Понятие о ReiserFS
На базе исследований Ханса Райзера (Hans Reiser) в 2001 году система ReiserFS была добавлена в ядро Linux 2.4 На время написания книги с большинством дистрибутивов Linux поставлялась версия 3 ReiserFS, но уже существовала версия 4. Домашняя страница этой файловой системы расположена на сайте компании Naming System Venture (www.namesys.com). Версии сохраняют обратную совместимость друг с другом, и при прямом преобразовании одной версии (путем монтирования с опцией <-о conv") утилиты предыдущих версий работать не будут. Опция "resize=<NUMBER>", доступная
Файловые службы в момент перемонтирования, обеспечивает расширение разделов без необходимости резервирования или восстановления данных; при этом уменьшать размеры разделов нельзя. Это - по-настоящему журналируемая файловая система, в которой ведется учет транзакций и транзакций метаданных с "повторным" и "обратным" восстановлением работоспособности системы. Последовательность технологических операций - следующая:
1. Планирование транзакции (при сбое Шага 1 информация для записи теряется).
2. Выполнение транзакции (при сбое Шага 2 система может повторно воспроизвести транзакцию или удалить ее).
3. Отметка завершения транзакции (при сбое Шага 3 система будет рассматривать сбой Шага 2).
Если файловая система оставлена "грязной" (после отключения питания), для проверки непротиворечивости и, при необходимости, повторного воспроизведения вместо запуска "долгоиграющей" программы FSCK, анализируется журнал. При этом сокращается время простоя и снижается вероятность повреждений.
ReiserFS организует файловую систему в двух областях: данные и система. Область данных состоит из каталогов, файлов и метаданных файлов, сформированных как структура данных типа "сбалансированное дерево" (в версии 3) или "танцующее дерево" (версия 4). При структуре сбалансированного дерева для отдельно взятого файла данные и метаданные можно сохранить на диске рядом с целью минимизации перемещений считывающей головки и, соответственно, повышения скорости считывания. Поиск файла в разделе с помощью структуры "сбалансированного дерева" происходит быстрее, чем способом Ext2/3, а с помощью структуры "танцующего дерева" - еще быстрее. При использовании метода сохранения точного числа блоков меньше пространства расходуется впустую, чем при использовании поблочного распределения в Ext2/3. Системная область ReiserFS состоит из суперблока, журнала и битовой карты. Журнал ReiserFS может "лечить" испорченные блоки в области данных, но не в системной области. Последняя, как правило, не повреждается, но и ее можно починить путем перестройки суперблока или дерева. Например:
/sbin/reiserfsck - fix-fixable - rebuild-sb /dev/hda2)
/sbin/reiserfsck - fix-fixable - rebuild-tree /dev/hda2)
Ядра в версиях до 2.4.7 сталкивались с проблемами с совместно используемыми NFS разделами ReiserFS, включая повреждения и сбой операций записи, однако на данном этапе эти проблемы решены. Поначалу сообщалось о проблемах с программными RAID-массивами (Redundant Array of Independent Disks - матрица независимых дисковых накопителей с избыточностью), однако аппаратные RAID всегда работали удовлетворительно. Нормального функционирования программного RAID можно добиться с помощью комбинации JFS и ReiserFS.
Версия 4 ReiserFS, самая быстродействующая файловая система, является атомарной (не имеют места повреждения транзакций), предлагает более эффективное хранение 102 файлов (заменой алгоритма сбалансированного дерева на танцующее), имеет возможность расширения подключаемыми модулями и является кодом военного уровня (разнообразные проверки предшествуют фактическому входу в каждую функцию).
