Características del principio operativo de los conceptos del sistema operativo de red. Sistemas operativos de red, sus características y criterios de selección.

Hasta ahora, en las conferencias de este curso nos hemos limitado al marco de los sistemas operativos clásicos, es decir, sistemas operativos que funcionan en computadoras autónomas de un solo procesador, que a mediados de los años 80 del siglo pasado formaban la base del parque informático mundial. . Sujeto a criterios de creciente eficiencia y facilidad de uso, los sistemas informáticos a partir de este momento, que ya mencionamos en la primera conferencia, comienzan a desarrollarse rápidamente en dos direcciones: la creación de computadoras multiprocesador y la integración de sistemas autónomos en redes informáticas.

La llegada de las computadoras multiprocesador no tiene un impacto significativo en el funcionamiento de los sistemas operativos. En un sistema informático multiprocesador, el contenido del estado cambia. ejecución. En este estado pueden encontrarse no un proceso, sino varios, dependiendo del número de procesadores. Los algoritmos de planificación cambian en consecuencia. La presencia de varios procesos en ejecución requiere una implementación más cuidadosa de las exclusiones mutuas durante la operación del kernel. Pero todos estos cambios no son cambios ideológicos, no son de naturaleza fundamental. Los cambios fundamentales en los sistemas informáticos multiprocesadores afectan el nivel algorítmico, lo que requiere el desarrollo de algoritmos para la resolución de problemas en paralelo. Dado que, desde el punto de vista de nuestro curso, los sistemas multiprocesador no han introducido nada fundamentalmente nuevo en el desarrollo de los sistemas operativos, no los consideraremos más a fondo.

La situación es diferente con las redes informáticas.

¿Por qué las computadoras están conectadas en redes?

¿Por qué era necesario conectar computadoras en una red? ¿Qué llevó al surgimiento de las redes?

• Una de las principales razones fue la necesidad de compartir recursos (tanto físicos como informativos). Si una organización tiene varias computadoras y ocasionalmente necesita imprimir algún texto, entonces no tiene sentido comprar una impresora para cada computadora. Es mucho más rentable tener una impresora de red para todas las computadoras. Puede surgir una situación similar con los archivos de datos. ¿Por qué mantener los mismos archivos de datos en todas las computadoras, manteniendo su coherencia, si se puede almacenar un archivo en una máquina, proporcionando acceso de red a él desde todas las demás?
• La segunda razón debe considerarse la posibilidad de acelerar los cálculos. Aquí, las redes interconectadas de máquinas compiten con éxito con los sistemas informáticos multiprocesadores. Los sistemas multiprocesador, sin afectar esencialmente a la estructura de los sistemas operativos, requieren cambios bastante importantes a nivel de hardware, lo que incrementa considerablemente su coste. En muchos casos, es posible lograr la velocidad requerida de cálculos de algoritmos paralelos utilizando no varios procesadores dentro de un complejo de computadoras, sino varias computadoras separadas conectadas a una red. Estos clusters de computación en red suelen tener ventajas sobre los complejos multiprocesador en la relación eficiencia/coste.
• La siguiente razón está relacionada con el aumento de la confiabilidad de la tecnología informática. En los sistemas donde un fallo puede tener consecuencias catastróficas (energía nuclear, astronáutica, aviación, etc.), se instalan varios sistemas informáticos en comunicación, duplicándose entre sí. Si el complejo principal falla, el de respaldo continúa inmediatamente su funcionamiento.
• Finalmente, el último motivo en aparecer (pero para muchos el principal) fue la posibilidad de utilizar redes informáticas para la comunicación del usuario. Los correos electrónicos prácticamente han reemplazado a las cartas normales y el uso de tecnología informática para organizar conversaciones electrónicas o telefónicas está reemplazando con confianza a las comunicaciones telefónicas habituales.

Sistemas operativos distribuidos y de red.

En la primera conferencia, dijimos que existen dos enfoques principales para organizar los sistemas operativos de los sistemas informáticos conectados a una red: la red y sistemas operativos distribuidos. Cabe señalar que aún no se ha establecido la terminología en esta área. En algunas obras, todos los sistemas operativos que aseguran el funcionamiento de las computadoras en una red se denominan distribuidos, mientras que en otras, por el contrario, en red. Consideramos que los sistemas en red y distribuidos son fundamentalmente diferentes.

EN sistemas operativos de red Para poder utilizar los recursos de otra computadora de la red, los usuarios deben ser conscientes de su presencia y poder hacerlo. Cada máquina en la red ejecuta su propio sistema operativo local, que se diferencia del sistema operativo de una computadora independiente por la presencia de herramientas de red adicionales (soporte de software para dispositivos de interfaz de red y acceso a recursos remotos), pero estas adiciones no cambiar significativamente la estructura del sistema operativo.

Un sistema operativo de red es un sistema operativo que proporciona procesamiento, almacenamiento y transmisión de datos en una red de información.

Las principales tareas de un sistema operativo de red son la división de los recursos de la red (por ejemplo, espacio en disco) y la administración de la red. El administrador del sistema define los recursos compartidos, establece contraseñas y define los derechos de acceso para cada usuario o grupo de usuarios. Por tanto, los sistemas operativos de red se dividen en sistemas operativos de red para servidores y sistemas operativos de red para usuarios.

Hay sistemas operativos de red especiales a los que se les asignan funciones de sistemas normales (por ejemplo, Windows NT) y sistemas operativos normales (Windows XP) a los que se les asignan funciones de red. Casi todos los sistemas operativos modernos tienen funciones de red integradas.

El sistema operativo de red constituye la base de cualquier red informática. Cada computadora en la red es en gran medida autónoma, por lo que un sistema operativo de red en un sentido amplio se entiende como un conjunto de sistemas operativos de computadoras individuales que interactúan para intercambiar mensajes y compartir recursos de acuerdo con reglas uniformes: protocolos. Estos protocolos proporcionan las funciones básicas de la red: direccionar objetos, funcionamiento de servicios, garantizar la seguridad de los datos y gestión de la red. En un sentido estricto, un sistema operativo de red es el sistema operativo de una computadora separada que le brinda la capacidad de trabajar en una red.

