3. Операційні Середовища лкм

3.1. Архітектура програмних засобів

Як звичайно, описуючи ЛКМ найчастіше розглядають питання пов'язані з обладнанням: адаптерами, файл-серверами, комунікаційним обладнанням тощо. Однак продуктивність їхньої роботи значно залежить і від особливостей програмного забезпечення, тобто від типу операційного середовища (ОС) і наявності спеціальних програмних засобів, що поліпшують роботу мережі. Власне ці програмні засоби дають змогу розділювати ресурси, обмінюватися повідомленнями, аналізувати ситуації у випадках збою та усувати їх, отримувати статистичні дані про завантаженість обладнання, захищати інформацію від несанкціонованого доступу.

Архітектура програмних засобів визначається можливостями апаратних засобів та вибором протоколів передавання даних у мережі. Для побудови глобальних мереж переважно застосовують мережну архітектуру ТСР/IP, Х.200 та ISO. У регіональних мережах програмне забезпечення в основному також грунтується на архітектурі протоколу ТСР/ІР а також IPX/SPX, XNS та VINES. Програмне забезпечення локальних мереж зорієнтоване на роботу з протоколами ТСР/ІР, IPX/SPX, PC (IBM), 3COM, LAT та ін.

Коротко ознайомимося ще з деякими програмними продуктами (це програмні інтерфейси чи набори протоколів), які є основою архітектури мережних ОС.

• Netware

Netware є швидше комплектом програмно-орієнтованих інтерфейсів, ніж протоколів для локальних мереж. Netware забезпечує робочим станціям (PC, Macintosh та ін.) доступ до файл-сервера мережі, який керується операційною системою Netware. Netware може працювати з різними локальними мережами, у тім числі Ethernet, Cheapernet, Token Ring, LocalTalk, і ARCnet. В основному Netware додає до кожного ПК програму, що називається "shell" (оболонка). Кожна команда спрямовується до оболонки. Якщо це локальна команда, то вона передається локальній операційній системі. Якщо команда стосується мережі, то її обробляє система Netware і спрямовує в мережу.

NetWare дуже широко використовується і підтримується багатьма компаніями завдяки надзвичайно високому рівню надійності та високій швидкості виконання операцій. Його популярність спонукає розробляти програмне забезпечення, що може працювати з Netware. Oстанні версії NetWare відповідають стандартам OSI.

• IBM APPC

Інтелектуальна система міжпрограмної комунікації (Advanced Program to Program Communication, AAPC) є набором протоколів, що їх розробила компанія IBM як складову частину архітектури SNA (SNA, Systems Network Architecture — мережна архітектура системи) для ієрархічних комп'ютерних мереж. APPC використовує форму комунікації у межах одного рівня LU6.2 в мережах ієрархічного типу (LU означає логічний пристрій у мережі (Logical Unit), а цифри 6.2 - номер, присвоєний конкретному рівню міжпрограмної комунікації). З появою локальних мереж IBM реалізувала AAPC у мережі IBM Token Ring. APPC працює над рівнями IEEE 802.5 (Token Ring) і 802.2 (Logical Link Control).

• DECnet

DECnet — це мережна архітектура компанії Digital Equipment Corporations. DECnet включає протоколи як для локальних, так і для глобальних мереж. Власним набором протоколів, які зараз використовує компанія DEC для комунікації, є керування локальним передаванням інформації (Local Area Transport, LAT). Чергова фаза DECnet, Phase V, є OSI-сумісною на нижніх рівнях, а також дає змогу прийняти як стандарт OSI і DEC на вищих рівнях.

• XNS

Xerox Networking Systems (XNS) є оригінальним власним набором протоколів, що належать компанії Xerox. Набір реалізовано в мережі Ethernet. Принциповою перевагою XNS було те, що на відміну від TCP/IP його розробили спеціально для застосування в локальних мережах. Він використовував усі їхні переваги та максимізував швидкість операцій. Причиною, чому XNS не здобув переваги на ринку, було те, що не всі стандарти були опубліковані. Внаслідок цього розробники програмного забезпечення мали проблеми під час розробки чи адаптації програм для роботи в мережі XNS. І хоча спроба XNS зайняти своє місце на ринку як стандарт де-факто зазнала невдачі, використання його у широкій мережі вже інстальованих систем триватиме ще тривалий час.

• Netbios

Netbios подібний до Netware в тому сенсі, що він швидше є міжпрограмним інтерфейсом, ніж мережним протоколом. В основній операційній системі для ПК - MS/DOS - доступом до різних пристроїв, таких як клавіатура, відеомонітор чи комунікаційний порт, керує базова система введення-виведення (Basic Input Output System, BIOS). Подібним чином Netbios керує введенням-виведенням прикладних програм у мережу. Netbios був розроблений для роботи в мережах компанії IBM та вперше введений у 1984 р. Після опублікування інтерфейсу Netbios з'явилася низка програмних продуктів для цієї мережі інших фірм, а недавно була реалізована адаптація для стандартів Ethernet, TCP/IP та OSI. Завдяки асоціації з фірмою IBM систему використовуєть досить широко. Проте вона має низку обмежень в адресації мережі та в кількості одночасних сеансів. Ці обмеження знімають можливості LAN Manager, включеного в OS/2, і ймовірно, що він стане наступником Netbios'у.

