第6章網絡操作系統(tǒng)

第6章網絡操作系統(tǒng)2006-101計算機網絡基礎杜煜本章內容網絡操作系統(tǒng)結構、分類、組成和服務網絡系統(tǒng)的結構典型的網絡操作系統(tǒng)服務器技術2006-102計算機網絡基礎杜煜6.1.1網絡操作系統(tǒng)簡介

單機操作系統(tǒng)作為計算機和用戶之間的接口，為用戶提供本機資源的手段；由一些程序模塊組成，管理和控制計算機系統(tǒng)中的硬件及軟件資源；合理地組織計算機工作流程，以便有效地利用這些資源為用戶提供一個功能強、使用方便的工作環(huán)境；只為本地用戶服務，不能滿足網絡環(huán)境的要求；2006-103計算機網絡基礎杜煜網絡操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng)屏蔽本地資源與網絡資源的差異；作為網絡用戶和計算機網絡的接口；管理計算機的硬件和軟件資源，如網卡、網絡打印機、大容量外存等；為用戶提供文件共享、打印共享等各種網絡服務；完成網絡的共享資源管理、網絡的安全管理；網絡操作系統(tǒng)的定義：“利用網絡低層所提供的數(shù)據(jù)傳輸功能，為網絡用戶提供網絡共享資源管理服務和其他網絡服務功能的網絡系統(tǒng)軟件”；2006-104計算機網絡基礎杜煜6.1.2網絡操作系統(tǒng)的結構和分類

集中模式以大型主機為中心對等網絡資源共享模式客戶機/服務器模式（Client/Server，C/S）瀏覽器/服務器模式（Browser/Server，B/S）2006-105計算機網絡基礎杜煜以大型主機為中心通過硬件連線把簡單的終端接到主機上；所有用戶的擊鍵和光標位置傳入主機，所有從主機返回的結果，顯示在終端屏幕的特定位置；分時共享模式，所有的程序和數(shù)據(jù)都存儲在大型的主機中（數(shù)據(jù)庫、應用程序、通信程序），資源集中控制；利用主機的能力運行應用程序，利用無智能的終端來對應用進行控制；優(yōu)點：數(shù)據(jù)存取管理方便、安全性好；缺點：系統(tǒng)投資大，維護費用高；2006-106計算機網絡基礎杜煜對等網絡網絡上的計算機平等地進行通信。每一臺計算機都負責提供自己的資源（文件、目錄、應用程序、打印機、調制解調器或傳真卡等），供網絡上的其他計算機使用。每一臺計算機還負責維護自己資源的安全性。2006-107計算機網絡基礎杜煜資源共享模式背景：個人計算機飛速發(fā)展，用戶計算機具有了有限的CPU和數(shù)據(jù)存儲能力；PC機對數(shù)據(jù)處理的能力不夠，促使了局域網的產生；局域網使PC機的資源得到了擴展（文件和打印服務）；主要特點：共享共同的應用、數(shù)據(jù)和打印機；所有的用戶查詢或命令處理都在工作站上完成；利用工作站的能力運行所有應用，用服務器的能力來作為外設的延伸，如硬盤、打印機等；2006-108計算機網絡基礎杜煜客戶機/服務器模式在Client-Server模式，應用被分為前端（客戶端）和后端（服務器端）；客戶部分運行在微機或工作站上，而服務器部分可以運行在從微機到大型機等各種計算機上。2006-109計算機網絡基礎杜煜客戶機/服務器模式的特點桌面上的智能，因為客戶機負責處理用戶界面，它要把用戶的查詢或命令變換成一個可被服務器理解的預定義語言，并把服務器返回的結果提交給用戶。最優(yōu)化地共享服務器資源，如CPU資源、數(shù)據(jù)存儲能力?？蛻魴C可以請求服務器完成大型計算（如圖像處理）或運行大型應用（如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）。優(yōu)化網絡利用率。因為客戶機只把請求的內容傳給服務器，服務器也只是返回最終結果，系統(tǒng)中沒有必要傳輸整個數(shù)據(jù)文件的內容，從而減輕了網絡負擔。2006-1010計算機網絡基礎杜煜客戶機/服務器模式的優(yōu)點減少了網絡的流量響應時間較短充分利用了客戶機和服務器雙方的能力數(shù)據(jù)的安全性和完整性2006-1011計算機網絡基礎杜煜中間件問題的提出編寫跨平臺、多協(xié)議、多編程語言的網絡應用軟件比較困難；若針對底層網絡協(xié)議編寫應用程序，會造成程序過多的依賴底層網絡技術，而且很難集成新的網絡服務；中間件在客戶機與服務器之間增加一層軟件，即中間件。利用中間件提供的高層應用程序接口，可以將底層網絡協(xié)議與實現(xiàn)技術屏蔽，使用戶集中編寫應用軟件。