Dependiendo de cómo se distribuyan las funciones entre las computadoras de la red, los sistemas operativos de red y, por lo tanto, las redes, se dividen en dos clases: peer-to-peer y two-peer, que a menudo se denominan redes con servidores dedicados.

Si una computadora proporciona sus recursos a otros usuarios de la red, entonces desempeña el papel de servidor. En este caso, una computadora que accede a los recursos de otra máquina es un cliente. Una computadora que opera en una red puede realizar las funciones de un cliente o un servidor, o combinar ambas funciones.

Si realizar funciones de servidor es el objetivo principal de una computadora, entonces dicha computadora se denomina servidor dedicado. Dependiendo del recurso del servidor que se comparta, se denomina servidor de archivos, servidor de fax, servidor de impresión, servidor de aplicaciones, etc. No es habitual utilizar un servidor dedicado como ordenador para realizar tareas rutinarias no relacionadas con su finalidad principal, ya que esto puede reducir el rendimiento de su trabajo como servidor.

En servidores dedicados, es recomendable instalar sistemas operativos que estén específicamente optimizados para realizar determinadas funciones del servidor. Por lo tanto, en tales redes, los sistemas operativos de red se utilizan con mayor frecuencia, que incluyen varias opciones de sistema operativo que difieren en las capacidades de las partes del servidor. Por ejemplo, el sistema operativo de red Novell NetWare tiene una versión de servidor optimizada para funcionar como servidor de archivos.

En las redes peer-to-peer, todas las computadoras tienen los mismos derechos de acceso a los recursos de las demás. Cada usuario puede, a su propia discreción, declarar como compartido cualquier recurso de su computadora, tras lo cual otros usuarios podrán utilizarlo. En tales redes, se instala el mismo sistema operativo en todas las computadoras.

14) Arquitectura del sistema operativo Windows Las primeras versiones del sistema tenían un diseño de micronúcleo, basado en el micronúcleo Mach, que fue desarrollado en la Universidad Carnegie Mellon. La arquitectura de versiones posteriores del sistema ya no es microkernel.

La razón es superar gradualmente el principal inconveniente de las arquitecturas de microkernel: la sobrecarga adicional asociada con el paso de mensajes. Según los expertos de Microsoft, un diseño puramente de microkernel no es comercialmente rentable porque es ineficiente. Por lo tanto, una gran cantidad de código del sistema, en particular la gestión de llamadas del sistema y los gráficos de pantalla, se ha movido del espacio de direcciones del usuario al espacio del kernel y se ejecuta en modo privilegiado. Como resultado, los elementos de la arquitectura del microkernel y los elementos de un kernel monolítico (sistema combinado) se entrelazan en el kernel del sistema operativo Windows. Hoy en día, el microkernel de Windows es demasiado grande (más de 1 MB) para llevar el prefijo "micro". Los componentes principales del kernel de Windows NT están ubicados en una memoria preferente y se comunican entre sí mediante mensajes, como se espera en los sistemas operativos con microkernel. Al mismo tiempo, todos los componentes del kernel operan en el mismo espacio de direcciones y utilizan activamente estructuras de datos comunes, lo cual es típico de los sistemas operativos con un kernel monolítico.

La alta modularidad y flexibilidad de las primeras versiones de Windows NT hizo posible portar con éxito el sistema a plataformas que no son Intel como Alpha (DEC Corporation), Power PC (IBM) y MIPS (Silicon Graphic). Las versiones posteriores se limitan a admitir la arquitectura Intel x86. En la figura se muestra un diagrama de arquitectura simplificado destinado a ejecutar aplicaciones Win32.

Gestión de procesos

La parte más importante del sistema operativo, que afecta directamente al funcionamiento de la computadora, es el subsistema de control de procesos. Un proceso (o en otras palabras, una tarea) es una abstracción que describe un programa en ejecución. Para el sistema operativo, un proceso es una unidad de trabajo, una solicitud para consumir recursos del sistema. El subsistema de gestión de procesos programa la ejecución de procesos, es decir, distribuye el tiempo del procesador entre varios procesos que existen simultáneamente en el sistema, y ​​también se ocupa de la creación y destrucción de procesos, proporciona a los procesos los recursos necesarios del sistema y apoya la interacción entre procesos. .

Concepto de proceso caracteriza un determinado conjunto de instrucciones en ejecución, los recursos asociados con ellas (memoria o espacio de direcciones asignado para la ejecución, pilas, archivos usados ​​y dispositivos de entrada/salida, etc.) y el momento actual de su ejecución (valores de registro, contador de programa, estado de la pila y valores variables) controlados por el sistema operativo. No existe una correspondencia uno a uno entre los procesos y programas procesados ​​por los sistemas informáticos. Como se mostrará más adelante, en algunos sistemas operativos se puede organizar más de un proceso para ejecutar determinados programas, o un mismo proceso puede ejecutar varios programas diferentes de forma secuencial. Además, incluso si solo se procesa un programa dentro de un proceso, no se puede asumir que el proceso es simplemente una descripción dinámica del código, los datos y los recursos del archivo ejecutable que se les asignan. El proceso está bajo el control del sistema operativo, por lo que puede ejecutar parte de su código kernel (¡no ubicado en el archivo ejecutable!), tanto en casos específicamente planificados por los autores del programa (por ejemplo, cuando se utilizan llamadas al sistema), como en situaciones no deseadas (por ejemplo, al procesar interrupciones externas).

16) Planificación de procesos Incluye la resolución de los siguientes problemas:

Determinar el momento para cambiar el proceso en ejecución;

Seleccionar un proceso para ejecutar desde una cola de procesos listos;

Cambiar los contextos de los procesos “viejos” y “nuevos”.

Los dos primeros problemas se resuelven mediante software y el último se resuelve en gran medida mediante hardware (consulte la sección 2.3. “Soporte de hardware para la gestión de memoria y el entorno multitarea en los microprocesadores Intel 80386, 80486 y Pentium”).

