Распределенные системы

Сетевая операционная система – это совокупность операционных систем (ОС) отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам.
Сетевой протокол – единые правила обмена сообщениями в сети.

средства управления локальными ресурсами компьютера:
функции распределения оперативной памяти между процессами,
планирования и диспетчеризации процессов,
управления процессорами в мультипроцессорных машинах,
управления периферийными устройствами,
другие функции управления ресурсами локальных ОС.

Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть ОС (сервер).
Эти средства обеспечивают:
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 операционной системы, 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.

Компьютер 1 выполняет роль "чистого" клиента,
Компьютер 2 - роль "чистого" сервера.

Редиректор перехватывает все запросы, поступающие от приложений, и анализирует их. Если выдан запрос к ресурсу данного компьютера, то он переадресовывается соответствующей подсистеме локальной ОС, если же это запрос к удаленному ресурсу, то он переправляется в сеть.

При этом клиентская часть преобразует запрос из локальной формы в сетевой формат и передает его транспортной подсистеме, которая отвечает за доставку сообщений указанному серверу.

Серверная часть принимает запрос, преобразует его и передает для выполнения своей локальной ОС. После того, как результат получен, сервер обращается к транспортной подсистеме и направляет ответ клиенту, выдавшему запрос.

Клиентская часть преобразует результат в соответствующий формат и адресует его тому приложению, которое выдало запрос.

Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим пользователям сети, то он играет роль сервера.
При этом компьютер, обращающийся к ресурсам другой машины, является клиентом.
Компьютер, работающий в сети, может выполнять функции либо клиента, либо сервера, либо совмещать обе эти функции.
Если выполнение каких-либо серверных функций является основным назначением компьютера, то такой компьютер называется выделенным сервером.
В зависимости от того, какой ресурс сервера является разделяемым, он называется файл-сервером, факс-сервером, принт-сервером, сервером приложений и т.д.

Рис. 3. Разделение компьютеров по выполняемым функциям

Сеть функционально не симметрична: аппаратно и программно в ней реализованы два типа компьютеров –
одни, в большей степени ориентированные на выполнение серверных функций и работающие под управлением специализированных серверных ОС,
другие - в основном выполняющие клиентские функции и работающие под управлением соответствующего этому назначению варианта ОС.
Функциональная несимметричность в сетях с выделенным сервером сопровождается несимметричностью ОС (специализация ОС) и аппаратной несимметричностью (специализация компьютеров).

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, сетевые операционные системы (также как и сети), делятся на два класса: одноранговые и двухранговые. Последние чаще называют сетями с выделенными серверами.
Рис.4. Одноранговая сеть, где все компьютеры равны в правах доступа

В одноранговых сетях все компьютеры равны в правах доступа к ресурсам друг друга.
Каждый пользователь может по своему желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут его эксплуатировать.
В таких сетях на всех компьютерах устанавливается одна и та же ОС, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности.

В одноранговых сетях может возникнуть функциональная несимметричность: одни пользователи не желают разделять свои ресурсы с другими. В этом случае их компьютеры выполняют роль клиента, а за другими компьютерами администратор закрепил только функции по организации совместного использования ресурсов, следовательно, они являются серверами.
Также может возникнуть и другая ситуация, когда локальный пользователь не возражает против использования его ресурсов и сам не исключает возможности обращения к другим компьютерам, ОС, устанавливаемая на его компьютере, должна включать и серверную, и клиентскую части.
В отличие от сетей с выделенными серверами, в одноранговых сетях отсутствует специализация ОС в зависимости от преобладающей функциональной направленности - клиента или сервера.

Рис.5. Одноранговая сеть, где ОС пользователя включает серверную и клиентскую часть

Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, однако, они применяются в основном для объединения небольших групп пользователей, не предъявляющих больших требований к объемам хранимой информации, ее защищенности от несанкционированного доступа и к скорости доступа.
При повышенных требованиях к этим характеристикам более подходящими являются двухранговые сети, где сервер лучше решает задачу обслуживания пользователей своими ресурсами, так как его аппаратура и сетевая ОС специально спроектированы для этой цели.

Главная задача - организация разделения ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и, возможно, низкоскоростные модемы.
Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более чем 30 пользователей.
В задачи администратора входит добавление новых пользователей, устранение простых отказов, инсталляция новых узлов и установка новых версий программного обеспечения.
ОС масштаба отдела

ОС должна обеспечивать для сотрудников одних отделов доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов.
Услуги, предоставляемые ОС сетей офисов, не ограничиваются простым разделением файлов и принтеров, а часто предоставляют доступ и к серверам других типов, например, к факс-серверам и к серверам высокоскоростных модемов.
Важным сервисом, предоставляемым ОС данного класса, является доступ к корпоративным базам данных, независимо от того, располагаются ли они на серверах баз данных или на миникомпьютерах.
Очень часто сеть офиса соединяет разнородные компьютерные системы, в то время как сети отделов используют однотипные компьютеры.
Сети офисов

Пользователям корпоративных сетей требуются все те приложения и услуги, которые имеются в сетях отделов и офисов, плюс некоторые дополнительные приложения и услуги, например, доступ к приложениям мейнфреймов и миникомпьютеров и к глобальным связям.
Наряду с базовыми сервисами, связанными с разделением файлов и принтеров, сетевая ОС, которая разрабатывается для корпораций, должна поддерживать более широкий набор сервисов, в который обычно входят почтовая служба, средства коллективной работы, поддержка удаленных пользователей, факс-сервис, обработка голосовых сообщений, организация видеоконференций и др.
Корпоративные сети