В отличие от ext2 и ext3, для ReiserFS доступны многие параметры ядра для компилирования нового ядра (здесь не описывается) для активизации особых функций файловой системы. Для включения поддержки ReiserFS в ядре установите CONFIG_REISERFS FS на "у"; для сборки в виде модуля - на "т". Если CONFIG_REISERFS_CHECK установлена на "у", то файловая система будет работать в режиме отладки с возможностью осуществления любой проверки (медленнее); именно поэтому обычной установкой является "п". При установке CONFIG_REISERFS_PROC_INFO на "у" будет создано большее по размеру ядро или модуль, потребуется больший объем памяти ядра и статистика файловой системы будет сохраняться в/proc/fs/reiserfs. Также доступен патч (заплатка) ядра, добавляющий опцию под названием CONFIG_REISERFS_RAW. Ее установка на "у" обеспечит сырой доступ к внутреннему дереву ReiserFS в обход файловой системы. Дополнительная информация поставляется вместе с исходными текстами ядра в Documentation/filesystems/reiserfs_raw. txt. Опция ядра REISERFS_HANDLE_BADBLOCKS превращается в таковую при редактировании источника ядра и включении/lmux/reiserfsjs. h, используемой для обнаружения и пометки испорченных блоков на смонтированном разделе ReiserFS.
Вопросы для самоконтроля:
1. Структура файловой системы.
2. Файловые системы в Windows. Особенности и недостатки.
3. Журналируемые файловые системы в Linux
4. Файловые системы ext2 и ext3и ReiserFS
Тема 3. Гетерогенность. Основные подходы к реализации взаимодействия сетей. Шлюзы. Службы именования ресурсов. Доменный подход
(3-4 неделя)
План:
1. ОС для рабочих групп и ОС для сетей масштаба предприятия
2. Шлюзы. Интернет и сетевые шлюзы
3. Система доменных имен
4. Рекурсивные и нерекурсивные запросы в DNS
ОС для рабочих групп и ОС для сетей масштаба предприятия
Сетевые операционные системы имеют разные свойства в зависимости от того, предназначены они для сетей масштаба рабочей группы (отдела), для сетей масштаба кампуса или для сетей масштаба предприятия.
Сети отделов - используются небольшой группой сотрудников, решающих общие задачи. Главной целью сети отдела является разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы. Сети отделов обычно не разделяются на подсети.
Сети кампусов - соединяют несколько сетей отделов внутри отдельного здания или внутри одной территории предприятия. Эти сети являются все еще локальными сетями, хотя и могут покрывать территорию в несколько квадратных километров. Сервисы такой сети включают взаимодействие между сетями отделов, доступ к базам данных предприятия, доступ к факс-серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам.
...Подобные документы
Серверные операционные системы, их особенности и сферы применения. Функции и ресурсы операционной системы Windows Server 2003. Сервер как программный компонент вычислительной системы. Аппаратные и серверные решения. Минимальные системные требования.
презентация [1005,9 K], добавлен 05.12.2013Эволюция и классификация ОС. Сетевые операционные системы. Управление памятью. Современные концепции и технологии проектирования операционных систем. Семейство операционных систем UNIX. Сетевые продукты фирмы Novell. Сетевые ОС компании Microsoft.
творческая работа [286,2 K], добавлен 07.11.2007Понятие операционной системы. История ее создания и развития. Разновидности современных операционных систем. Основные функции ОС общего и специального назначения. Вычислительные и операционные системы, их функции. Генерация операционной системы.
курсовая работа [46,8 K], добавлен 18.06.2009Основные классификации операционных систем. Операционные системы семейства OS/2, UNIX, Linux и Windows. Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы. Пользовательский интерфейс и сетевые операции. Управление оперативной памятью.
реферат [22,8 K], добавлен 11.05.2011Требования, предъявляемые с сетевым операционным системам. Принцип работы Windows Server 2008, Windows Home Server 2011, Linux. Принципы управления ресурсами в сетевой операционной системе. Множественные прикладные среды. Основные ресурсы и службы.
дипломная работа [179,6 K], добавлен 16.08.2013Общая характеристика требований, предъявляемых к операционным системам. Структура сетевой операционной системы (ОС). Одноранговые сетевые ОС и с выделенными серверами. Сетевые продукты Microsoft. ОС для рабочих групп и ОС для сетей масштаба предприятия.