Existen muchos algoritmos de planificación de procesos diferentes que resuelven los problemas anteriores de diferentes maneras, persiguen diferentes objetivos y proporcionan diferente calidad de multiprogramación. Entre este conjunto de algoritmos, echemos un vistazo más de cerca a dos grupos de los algoritmos más comunes: algoritmos basados ​​en cuantificación y algoritmos basados ​​en prioridad.

Según los algoritmos basados ​​en cuantificación, se produce un cambio de proceso activo si:

el proceso terminó y abandonó el sistema,

ocurrió un error

el proceso ha entrado en el estado de ESPERA,

Se ha agotado el tiempo de CPU asignado a este proceso.

Gestión de la memoria

La memoria es un recurso crítico que requiere una gestión cuidadosa por parte de un sistema operativo multiprogramado. Toda la RAM no ocupada por el sistema operativo está sujeta a distribución. Normalmente, el sistema operativo se encuentra en las direcciones más bajas, pero también puede ocupar las direcciones más altas. Las funciones del sistema operativo para la gestión de la memoria son: monitorear la memoria libre y utilizada, asignar memoria a los procesos y liberar memoria cuando los procesos finalizan, desalojar procesos de la RAM al disco cuando la memoria principal no es lo suficientemente grande para acomodar todos los procesos y devolverlos a la RAM, cuando se libera espacio en él, además de configurar las direcciones del programa en un área específica de la memoria física.

Tipos de direcciones

Para identificar variables y comandos se utilizan nombres simbólicos (etiquetas), direcciones virtuales y direcciones físicas.

Los nombres simbólicos los asigna el usuario al escribir un programa en un lenguaje algorítmico o lenguaje ensamblador.

Las direcciones virtuales son generadas por un traductor que traduce el programa al lenguaje de máquina. Dado que durante la traducción, en general, no se sabe dónde se cargará el programa en la RAM, el traductor asigna direcciones virtuales (condicionales) a variables y comandos, generalmente asumiendo por defecto que el programa se colocará a partir de la dirección cero. La colección de direcciones virtuales de un proceso se denomina espacio de direcciones virtuales. Cada proceso tiene su propio espacio de direcciones virtuales. El tamaño máximo del espacio de direcciones virtuales está limitado por el tamaño de bits de dirección inherente a una arquitectura de computadora determinada y, por regla general, no coincide con la cantidad de memoria física disponible en la computadora.

Las direcciones físicas corresponden al número de celdas RAM donde realmente se ubican o se ubicarán las variables y comandos. La transición de direcciones virtuales a físicas se puede realizar de dos formas. En el primer caso, la sustitución de direcciones virtuales por físicas se realiza mediante un programa especial del sistema: el gestor de arranque en movimiento. El cargador en movimiento, basándose en los datos iniciales que tiene sobre la dirección inicial de la memoria física en la que se va a cargar el programa, y ​​la información proporcionada por el traductor sobre las constantes del programa que dependen de la dirección, carga el programa, combinando con la sustitución de direcciones virtuales por físicas.

El segundo método consiste en cargar el programa en la memoria sin cambios en direcciones virtuales, mientras que el sistema operativo registra el desplazamiento de la ubicación real del código del programa en relación con el espacio de direcciones virtuales. Durante la ejecución del programa, cada vez que se accede a la RAM, una dirección virtual se convierte en una dirección física. El segundo método es más flexible; permite mover el programa durante su ejecución, mientras que el cargador en movimiento vincula firmemente el programa al área de memoria que se le asignó originalmente. Sin embargo, el uso de un gestor de arranque móvil reduce la sobrecarga, ya que cada dirección virtual se traduce solo una vez en el momento del arranque y, en el segundo caso, cada vez que se accede a una dirección determinada.

En algunos casos (generalmente en sistemas especializados), cuando se sabe de antemano exactamente en qué área de RAM se ejecutará el programa, el traductor produce inmediatamente el código ejecutable en direcciones físicas.

Un sistema operativo de red es un sistema operativo que tiene capacidades integradas para trabajar con redes de computadoras. Estas oportunidades únicas pueden incluir:

• diversos soportes para equipos de red y;
• configurar el soporte y filtrar el tráfico de la red,
• la presencia en este sistema de servicios de red que permitirían a usuarios remotos utilizar los recursos de esta computadora.

Los sistemas operativos de red son un ejemplo de tales shells:

• Novell NetWare.
• Muchos sistemas GNU/Linux.
• Microsoft Windows (95, NT y posteriores).
• Muchos sistemas UNIX como Solaris, FreeBSD.
• IOS; ZyNOS de ZyXEL.

Las principales tareas de los sistemas operativos del sistema son la división de los recursos de la red (por ejemplo, espacios en disco) y su administración. Utilizando funciones de red, el administrador del sistema determina los recursos compartidos, establece contraseñas y determina los derechos de acceso para cada usuario o grupo de usuarios.

Los cuales se dan arriba, se dividen en:

• SO de red para servidores;
• SO de red para los usuarios.

Existen sistemas operativos especiales de este tipo, a los que se les asignan funciones de diseños típicos (Windows NT) y sistemas operativos simples (Windows XP), a los que se les asignan funciones de red. Hoy en día, prácticamente todos los sistemas operativos utilizados tienen funciones integradas.

Estructura del sistema operativo en toda la red

El concepto de funcionamiento automático de la red es la base de cualquier sistema informático. Cualquier dispositivo informático es independiente en su funcionamiento. Como resultado, un sistema operativo de red en el sentido moderno significa un complejo de varias PC individuales que interactúan entre sí enviándose información entre sí y distribuyendo recursos de acuerdo con leyes generales: protocolos.

En un sentido más estricto, estos sistemas operativos, cuyo ejemplo se puede ver en la mayoría de los dispositivos modernos, son un conjunto de programas instalados en una computadora que le permiten funcionar junto con otros dispositivos.

Peculiaridades

Cabe destacar una serie de elementos gracias a los cuales puede funcionar un SO de este tipo:

• asignación de memoria temporal para gestionar procesadores en dispositivos multiprocesador;
• capacidad de controlar ordenadores remotos.