2006-1012計算機網絡基礎杜煜瀏覽器/服務器模式基于瀏覽器、WWW服務器和應用服務器的計算結構，稱為瀏覽器/服務器（Browser/Server）的計算模式，簡稱B/S模式，該計算模式在20世紀90年代中期逐漸形成和發(fā)展。2006-1013計算機網絡基礎杜煜B/S模式應用系統(tǒng)的特點最主要的特點是與軟、硬件平臺無關性，瀏覽器、Web-server、Java、HTML以及數(shù)據(jù)庫資源都可以做到與軟、硬件平臺無關。在B/S模式下，可以將應用邏輯和業(yè)務處理規(guī)則放置在服務器一側，對于這樣的結構，客戶機可以做得盡可能的“瘦”，其功能可能只是體現(xiàn)在一個瀏覽器或是Java虛擬機。分散應用與集中管理系統(tǒng)易維護性2006-1014計算機網絡基礎杜煜6.1.3網絡操作系統(tǒng)的服務服務程序文件服務文件共享FTP打印服務目錄服務通信服務數(shù)據(jù)庫服務網絡管理服務Internet/Intranet服務2006-1015計算機網絡基礎杜煜6.1.4網絡操作系統(tǒng)的主要特征硬件無關性支持各種類型的網絡支持不同類型的客戶端網絡目錄服務多用戶多任務支持具有網絡管理功能網絡安全控制系統(tǒng)容錯能力2006-1016計算機網絡基礎杜煜6.1.5常見的網絡操作系統(tǒng)早期的網絡操作系統(tǒng)具有簡單的文件服務和某些安全性特性。隨著用戶要求的增加，現(xiàn)代網絡操作系統(tǒng)提供了更為廣泛的服務。目前，常用的網絡操作系統(tǒng)有：Microsoft的WindowsServer2000、2003、2008、2012Novell公司的NetWareUNIXBSDUnix、SystemVrelease4Linux微機上的Unix，開放源代碼RedHatLinux、DebianLinux、SuseLinux2006-1017計算機網絡基礎杜煜Windows2003產品系列StandardEdition（標準版）EnterpriseEdition（企業(yè)版）2003DatacenterEdition（數(shù)據(jù)中心版）2003WebEdition（Web版）2006-1018計算機網絡基礎杜煜UNIX操作系統(tǒng)的結構UNIX內核UNIX內核的功能是完成底層與硬件相關的功能，控制著計算機的資源，并且將這些資源分配給正在計算機上運行的應用程序。ShellShell的作用是解釋來自用戶和應用的命令，使計算機資源的管理更加容易和高效。Shell程序與用戶進行交互，使用戶能夠運行程序、拷貝文件、登錄或退出系統(tǒng)以及完成一些其它的任務。Shell程序可以顯示簡單的命令行提示光標，或者顯示一個有圖標與窗口的圖形用戶界面（X-Windows）。Shell程序與在UNIX上運行的應用程序一起利用內核提供的服務，對文件與外圍設備進行管理。實用程序與應用實用程序處于Shell的外層，提供了大部分的可執(zhí)行程序，而用戶的應用程序在實用程序之上。實用程序大多是為了幫助操作系統(tǒng)執(zhí)行作業(yè)以及幫助程序員開發(fā)軟件。由于UNIX具有很多的實用程序，使UNIX實際上成為和硬件獨立的操作系統(tǒng)，適用于開發(fā)范圍甚廣的各種應用。2006-1019計算機網絡基礎杜煜關于Linux操作系統(tǒng)UNIX操作系統(tǒng)一個很大的缺點就是UNIX價格昂貴Linux是一個自由軟件，它對各廠家的UNIX造成了巨大的沖擊。Linux是一套免費使用和自由傳播的類UNIX操作系統(tǒng)，它主要用于基于Intelx86系列CPU的計算機上。2006-1020計算機網絡基礎杜煜服務器技術多處理器技術總線能力內存磁盤接口技術容錯技術磁盤陣列技術熱插撥技術雙機熱備份服務器狀態(tài)監(jiān)視2006-1021計算機網絡基礎杜煜多處理器技術中央處理器（CPU）是決定服務器性能好壞的重要因素之一。雖然服務器對其他組件的性能要求也很高，但處理器對于決定服務器的性能仍然是很重要的。服務器可以使用一個處理器或多個處理器運行多處理器技術的類型非對稱多處理器AMP；對稱多處理器SMP；對多處理器的選擇根據(jù)使用的網絡操作系統(tǒng)；根據(jù)服務器所完成的功能；CPU的種類Intel、AMD等多核CPU技術2006-1022計算機網絡基礎杜煜6.4.2總線服務器需要內部的高速總線來完成各種任務。