дипломная работа [83,7 K], добавлен 27.09.2012Операционная система NetWare фирмы Novell. Сетевые операционные системы LAN Meneger, Windows NT и LAN Server. Сетевая операционная система Windows NT Advanced Server. Сетевая операционная система Lantastic. Компоненты сетевой операционной системы.
контрольная работа [34,3 K], добавлен 02.11.2004Важность операционной системы для мобильных устройств. Популярность операционных систем. Доля LINUX на рынке операционных систем. История OS Symbian, BlackBerry OS, Palm OS. Отличия смартфона от обычного мобильного телефона. Учет ограничений по памяти.
презентация [477,3 K], добавлен 01.12.2015Понятие и сущность операционных систем, особенности их возникновения. История создания операционной системы Linux, ее основные характеристики, сетевые возможности. Анализ бизнес-модели производства и распространения "свободного" программного обеспечения.
реферат [35,8 K], добавлен 05.04.2010Основные моменты истории операционных систем, связывающих аппаратное обеспечение и прикладные программы. Характеристика операционной системы Microsoft Windows Seven, анализ операционной системы Linux. Преимущества и недостатки каждой операционной системы.
курсовая работа [63,0 K], добавлен 07.05.2011Основные понятия операционных систем. Современное оборудование компьютера. Преимущества и недостатки операционной системы Linux. Функциональные возможности операционной системы Knoppix. Сравнительная характеристика операционных систем Linux и Knoppix.
реферат [1,5 M], добавлен 17.12.2014Анализ серверных операционных систем на базе ядра Linux. Подходы к построению маршрутизации и оценка полученных результатов. Установка операционной системы CentOS 6.6 и закономерности ее настройки. Принципы и основные этапы тестирования созданного шлюза.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 19.11.2015Виды операционных систем. Графический пользовательский интерфейс операционной системы Linux и Mac OS. Функции устройства управления окнами (windows manager). Программа управления файлами, драйвера, модуль управления памятью - основные компоненты ядра.
презентация [1,8 M], добавлен 14.10.2013Главные цели разработчиков операционной системы. Наиболее распространенные операционные системы: MS-DOS, OS/2, UNIX, WINDOWS, их эволюция. Основные классы операционных систем, обеспечивающих пользователю и прикладным программам удобный способ общения.
презентация [1020,1 K], добавлен 08.04.2015Сетевые операционные системы. Классификация ОС. Особенности алгоритмов управления ресурсами. Поддержка многозадачности. Процессы и нити в распределенных системах. Современные концепции и технологии проектирования ОС.
реферат [233,9 K], добавлен 12.06.2007Функции операционных систем и история их развития. Подходы к обеспечению информационной безопасности. Однозадачные и многозадачные, однопользовательские и многопользовательские, однопроцессорные и многопроцессорные, локальные и сетевые системы.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 15.01.2012Операционные системы пакетной обработки, разделения времени, реального времени. Особенности алгоритмов управления ресурсами. Поддержка многопользовательского режима. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Операционные системы и глобальные сети.
реферат [55,0 K], добавлен 11.12.2011Определение файловой системы. Виртуальные и сетевые файловые системы. Структура и версии системы FAT. Определение максимального размера кластера. Драйверы файловой системы, файлы и каталоги. Способы доступа к файлам, находящимся на удаленном компьютере.
доклад [29,2 K], добавлен 11.12.2010Linux – одна из наиболее популярных распространяемых бесплатно операционных систем. Работа с базовым ограниченным набором программ по умолчанию. Характеристика основных программ, которые расширяют возможности операционной системы Linux для пользователя.
презентация [486,5 K], добавлен 09.10.2013Понятие операционной системы (ОС) как базового комплекса компьютерных программ для управления аппаратными средствами компьютера и работы с файлами. Файловые системы и их основные функции. Способы именования файлов при создании диска, совместимость с ОС.
контрольная работа [36,8 K], добавлен 20.11.2009