En otras palabras, la capacidad de proporcionar los propios recursos e información para uso común es un elemento inseparable del sistema operativo de la red. Además, los sistemas operativos, cuyos ejemplos se analizaron anteriormente, necesariamente incluyen las siguientes funciones:

• bloquear archivos y registros (lo cual es necesario cuando se comparten dispositivos);
• gestionar directorios de nombres de recursos de red;
• procesar solicitudes de acceso al sistema de archivos e información diversa de forma remota;
• gestionar las colas de solicitudes de usuarios remotos a sus propios dispositivos.

Componentes

El medio para solicitar acceso a recursos remotos y la posibilidad de utilizarlos es un elemento cliente del sistema operativo, llamado redirector. Este elemento detecta y reenvía solicitudes a la red a recursos remotos de usuarios y diversas aplicaciones. En este caso, la solicitud se origina en la aplicación en formato local y va a la red en un formato diferente que cumple con las condiciones del servidor.

La parte del cliente, además, recibe respuestas de otros servidores y las modifica a formatos locales. Por lo tanto, las aplicaciones tratan las solicitudes remotas y locales de la misma manera.

Los sistemas operativos de red, cuyo ejemplo de funcionamiento se describe anteriormente, también cuentan con herramientas de comunicación que garantizan el intercambio de información en la red. Estas herramientas garantizan el direccionamiento y almacenamiento en búfer de las notificaciones entrantes, la selección de una ruta de transmisión de mensajes en la red, la seguridad de la transmisión, etc. Es decir, este elemento se encarga de transportar la información en la red.

Según las funciones disponibles en una computadora en particular, es posible que su sistema operativo no tenga un componente de servidor o cliente.

Ejemplos de sistemas operativos de red de primera generación

Los primeros sistemas operativos de red parecían un complejo formado por un sistema operativo local existente y una capa de red en forma de superestructura encima. En este caso, el sistema operativo local tenía un número mínimo de funciones de red, ya que las realizaba directamente el shell. El sistema más famoso de este tipo, que se ha generalizado en todo el mundo, es MS DOS. Desde la tercera distribución de este shell, tiene funciones integradas como el bloqueo de registros y archivos, necesarias para el acceso general a los archivos. Los sistemas operativos de red modernos de uso común, LANtastic y PersonalWare, tienen un principio de funcionamiento similar.

Etapas modernas de desarrollo.

Sin embargo, la forma más prometedora es desarrollar sistemas operativos de red, inicialmente especializados para ejecutarse en la red. Las funciones de dichos shells están profundamente integradas en los módulos clave del sistema, lo que garantiza su coherencia lógica, facilidad de operación y actualización y buena eficiencia. Hoy en día, se destinan muchos recursos específicamente a mejorar dichos sistemas operativos. Ejemplos de programas de este tipo son varias distribuciones de Windows NT de Microsoft.

software de red – Este es un software que le permite organizar el trabajo del usuario en la red. Está representado por software general, de red y especial..

Software de red general seguridad incluye:

• - navegador - este es un visor de páginas web . El navegador contiene las siguientes herramientas: un programa para trabajar con el correo electrónico (leer, crear, editar y enviar mensajes de correo electrónico); un programa para trabajar con un servidor de noticias (suscribirse a un grupo de noticias, leer noticias, crear y reenviar mensajes), un editor de texto.
• - HTML-editores– editores diseñados para crear páginas web.
• - Gráficos Web– herramientas diseñadas para optimizar elementos gráficos de páginas web.
• - Traductores automáticos– software diseñado para visualizar páginas web en varios idiomas.
• - Programas antivirus de red.– programas diseñados para evitar que los virus de software ingresen a la computadora del usuario o se propaguen a través de la red local de la empresa.

software del sistema incluye:

• - Sistema operativo(Sistema operativo de red - NOS) es un conjunto de programas que brindan gestión de recursos de red (programas, datos, dispositivos, protocolos, etc.) en redes informáticas. El sistema operativo de la red controla el funcionamiento de la red en todos sus modos, garantiza la implementación de las solicitudes de los usuarios y coordina el funcionamiento de los enlaces de la red. Tiene una estructura jerárquica correspondiente al modelo estándar de siete niveles de interacción de sistemas abiertos.
• - programas de servicio– programas que amplían las capacidades del sistema operativo, proporcionando al usuario y sus programas un conjunto de servicios adicionales;
• - sistema de mantenimiento– un sistema que facilita el diagnóstico, la prueba de equipos y la resolución de problemas en una PC.

software especial está representado por software aplicado: paquetes de software de aplicación funcionales e integrados y programas de aplicación de red, bibliotecas de programas estándar, así como programas de aplicación que reflejan las características específicas del área temática del usuario al implementar sus tareas.

Para la gestión de la red existen especiales. sistemas operativos de red, que según su organización se pueden dividir en de igual a igual(Red punto a punto) y con archivo dedicado servidor (red de servidores de archivos dedicados).

En las redes peer-to-peer, se pueden cargar dos grupos de módulos en cada estación de trabajo de la red: módulo de servidor y módulo de cliente Los servidores ejecutan sistemas operativos de red que permiten compartir recursos del servidor; los clientes ejecutan software de acceso a la red que les permite trabajar con recursos compartidos.

Cargar módulos de servidor en la RAM de la estación de trabajo proporciona a otros usuarios acceso a los recursos de esta computadora. Y la presencia de módulos cliente permite al usuario tener acceso a los recursos de otras estaciones de trabajo en la red.

Funciones del módulo cliente del sistema operativo:

• - ejecución de aplicaciones de usuario;
• - implementación de la interfaz de usuario con la red;
• - asegurar la conexión a la red.

Funciones del módulo del servidor del sistema operativo

• - gestión de cuentas;
• - protección de acceso;
• - licencias centralizadas;
• - protección de datos;
• - multitarea y multiprocesamiento.

Los siguientes sistemas operativos de red se consideran peer-to-peer:

• NetWare Lite, NetWare personal (Novell),
• Windows para trabajo en grupo (Microsoft),
• LANtastic (Artisoft).