• LAN Manager

Розроблений фірмами Microsoft і 3Com, LAN Manager є мережною операційною оболонкою. Початково був призначений для операційної системи OS/2 й забезпечував переваги роботи комп'ютера в мережі. Сьогодні LAN Manager вже не обмежений оперційною системою OS/2. Є версії для MS-DOS та XENIX, а в недалекому майбутньому він буде підтримуватися також UNIX System V.

Подібний до Netware за своїми функціями, LAN Manager пропонує різні інтерфейси і працює з низкою комунікаційних протоколів, таких як TCP/IP та OSI. Однією з найважливіших переваг LAN Manager'а є те, що він усуває різницю між робочою станцією та файл-сервером. Використовують дві основні операційні інтерфейсні програми - requester (замовник) та server (обслуговувач). Усі пристрої, на яких функціонує програма requester, можуть мати доступ до файлів, що є на будь-якому пристрої, на якому функціонує програма server. Це наближує основну мету віртуальної мережі, де будь-який файл чи ресурс можуть бути доступними незалежно від їхнього місцезнаходження.

Переважна більшість локальних мереж працює під керуванням операційних систем NetWare, Windows for Workgroups, OS/2, Windows NT, Windows-95 або UNIX. Все мережне програмне забезпечення можна розділити на два класи: DOS- та UNIX-орієнтоване.

DOS-орієнтовані ОС. Майже для всіх ОС передбачається або наявність мережного забезпечення на кожній робочій станції мережі, або виділення під файл-сервер однієї з робочих станцій. DOS не дає змоги працювати в багатозадачному режимі і є досить слабкою базою для мережних ОС, тому в більшості таких ОС використовують спеціальні засоби для буферизації множини запитів та розділення процесорного часу між ними.

Фiрма Microsoft розробляє комплекси програм, що називаються MS-NET. 10NET Communication модифікувала DOS для мережних цілей. Це окремий напрям у розробці мережних OC.

У DOS-орієнтованих OC можливе розділення обчислювальних ресурсів (принтерів, твердих дисків); у цьому випадку кожний ПК мережі може користуватися ресурсами будь-якої робочої станції. Це підвищує гнучкість, але погіршує адміністрування і відновлення роботи після збоїв. Недоліком також є те, що OC займає багато місця в оперативній пам'яті робочої станції (іноді до 400 К).

Функціональні можливості цих OC майже однакові: меню для вибору режиму, засоби організації черг (однак майже завжди нема е-mail, збору статистики, засобів адміністрування мережі, засобів відновлення). Проте, в ОС 10NET дещо з цих засобів є.

UNIX-орієнтовані OC працюють з несуміщеним файл-сервером (ПК, на якому завантажено тільки ядро OC). Отже, все навантаження з організації черг, роботи з груповими операціями (транзакціями) під час організації системи обробки даних, блокування ресурсів (локування), припадає власне на ядро OC, вивільнюючи від цього мережне матзабезпечення робочої станції. В цих ОС матзабезпечення робочих станцій є достатньо простим і займає мало місця в ОП, однак програмне забезпечення файл-сервера порівняно складніше. UNIX - орієнтовані ОС працюють значно швидше від DOS-орієнтованих. Крім того, UNIX-орієнтовані ОС мають більше функціональних можливостей, наприклад: e-mail, підтримку віддалених робочих станцій, роботу з мостами і шлюзами, відновлення роботи після збоїв.

Розглянемо роботу мережного ОС на прикладі ОС фірми NOVELL (рис.16).

СЕРВЕР РОБОЧА СТАНЦІЯ

Платформа сервера

Прикладні програми

Керування памяттю, планувальник задач. Файлова система

Операційна система робочої станції

Програма перенапрямлення

Мережні служби: файлів і друку баз даних звязку повідомлень

Програмне забезпечення звязку (підтримка протоколів)

Програмне забезпечення звязку (підтримка протоколів)

_____________________

Апаратні з'єднання мережі

Рис. 16. Архітектура ОС мережі фірми NOVELL.

Компоненти операційного середовища:

операційна система сервера;

прикладні програми клієнт-сервера;

програмне забезпечення зв'язку робочих станцій.

Ці компоненти, взаємодіючи між собою, організовують мережне середовище, яке забезпечує користувачам доступ до засобів мережі.

ОС сервера забезпечує виконання базових функцій, необхідних для підтримки основних операцій мережі (підтримка файлової системи, керування пам'яттю, планування задач).

Прикладні програми клієнт-сервера виконуються в середовищі ОС сервера, забезпечуючи мережу додатковими функціональними можливостями (блокування файлів та записів, підтримка запитів мови SQL до сервера баз даних та ін.).

Зв'язок між ОС робочої станції і мережною ОС сервера відбувається за допомогою мережного комунікаційного обладнання, яке використовує апаратні засоби мережі для налагодження зв'язку з іншими вузлами і серверами цієї мережі. Комунікаційне програмне забезпечення підтримує протоколи зв'язку, які дають змогу передавати по мережі запити і приймати відповіді на них. Користувачі та прикладні програми одержують доступ до серверів за допомогою програм забезпечення зв'язку, які виконуються на робочих станціях.

Програмне забезпечення зв'язку з мережею встановлюють на робочих станціях користувачів разом з ОС робочими станціями (DOS, OS/2, UNIX, Windows, Macintosh). Звертання прикладних програм і команди користувачів передають за допомогою мережних протоколів. Мережні протоколи можна розділити на три групи: протоколи середовища передавання, транспортні протоколи і протоколи клієнт-сервера. Всі вони працюють взаємопов'язано. Детальніше про основні з них див. §1.7.