Основы операционных систем

Часть VI. Cети и сетевые операционные системы Лекция 14. Сети и сетевые операционные системы

Для чего компьютеры объединяют в сети: Совместное использование ресурсов (как физических, так и информационных) Совместное использование ресурсов (как физических, так и информационных) Ускорение вычислений Ускорение вычислений Повышение надежности работы Повышение надежности работы Общение пользователей Общение пользователей

Сетевые и распределенные ОС Сетевые ОС Сетевые ОС –Пользователь должен знать, что компьютер находится в сети, где находятся удаленные ресурсы и как до них добраться –От автономной операционной системы отличается наличием дополнительной сетевой части Распределенные ОС Распределенные ОС –Пользователь работает как в автономной операционной системе –Операционная система полностью отличается от автономных ОС и функционирует на всех компьютерах сети

Отличия взаимодействия удаленных и локальных процессов В основе взаимодействия локальных процессов лежит использование разделяемой памяти, а в основе взаимодействия удаленных процессов – передача сообщений В основе взаимодействия локальных процессов лежит использование разделяемой памяти, а в основе взаимодействия удаленных процессов – передача сообщений Информация между удаленными процессами зачастую передается через процессы-посредники, обитающие на компьютерах, отличных от компьютеров получателя и отправителя Информация между удаленными процессами зачастую передается через процессы-посредники, обитающие на компьютерах, отличных от компьютеров получателя и отправителя Удаленное взаимодействие должно строиться исходя из первоначального предположения о ненадежности связи Удаленное взаимодействие должно строиться исходя из первоначального предположения о ненадежности связи Адреса взаимодействующих процессов должны быть уникальны в рамках всей сети Адреса взаимодействующих процессов должны быть уникальны в рамках всей сети Необходимо обеспечить взаимоисключения процессов при обращении к линии связи между компьютерами Необходимо обеспечить взаимоисключения процессов при обращении к линии связи между компьютерами

Основные вопросы логической организации связи между удаленными процессами Как прокладывать физические линии связи? Как прокладывать физические линии связи? Как исключить возникновение race condition при их использовании? Как исключить возникновение race condition при их использовании? Какие виды интерфейсов могут быть предоставлены пользователю? Какие виды интерфейсов могут быть предоставлены пользователю? Как организована адресация удаленных процессов? Как организована адресация удаленных процессов? Как информация передается от отправителя к получателю через узлы посредники? Как информация передается от отправителя к получателю через узлы посредники?

Понятие протокола Виде почтовых сообщений Виде почтовых сообщений Содержании служебной информации Содержании служебной информации Формате представления служебной информации Формате представления служебной информации Для обмена почтовыми сообщениями между людьми соответствующие службы связи должны договориться о: Для взаимодействия удаленных процессов сетевые части операционных систем также должны руководствоваться определенными соглашениями (поддерживать определенные протоколы)

Многоуровневая модель построения сетевых вычислительных систем Интерфейс пользователя Hardware N 0

Многоуровневая модель построения сетевых вычислительных систем руководитель секретарь канцелярия почта доставка руководитель секретарь канцелярия почта доставка Текст Копия, адрес Рег. номер, упаковка Служебные пометки

Многоуровневая модель построения сетевых вычислительных систем Формальный перечень правил, определяющих последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты вычислительных систем, лежащие на одном уровне называется сетевым протоколом Вся совокупность вертикальных и горизонтальных протоколов (интерфейсов и сетевых протоколов) называется семейством протоколов или стеком протоколов

Модель OSI/ISO сеансовый транспортный сетевой канальный физический сеансовый транспортный сетевой канальный физический приложений представления приложений представления Компьютер 1 Компьютер 2

Одноуровневая адресация Процесс запрашивает свою ОС о возможности использовать адрес Процесс запрашивает свою ОС о возможности использовать адрес ОС опрашивает все другие ОС о возможности присвоения адреса ОС опрашивает все другие ОС о возможности присвоения адреса После сбора всех ответов ОС принимает решение После сбора всех ответов ОС принимает решение ОС извещает процесс о принятом решении ОС извещает процесс о принятом решении

Двухуровневая адресация: удаленные адреса Проблема уникальности адресов Проблема уникальности адресов Проблема разрешения адресов Проблема разрешения адресов Централизованный подход Информация о всех символьных и числовых адресах хранится в специальном файле Информация о всех символьных и числовых адресах хранится в специальном файле Изменения вносятся в файл только администратором сети на специальном компьютере Изменения вносятся в файл только администратором сети на специальном компьютере Файл с изменениями рассылается на все компьютеры сети Файл с изменениями рассылается на все компьютеры сети

Двухуровневая адресация: удаленные адреса Проблема уникальности адресов Проблема уникальности адресов Проблема разрешения адресов Проблема разрешения адресов Распределенный подход (на примере DNS) Ранг 0 Ранг 1

serv Двухуровневая адресация: удаленные адреса Проблема уникальности адресов Проблема уникальности адресов Проблема разрешения адресов Проблема разрешения адресов Распределенный подход (на примере DNS) crec mipt ru serv.crec.mipt.ru Сервер DNS ssp brown edu ssp.brown.edu

Двухуровневая адресация: локальные и полные адреса PID не подходит в качестве локального адреса PID не подходит в качестве локального адреса Для локальной адресации создается специальное адресное пространство – пространство сетевых портов Для локальной адресации создается специальное адресное пространство – пространство сетевых портов Для разных средств связи – разные пространства портов Для разных средств связи – разные пространства портов Локальные адреса Полные адреса Полный адрес – Полный адрес – Полный адрес получил название socket (сокет) Полный адрес получил название socket (сокет)

Проблемы маршрутизации в сети Маршрутизация от источника передачи данных Маршрутизация от источника передачи данных Одношаговая маршрутизация Одношаговая маршрутизация Адресат назначения Адрес очередного компонента сети Адрес исходящей линии связи default

Проблемы маршрутизации в сети Маршрутизация от источника передачи данных Маршрутизация от источника передачи данных Одношаговая маршрутизация Одношаговая маршрутизация –Алгоритмы фиксированной маршрутизации –Алгоритмы простой маршрутизации Случайная Случайная Лавинная Лавинная Маршрутизация по прецедентам Маршрутизация по прецедентам –Алгоритмы динамической маршрутизации Дистанционно-векторные алгоритмы Дистанционно-векторные алгоритмы Алгоритмы состояния связей Алгоритмы состояния связей

Интерфейсы сетевых средств связи Протоколы без установления логического соединения или протоколы обмена датаграммами (datagramm) - connectionless Протоколы без установления логического соединения или протоколы обмена датаграммами (datagramm) - connectionless Протоколы, требующие установления логического соединения – connection-oriented Протоколы, требующие установления логического соединения – connection-oriented