Ventajas y desventajas de los sistemas operativos peer-to-peer

En redes con un servidor dedicado, el sistema operativo de la red se instala y carga en una estación separada, que se llama servidor de archivos(Servidor de archivos). Las estaciones de trabajo tienen acceso a datos compartidos y otros recursos almacenados en el servidor de archivos.

Los sistemas operativos que están instalados en el servidor de archivos incluyen los siguientes sistemas operativos:

• Vides 5,53 (Banyan),
• Servidor LAN OS/2 4.0 Avanzado (IBM),
• Servidor Windows NT (Microsoft),
• NetWare 5.0 (Novela).

Ventajas y desventajas de un SO con servidor dedicado

Para eliminar las deficiencias inherentes a las redes de los tipos considerados, a menudo se instalan dos sistemas operativos en un segmento de red: peer-to-peer y con un servidor dedicado.

Un sistema operativo de red consta de varias partes:

• Herramientas para gestionar los recursos de la estación de trabajo local: funciones para distribuir RAM entre procesos, programar y enviar procesos, administrar procesadores en máquinas multiprocesador, administrar dispositivos periféricos y otras funciones para administrar recursos de sistemas operativos locales.
• Medios de dotar de recursos y servicios propios para uso público– parte del servidor del sistema operativo (servidor). Estas herramientas proporcionan, por ejemplo, bloqueo de archivos y registros, que es necesario para compartirlos; mantener directorios de nombres de recursos de red; procesar solicitudes de acceso remoto a su propio sistema de archivos y base de datos; gestionar colas de solicitudes de usuarios remotos a sus dispositivos periféricos.
• Medios para solicitar el acceso y uso de recursos y servicios remotos– parte cliente del sistema operativo (redirector). Esta parte reconoce y reenvía solicitudes a recursos remotos desde aplicaciones y usuarios a la red, donde la solicitud proviene de la aplicación en forma local y se transmite a la red en otra forma que cumpla con los requisitos del servidor. La parte del cliente también acepta respuestas de los servidores y las convierte a un formato local, de modo que la aplicación no se puede distinguir de la ejecución de solicitudes locales y remotas.
• Comunicaciones del sistema operativo, con la ayuda del cual se intercambian mensajes en la red. Esta parte proporciona direccionamiento y almacenamiento en búfer de mensajes, selección de la ruta para transmitir mensajes a través de la red, confiabilidad de la transmisión, etc., es decir, es un medio para transportar mensajes.

Sistemas operativos de red

Existen muchos sistemas operativos de red que se diferencian en sus capacidades y condiciones de funcionamiento. Los principales parámetros que se tienen en cuenta a la hora de comparar sistemas son:

• - dependencia de la productividad del número de puestos de trabajo;
• - fiabilidad del funcionamiento de la red;
• - nivel de servicio (volumen y calidad de los servicios prestados, capacidad de desarrollar programas de aplicaciones en la red, gestión de operaciones, facilidad de instalación, configuración, mantenimiento y otras operaciones;
• - protección de la información contra el acceso no autorizado;
• - consumo de recursos por parte de las herramientas de red (volumen de RAM y memoria de disco, participación requerida en el rendimiento del sistema informático);
• - la posibilidad de utilizar varios servidores en la red;
• - tipos de topologías admitidas en la red, así como la capacidad de cambiar la composición de la red;
• - lista de dispositivos de red compatibles (tarjetas de red, impresoras, escáneres, módems, etc.);
• - la presencia de interfaces con otras redes e Internet.

En el caso de una red geográficamente dispersa, heterogénea en cuanto a hardware y software, así como con programas de aplicación complejos, puede ser necesario un entorno basado en varios sistemas operativos de red.

Componentes de red de los sistemas operativos.

núcleo del sistema operativo

El núcleo del sistema operativo de red (intérprete de comandos) proporciona la interfaz de usuario. Entre las funciones del kernel se encuentran:

• Controlar la ejecución de procesos creándolos, finalizándolos o suspendiéndolos y organizando las interacciones entre ellos.
• Programar el orden en que los procesos en ejecución reciben tiempo de CPU (programación). Los procesos funcionan con el procesador central en modo de tiempo compartido: el procesador central ejecuta el proceso, después de completar el intervalo de tiempo contado por el kernel, el proceso se suspende y el kernel activa la ejecución de otro proceso. Posteriormente, el kernel inicia el proceso suspendido.
• Asignar RAM al proceso en ejecución. El núcleo del sistema operativo permite que los procesos compartan partes del espacio de direcciones bajo ciertas condiciones, al tiempo que protege el espacio de direcciones asignado al proceso de interferencias externas. Si el sistema requiere memoria libre, el kernel la libera intercambiando temporalmente el proceso a dispositivos de almacenamiento externos llamados dispositivos de intercambio. Si el kernel descarga procesos completos para descargar dispositivos, esta implementación del sistema UNIX se llama sistema de intercambio; si las páginas de memoria se envían al dispositivo de descarga, dicho sistema se denomina sistema de reemplazo de páginas.
• Asignación de memoria externa para garantizar el almacenamiento eficiente de información y la recuperación de datos del usuario. Es durante la implementación de esta función que se crea el sistema de archivos. El kernel asigna memoria externa para los archivos del usuario, moviliza la memoria no utilizada, estructura el sistema de archivos de una forma comprensible y protege los archivos del usuario del acceso no autorizado.
• Controle el acceso del proceso a dispositivos periféricos como terminales, dispositivos de cinta, unidades de disco y equipos de red.
• El kernel implementa una serie de funciones necesarias para respaldar la ejecución de procesos a nivel de usuario, con la excepción de las funciones que se pueden implementar en el propio nivel de usuario.

