Мережні й розподілені операційні системи

Стосовно мереж, операційні системи можна розділити на мережні ОС і розподілені ОС.

У мережних ОС користувачі інформовані щодо множинності машин. Доступ до ресурсів на різних машинах виконується явно за допомогою:

· Вилученого входу на відповідну машину.

· Передачі даних з вилученої машини на локальну машину за допомогою механізму FTP (File Transfer Protocol).

У розподілених ОС користувачі не інформовані щодо множинності машин. Доступ до вилучених ресурсів здійснюється аналогічно доступу до локальних ресурсів (приклад - уже розглянута мережна файлова система NFS). Методи використання розподіленої ОС наступні:

· Міграція даних – передача даних по мережі шляхом передачі цілого файлу, або передачі тільки тихнув частин даного файлу, які необхідні для виконання безпосередньо найбільш термінового завдання.

· Міграція обчислень – передача по мережі обчислень, а не даних, всій іншій системі.

· Міграція процесів – виконання процесу або його частин на вилучених машинах.

Переважеля міграції процесів:

· Балансування завантаження – розподілене виконання процесів у мережі.

· Прискорення обчислень – процеси можуть виконуватися паралельно на різних машинах.

· Потреба в устаткуванні – для виконання процесу може знадобитися який-небудь конкретний процесор.

· Потреба в програмному забезпеченні – необхідне програмне забезпечення може бути доступно тільки на якій-небудь конкретній машині.

· Доступ до даних – процес виконується віддалено, замість того, щоб пересилати всі дані на локальну машину.

Мережні топології

Машини в системі можуть бути фізично з'єднані різноманітними способами - наприклад, провідним зв'язком (кабелями "кручена парі" або коаксіальними, волоконно-оптичними кабелями, телефонними кабелями), бездротовою зв'язком - Wi-Fi / Wi-MAX, Bluetooth, інфрачервоною зв'язком й ін. Способи об'єднання машин у мережу можуть аналізуватися й рівнятися з урахуванням наступних критеріїв:

· Вартість комунікації. Скільки години потрібно для посилки повідомлення від машини A машині B?

· Надійність. Якщо з'єднання або машина відмовляють, те чи можуть, проте, інші машини нормально здійснювати комунікацію?

Різні топології представляються у вигляді графів, вершини яких відповідають машинам. Дуга з вершини A у вершину B відповідає безпосередньому з'єднанню двох машин.

Схеми на рис. 22.2 пояснюють основні мережні топології.

Рис. 22.2. Мережні топології.

Основні топології мереж, зображені на схемах, - повністю з'єднана мережа (будь-яка машина з'єднана з будь-якою іншою), частково з'єднана мережа, мережа деревоподібної структури, мережа типу зірка, мережа типу кільце.

На практиці, практично будь-яка провідна локальна мережа організована логічно за принципом повністю з'єднаної мережі, далі фізично мережа реалізована в такий спосіб: кожна машина приєднана до концентратора (hub) – пристрій для установки комунікацій між машинами в мережі, а безпосередні з'єднання кожної машини з будь-якою іншою відсутні. У бездротових мережах, аналогічно, використаються особливі мережні концентратори для комунікації машин один з одним, так що можна також уважати, що бездротова локальна мережа - це повністю з'єднана мережа.

У клієнт-серверних регіональних і глобальних мережах, зрозуміло, схема інша - комп'ютери-клієнти з'єднуються тільки зі своїм сервером.

Більше старий спосіб безпосереднього з'єднання в мережу двох комп'ютерів – це їхнє з'єднання по нуль-модемному кабелю. Також для безпосереднього бездротового з'єднання двох портативних комп'ютерів можна використати інфрачервоні порти, якщо вони є, або Bluetooth.

Типи мереж

Локальні мережі. По числу машин, розміру й довжині мережі підрозділяються на локальні й глобальні.

Локальна мережа - Local-Area Network (LAN) – це мережа, розташована на невеликій площі, наприклад, у межах будинку або декількох сусідніх будинків – офісів, або навіть в одній кімнаті (наприклад, домашня локальна мережа)..

Локальна мережа організується на основі багатокористувацької шини, топології кільця або зірки.

Швидкість роботи в локальній мережі – порядку 10 мегабіт у секунду при використанні кабелю типу кручена парі (twisted pair) і мережних концентраторів (hubs). Ця швидкість невелика, особливо якщо машини розташовані на відстані кілька сотень метрів друг від друга; при роботі відчувається уповільнення. Якщо використаються волоконно-оптичні кабелі (fiber optic cables) і оптичні перемикачі (optical switches), то швидкість роботи мережі зростає до 100 мегабіт у секунду, такий спосіб з'єднання в мережу набагато дорожчий. Сучасні мережні адаптери персональних комп'ютерів дозволяють здійснювати з'єднання в мережу на швидкості до 1 гігабіта в секунду.

Вузлами локальної мережі є, як правило, робочі станції й (або) персональні комп'ютери. У локальній мережі можуть бути також декілька (звичайно одна або дві) mainframe-машини або навіть супер комп'ютери або комп'ютерні кластери (останнє характерно для університетів і великих дослідницьких центрів)

На рис. 22.3 зображено схему типової організації локальної мережі. У схемі, крім комп'ютерів і мережних ресурсів, є присутнім шлюз (gateway) – вхід у локальну мережу: звичайно це одна виділена машина, що відіграє роль вхідної в даній локальній мережі. Вона займається фільтрацією мережних пакетів, їхньою передачею іншим комп'ютерам, захистом від зовнішніх мережних атак.

Рис. 22.3.