總線是計算機系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送的“主干線路”，CPU、內存和其他的設備組件都連接到總線上。在某一時刻，服務器可能將大量的數(shù)據(jù)從磁盤傳送到網卡、處理器、系統(tǒng)內存，并在處理完數(shù)據(jù)后將其傳送回磁盤。2006-1023計算機網絡基礎杜煜內存內存按校驗處理分為非奇偶校驗RAM奇偶校驗RAM帶有錯誤檢查和更正（ECC）的RAM內存產品分類EDOSDRAMDDRDDR2DDR32006-1024計算機網絡基礎杜煜磁盤接口技術IDE（IntegratedDriveElectronics）SCSI（SmallComputerSystemsInterface）FibreChannelSATA（SerialATA）SAS（SerialAttachedSCSI）2006-1025計算機網絡基礎杜煜容錯技術容錯是指在硬件或軟件出現(xiàn)故障時，仍能完成處理和運算，不降低系統(tǒng)性能，即用冗余的資源使計算機具有容忍故障的能力，容錯技術可分為：軟件容錯采用多處理器和具有容錯功能的操作系統(tǒng)來實現(xiàn)容錯。硬件容錯由于硬件成本不斷下降，而軟件成本不斷升高，因此硬件容錯技術的應用越來越普遍。硬件容錯系統(tǒng)應具有的特性為：使用雙總線體系結構，確保系統(tǒng)的某一部分發(fā)生故障時仍能運行，不降低系統(tǒng)性能；冗余CPU、內存、通信子系統(tǒng)、磁盤、電源等，確保這些關鍵部件的可靠性；自動故障檢測，以及故障部件的隔離和更換。2006-1026計算機網絡基礎杜煜磁盤陣列技術磁盤陣列（DiskArray）是由一個硬盤控制器來控制多個硬盤的相互連接，使多個硬盤的讀寫同步，以減少錯誤，提高效率和可靠性的技術。RAID（RedundantArrayofInexpensiveDisks）表示的是廉價磁盤冗余陣列，是磁盤陣列技術標準，RAID采用冗余的硬盤來對信息進行冗余保存，從而提高磁盤系統(tǒng)的可靠性。如果某個硬盤發(fā)生故障，則可以通過保存在其他硬盤上的冗余信息恢復故障硬盤的信息。2006-1027計算機網絡基礎杜煜RAID技術RAID0RAID0采用數(shù)據(jù)分割技術，將所有硬盤構成一個磁盤陣列，可以同時對多個硬盤進行讀寫操作；RAID0陣列將數(shù)據(jù)分成多個數(shù)據(jù)塊，并將數(shù)據(jù)分塊分布在兩個或更多的硬盤上。RAID0陣列中的一個驅動器出錯將會導致所有硬盤上的數(shù)據(jù)全部丟失，因此可靠性最差。2006-1028計算機網絡基礎杜煜RAID技術RAID1RAID1不采用將數(shù)據(jù)分塊存儲在多個硬盤上的方法，而是采用磁盤鏡像技術。使用兩個硬盤，并且將一個硬盤的內容同步復制到另一個硬盤上。如果其中一個硬盤出現(xiàn)故障，另一個硬盤將繼續(xù)正常工作。RAID1的可靠性較高，但硬盤的使用效率較低。2006-1029計算機網絡基礎杜煜RAID技術RAID3RAID3采用數(shù)據(jù)交錯存儲技術。RAID3在多個數(shù)據(jù)磁盤上分塊分布數(shù)據(jù)，然后對各個數(shù)據(jù)磁盤上存儲的所有數(shù)據(jù)使用異或操作，以產生一個校驗數(shù)據(jù)（ECC數(shù)據(jù)），并將這個數(shù)據(jù)存儲到一個校驗硬盤（ECC硬盤）。如果其中一個存儲數(shù)據(jù)的硬盤發(fā)生故障，導致數(shù)據(jù)出錯或丟失，那么RAID3先讀出其余硬盤上的數(shù)據(jù)，再讀出ECC硬盤上的校驗數(shù)據(jù)，就可以恢復出錯或丟失的數(shù)據(jù)。2006-1030計算機網絡基礎杜煜RAID技術RAID5RAID5同樣采用數(shù)據(jù)交錯存儲技術，數(shù)據(jù)分塊存儲，RAID5將校驗數(shù)據(jù)存放在所有的硬盤中。RAID5的優(yōu)點是不必依賴一個ECC驅動器來進行所有寫操作，所有硬盤都共享ECC工作，因此RAlD5的性能要比RAID3稍高一些，如果任何一個硬盤出現(xiàn)故障，可以將其替換，且數(shù)據(jù)也能夠恢復。2006-1031計算機網絡基礎杜煜服務器集群技術服務器鏡像技術通過軟件或磁盤鏡像卡（RAID1卡）將兩臺服務器的硬盤做鏡像。其中，一臺服務器被指定為主服務器，另一臺為從服務器。集群技術