Características de los principales sistemas operativos de red

Sistema operativo netware Novell se centra en una red local de PC compatibles con IBM PC. Este sistema operativo de red, cuyo núcleo se carga en un servidor de archivos, es un sistema operativo en sí mismo. Las estaciones de trabajo cargan módulos del sistema operativo de la red, que proporcionan interacción con su núcleo e intercambio de mensajes con otras estaciones de trabajo. Al mismo tiempo, en los puestos de trabajo se pueden utilizar diferentes sistemas operativos básicos. El sistema operativo de red asegura el funcionamiento de una red de cualquier estructura: monocanal, anillo, estrella, etc. Actualmente se utilizan varias versiones del sistema operativo de red NetWare Novell. La red Novell NetWare 2.2 está diseñada para organizar una red pequeña basada en un servidor de archivos con un procesador 80286. Para crear redes grandes y confiables, es más adecuada la red Novell NetWare 3.11 o 3.12 que se ejecuta en procesadores 80386 y superiores. La versión 3.11/3.12, a diferencia de la 2.2, funciona con un servidor de archivos dedicado y el número de estaciones de trabajo conectadas a un servidor puede llegar a 250. La red Novell NetWare 4.1 está diseñada para crear grandes redes que constan de muchos segmentos y contienen varios servidores. El número de estaciones de trabajo en esta versión puede llegar a 1000.

Ventajas del sistema:

• - servicios de archivos e impresión potentes y bien diseñados;
• - disponibilidad de medios de compresión operativa de información en discos;
• - potentes herramientas para administrar grandes redes Novell multiusuario y multiservidor;
• - la capacidad de crear redes con mayor tolerancia a fallos (paquete NetWare SFT III);
• - un gran número de programas de aplicación desarrollados por proveedores independientes;
• - estructura jerárquica conveniente de un directorio distribuido.

Desventajas del sistema:

• - la necesidad de adquirir un paquete NetWare SMP por separado para organizar el multiprocesamiento;
• - falta de herramientas sencillas de desarrollo de aplicaciones;
• - protección débil de la memoria al ejecutar aplicaciones de servidor, lo que dificulta la depuración de programas y puede provocar una falla del sistema durante su funcionamiento.

Funciones del sistema operativo NetWare

• soporte para compartir archivos,
• proporcionar acceso a impresoras de red,
• provisión de herramientas para trabajar con correo electrónico,
• soporte para varios tipos de DBMS,
• proporcionar acceso al servidor de archivos desde estaciones de trabajo que ejecutan varios sistemas operativos,
• ofreciendo herramientas que permiten conectar segmentos de red remotos,
• garantizar la "transparencia" del acceso de los usuarios locales y remotos a los recursos de la red,
• ofrecer medios para el almacenamiento seguro de datos,
• garantizar la protección de los recursos de la red contra el acceso no autorizado,
• soporte para expandir dinámicamente volúmenes de múltiples segmentos en múltiples discos de servidor de archivos,
• provisión de herramientas de gestión de recursos de red corporativa: un directorio unificado de recursos de red NDS en NetWare 4.1,
• asegurando la transmisión y procesamiento de datos utilizando diferentes protocolos: SPX/IPX, TCP/IP, NetBIOS, AppleTalk,
• soporte para el funcionamiento de superservidores en un modo de funcionamiento simétrico (NetWare 4.1 SMP OS).

Ventanas 95/98

Ventanas 95/98- sistema operativo de red de una red local peer-to-peer (el número de computadoras no supera los 10). Windows 95 es un sistema multitarea y multiproceso de 32 bits con prioridades. El sistema operativo proporciona una variedad de herramientas para el procesamiento de datos distribuidos. Crea un entorno para la arquitectura orientada a objetos y realiza una variedad de funciones relacionadas con la definición y cambio de la configuración de dispositivos externos y software que se ejecutan en la red. Se garantiza la protección contra fallos y la seguridad de los datos. Windows 95 funciona con cualquier tipo de datos: texto, sonido e imágenes, y utiliza una interfaz de usuario cómoda y simplificada que le permite trabajar con gráficos tridimensionales. Windows 95 tiene un módulo que es un buzón universal diseñado para almacenar mensajes de correo electrónico, correo de voz y fax. La mensajería dentro de un grupo de trabajo se realiza mediante Microsoft Mail. En el grupo de trabajo, debe asignar una máquina equipada con un módem fax como máquina de correo.

Microsoft Windows NT WS/Servidor 4.0

microsoftWindows NTW.S./ Servidor 4.0 es un sistema operativo único y potente.

Durante su desarrollo se persiguieron los siguientes objetivos:

• - fiabilidad,
• - productividad,
• - portabilidad,
• - compatibilidad,
• - escalabilidad,
• - seguridad.

Windows NT es ideal para trabajar como estación de trabajo y servidor de red donde se requiere mayor estabilidad y alto rendimiento. Windows NT es una síntesis de versiones anteriores de Windows y de otros sistemas operativos. Se puede adaptar a diferentes tipos de hardware sin necesidad de un rediseño completo. Una característica importante de un sistema operativo es su capacidad para trabajar con aplicaciones existentes.

Ventajas del sistema:

• - disponibilidad de una interfaz gráfica unificada;
• - simplicidad y facilidad de uso y administración;
• - fiabilidad de los servicios de archivos e impresión;
• - interfaz API (Application Program Interface) desarrollada para la programación de aplicaciones, que facilita el proceso de desarrollo de programas de aplicación;
• - la capacidad de implementar procesamiento de uno y varios procesadores (hasta 32 procesadores) en un solo paquete;
• - soporte para varias arquitecturas de procesador (Intel, Alpha, MIPS, etc.).

Desventajas del sistema:

• - poca flexibilidad del servicio de directorio (modelo de dominio) en comparación con servicios COS similares NetWare y Banyan VINES 6.0;
• - complejidad del sistema de seguridad al controlar el acceso dentro y entre dominios.

ventanas 2000

Windows 2000 viene en tres versiones

1. Windows 2000 Profesional (Por- viejo- puesto de trabajo).Lugar de trabajo altamente productivo
2. Servidor
3. Servidor avanzado de Windows 2000 (Por- viejo- Servidor empresarial)

Peculiaridadesventanas 2000:

Windows 2000 Professional incluye soporte ampliado para dispositivos, soporte para administración de energía móvil y una interfaz de usuario mejorada que lo convierte en la versión de Windows más fácil de usar jamás lanzada.

Se han agregado nuevos “asistentes” al sistema: “asistente de hardware”, que le permite conectar nuevos dispositivos al sistema de la manera más sencilla, “asistente de conexión de red”, que le ayuda a configurar rápidamente módems y conexiones de red, “asistente de impresora ”, que le ayuda a conectar rápidamente una impresora.

Ahora hay soporte para el intercambio en caliente de componentes. Esta característica será apreciada por los propietarios de portátiles que se ven obligados a reiniciar sus máquinas al conectar nuevos dispositivos.

Windows 2000 utiliza un nuevo sistema de archivos llamado NTFS5. La principal característica distintiva de este sistema de archivos es el cifrado automático de datos en "segundo plano".

El nuevo sistema ha reducido SIETE veces el número de reinicios requeridos después de instalar nuevas propiedades, lo que significa que el usuario no tendrá que reiniciar para que el sistema "acepte" los nuevos parámetros.

Se ha agregado un nuevo servicio de búsqueda rápida de datos, que le permitirá encontrar los archivos necesarios a alta velocidad mediante la indexación de datos.

Se ha establecido una nueva política de seguridad. Este enfoque hace que el sistema sea muy resistente a diversas fallas.

Soporte de red mejorado. Desde el punto de vista del usuario, ahora será posible, sin entrar en detalles, acceder a los recursos de la red sin involucrar a un administrador del sistema siempre ocupado.

Windows 2000 tiene una nueva característica: la creación de un script de instalación que le permitirá instalar el sistema en discos de diferentes máquinas utilizando un único script.

Comparación de sistemas operativos de red. Microsoft Windows NT Server 4.0 y NetWare 5

Opciones	Servidor Microsoft Windows NT 4.0	NetWare 5
Precio de un servidor con licencia para 5 usuarios
Plataformas compatibles	Alfa, Intel, MIPS
Requisitos mínimos de hardware	CPU 486, 16 MB de RAM, disco duro de 200 MB	486 CPU, 64 MB de RAM, 500 MB de disco duro
Sistema operativo multiproceso/multitarea
RAM total admitida
Protocolos de red compatibles	AppleTalk, DLC, IPX, NetBEUI, TCP/IP	AppleTalk, IPX, NetBIOS, TCP/IP, UDP
Soporte de IP nativa
Mensajería/correo electrónico integrados
Herramientas de respaldo integradas
Gestión de escritorio	Sí (a través de ZAK)
Servicio de directorio
Soporte FTP/HTTP/LDAP	Sí Sí No
Filtrado de información
Soporte DNS/DNS dinámico
	Sí (solo cliente)

Todos los sistemas operativos modernos de Microsoft (Windows NT 4.0, Windows 95, Windows 98, Windows 2000) admiten los llamados perfiles de usuario. Un perfil es un conjunto de datos que describe completamente el entorno de trabajo actual del usuario. Cada usuario está asociado a su propio perfil, lo que le permite recibir, cuando trabaja con el sistema, la configuración del entorno de trabajo que corresponde a las particularidades de su actividad, independientemente de que otros usuarios trabajen en el mismo ordenador en otros momentos. El administrador tiene la oportunidad de crear un perfil de usuario de antemano y así preparar un entorno de trabajo para el empleado en el que pueda resolver de manera más productiva las tareas que enfrenta. Los perfiles se pueden almacenar en el servidor y cargar automáticamente cuando el usuario inicia sesión. Gracias a esto, el usuario dispone del mismo entorno de trabajo en cualquier ordenador de la red. Además, en caso de falla y reemplazo de la estación de trabajo, la configuración individual del usuario no se perderá. El uso eficaz de los perfiles de usuario reduce significativamente los costos de capacitación, soporte técnico, tiempo de inactividad y aumenta la productividad del usuario.

El uso de mecanismos de política del sistema (un mecanismo para influir en el entorno de trabajo del usuario, basado en las características de implementación de los sistemas operativos de Microsoft y aplicaciones específicas) reduce el costo de mantenimiento y soporte de las estaciones de trabajo y extiende el tiempo de su funcionamiento estable. Por lo tanto, utilizando mecanismos de política del sistema, el administrador puede limitar las capacidades del usuario cuando trabaja tanto con funciones básicas del sistema como con aplicaciones específicas. Esto ayuda a minimizar el riesgo de acciones del usuario no intencionadas o no autorizadas que podrían comprometer la integridad del sistema operativo o las aplicaciones.

Un sistema operativo de red informática es similar en muchos aspectos a un sistema operativo de computadora independiente: también representa un conjunto de programas interconectados que brindan una experiencia conveniente para consumidores y programadores al brindarles algún tipo de sistema informático virtual e implementa un sistema operativo eficiente. Método de compartir recursos entre un conjunto de procesos de programas ejecutables en la red.

Una red informática es un complejo de computadoras conectadas por un sistema de comunicación y provistas de un software adecuado que permite a los usuarios de la red acceder a los recursos de este conjunto de computadoras. Pueden formar una red ordenadores de diversos tipos, que pueden ser pequeños microprocesadores, estaciones de trabajo, miniordenadores, ordenadores personales o superordenadores. El sistema de comunicación puede incluir cables, repetidores, pulsadores, tableros de distribución, distribuidores y otros dispositivos que proporcionan transferencia de datos entre cualquier par de computadoras en la red Tanenbaum, E. Sistemas operativos modernos [Texto] / E. Tanenbaum. - 2ª ed. - San Petersburgo: Peter, 2008. - P. 17. Una red informática permite al consumidor trabajar con la computadora de forma autónoma y le agrega la capacidad de acceder a información y recursos de hardware de otras computadoras en la red.

El primer sistema operativo de red fue un conjunto de sistemas operativos locales existentes y un shell de red construido sobre ellos. Por lo tanto, las funciones de red mínimas necesarias para el funcionamiento del shell de red, que desempeña el papel principal, el funcionamiento de la red, se insertan en el sistema operativo local. Un ejemplo de este enfoque es el uso del sistema operativo MS DOS por parte de cada uno. máquina de red (que, a partir de su tercera versión, tenía funciones integradas como bloquear archivos y registros necesarios para el acceso unificado a archivos). El principio de construir sistemas operativos de red en forma de shell de red sobre un sistema operativo local también se utiliza en sistemas operativos modernos como LANtastic o Personal Ware.

En la creación de redes, el sistema operativo desempeña el papel de una interfaz que oculta al consumidor todos los datos detallados del hardware de red de bajo nivel. Por ejemplo, en lugar de direcciones numéricas de las computadoras de la red, como la dirección MAC y la dirección IP, el sistema operativo de la red informática le permite trabajar con nombres de usuario que son convenientes para almacenar. Como resultado, desde el punto de vista del consumidor, la red con su complejo y enredado conjunto de datos detallados del mundo real se invierte para aclarar un conjunto bastante comprensible de recursos compartidos.

El Apéndice A muestra los principales componentes funcionales del sistema operativo de red:

Las herramientas para administrar recursos informáticos locales implementan todas las funciones del sistema operativo de una computadora independiente (asignar RAM entre procesos, programar y enviar procesos, administrar procesos en máquinas multiprocesador, administrar gran memoria externa, interfaz con el consumidor, etc.) ;

Las instalaciones de red se pueden dividir a su vez en tres componentes:

Condiciones de herramientas de herramientas y servicios locales de uso general: parte del servidor del sistema operativo;

Medios para solicitar acceso para eliminar recursos y servicios: parte cliente del sistema operativo;

Mecanismos del SO que, junto con el sistema de comunicación, aseguran la transferencia de mensajes entre ordenadores en red.

El principal requisito que muestra el sistema operativo es el desempeño de las funciones básicas de gestión eficiente de estos recursos y el soporte de una interfaz fácil de usar para el usuario y los programas de aplicación. Un sistema operativo moderno normalmente debe admitir procesamiento de software, memoria virtual, intercambio, una interfaz gráfica de consumo y muchas otras funciones y servicios necesarios. Además de estas condiciones necesarias para la integridad funcional, se imponen a los sistemas operativos requisitos operativos no menos importantes, que se enumeran a continuación.

Extensibilidad;

Portabilidad;

Compatibilidad;

Fiabilidad y tolerancia a fallos;

Seguridad;

Actuación.

En el sentido estricto de una red, un sistema operativo es el sistema operativo de una computadora separada, la capacidad que le permite calentar la red.

En el sistema operativo de red de una máquina individual, es posible seleccionar algunas partes:

Herramientas para gestionar recursos informáticos locales: funciones de asignación de RAM entre procesos, programación y despacho de procesos, medios para gestionar procesadores en simuladores multiprocesadores, medios para gestionar dispositivos periféricos y otras funciones de uso racional de los recursos naturales del sistema operativo local Golitsyna O.L., Software [ Texto]/ O.L. Golitsyn, I.I. Popov, T.L. Fiestaka. - M.: Foro, 2008. - P. 33.

Los medios para proporcionar recursos y servicios propios de uso común forman parte del sistema operativo (servidor) de la red. Estas herramientas proporcionan, por ejemplo, bloqueo de archivos y registros, que es necesario para compartirlos; guía de directorio de nombres de recursos de red; procesar solicitudes de acceso remoto para tener un sistema de archivos y una base de datos; gestionar colas de solicitudes desde consumidores remotos a dispositivos periféricos.

Medios para solicitar acceso para eliminar recursos y servicios y su uso: la parte cliente del sistema operativo (redirector). Esta parte realiza el reconocimiento y redirección de solicitudes en la red para eliminar recursos de aplicaciones y consumidores, de modo que la solicitud proviene de la aplicación en forma local y se transmite a la red en otra forma que cumpla con las condiciones necesarias del remitente. El lado del cliente también se encarga de recibir respuestas de los remitentes y convertirlas a un formato local, de modo que las solicitudes locales y remotas sean indistinguibles para el rendimiento de la aplicación.

Medios de comunicación del SO, a través del cual se intercambian mensajes en la red. Esta parte proporciona direccionamiento y almacenamiento en búfer de mensajes, selección de la ruta de transmisión de mensajes en redes, confiabilidad de la transmisión, etc., cuál es el medio de transporte de mensajes.

Dependiendo de las funciones asignadas a una computadora en particular, su sistema operativo puede carecer de una parte de cliente o de servidor.

Tipos de sistemas operativos de red

Un servicio de red puede estar representado en el sistema operativo por ambas partes (cliente y servidor) o solo por una de ellas.

En el primer caso, el sistema operativo se llama peer-to-peer y no solo le permite acceder a los recursos de otras computadoras, sino también almacenar sus propios recursos en las instrucciones de los consumidores de otras computadoras. Por ejemplo, si todas las computadoras de una red tienen instalados clientes y servidores de servicios de archivos, todos los usuarios de la red pueden compartir los archivos de los demás. Las computadoras que combinan funciones de cliente y servidor se denominan zonas peer-to-peer Tanenbaum E. Redes informáticas. - 4ª ed. [Texto]/Trad. del ingles - San Petersburgo: Peter, 2007. - P. 190.

Un sistema operativo que contiene selectivamente partes de clientes de servicios de red se denomina cliente. El cliente del sistema operativo se instala en computadoras que realizan solicitudes a los recursos de otras computadoras en la red. Detrás de estos ordenadores, también llamados clientes, trabajan los consumidores corrientes. Normalmente, las computadoras cliente pertenecen a una clase de dispositivos relativamente simples.

El sistema operativo del servidor pertenece a un tipo diferente de sistema operativo: se centra en procesar solicitudes de la red a los recursos de la computadora e incluye partes de los servicios de la red del servidor. Una computadora con un sistema operativo de servidor instalado, que se dedica exclusivamente a atender solicitudes de otras computadoras, se denomina servidor de red dedicado. Como regla general, los usuarios normales no trabajan detrás de un servidor dedicado.

Ejemplos de sistema operativo de red:

Repito que hoy en día casi todos los sistemas operativos están basados ​​en red. Los más comunes son:

Novell NetWare

Microsoft Windows (95, NT, XP, Vista, Siete)

Varios sistemas UNIX como Solaris, FreeBSD

Varios sistemas GNU/Linux

ZyNOS por ZyXEL

Sistema operativo Chrome de Google.

En el Apéndice B se presenta un cronograma para el uso de sistemas operativos de red en empresas.