Сетевые операционные системы имеют разные свойства в зависимости от того, предназначены они для сетей масштаба рабочей группы (отдела), для сетей масштаба кампуса или для сетей масштаба предприятия.
Сети отделов используются небольшой группой сотрудников, решающих общие задачи. Главной целью сети отдела является разделение локальных ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и модемы. Сети отделов обычно не разделяются на подсети.
Сети кампусов соединяют несколько сетей отделов внутри отдельного здания или одной территории предприятия. Эти сети являются все еще локальными сетями, хотя и могут покрывать территорию в несколько квадратных километров. Сервисы такой сети обеспечивают взаимодействие между сетями отделов, доступ к базам данных предприятия, доступ к факс–серверам, высокоскоростным модемам и высокоскоростным принтерам.
Сети предприятия (корпоративные сети) объединяют все компьютеры всех территорий отдельного предприятия. Они могут покрывать город, регион или даже континент. В таких сетях пользователям предоставляется доступ к информации и приложениям, находящимся в других рабочих группах, отделах, подразделениях и штаб-квартирах корпорации.
Сети отделов
Главной задачей операционной системы, используемой в сети масштаба отдела, является организация разделения ресурсов, таких как приложения, данные, лазерные принтеры и, возможно, низкоскоростные модемы. Обычно сети отделов имеют один или два файловых сервера и не более чем 30 пользователей. Задачи управления на уровне отдела относительно просты. В задачи администратора входит добавление новых пользователей, устранение простых отказов, инсталляция новых узлов и установка новых версий программного обеспечения. Операционные системы сетей отделов хорошо отработаны и разнообразны, так же, как и сами сети отделов, уже давно применяющиеся и достаточно отлаженные. Такая сеть обычно использует одну или максимум две сетевые ОС. Чаще всего это сеть с выделенным сервером NetWare или Windows NT, или же одноранговая сеть, например сеть Windows for Workgroups.
Сети кампусов
Операционная система, работающая в сети кампуса, должна обеспечивать для сотрудников одних отделов доступ к некоторым файлам и ресурсам сетей других отделов. Услуги, предоставляемые ОС сетей кампусов, не ограничиваются простым разделением файлов и принтеров, а часто предоставляют доступ и к серверам других типов, например к факс–серверам и серверам высокоскоростных модемов. Важным сервисом, предоставляемым операционными системами данного класса, является доступ к корпоративным базам данных. Именно на уровне сети кампуса начинаются проблемы интеграции. В общем случае, отделы уже выбрали для себя типы компьютеров, сетевого оборудования и сетевых операционных систем. Очень часто сеть кампуса соединяет разнородные компьютерные системы, в то время как сети отделов используют однотипные компьютеры.
Корпоративные сети
Корпоративная сеть соединяет сети всех подразделений предприятия даже находящихся на значительных расстояниях. Корпоративные сети используют глобальные связи (WAN links) для соединения локальных сетей или отдельных компьютеров. Пользователям корпоративных сетей требуются все те приложения и услуги, которые имеются в сетях отделов и кампусов, плюс некоторые дополнительные приложения и услуги, например доступ к приложениям мейнфреймов и миникомпьютеров и к глобальным связям. Наряду с базовыми сервисами, связанными с разделением файлов и принтеров, сетевая ОС, которая разрабатывается для корпораций, должна поддерживать более широкий набор сервисов, в который обычно входят почтовая служба, средства коллективной работы, поддержка удаленных пользователей, факс-сервис, обработка голосовых сообщений, организация видеоконференций и др.
К признакам корпоративных ОС могут быть отнесены также следующие особенности.
1. Поддержка приложений. В корпоративных сетях выполняются сложные приложения, требующие для выполнения большой вычислительной мощности. Приложения будут выполняться более эффективно, если их наиболее сложные в вычислительном отношении части перенести на специально предназначенный для этого мощный компьютер – сервер приложений.
2. Справочная служба. Корпоративная ОС должна хранить информацию обо всех пользователях и ресурсах. Например, в Windows NT имеется по крайней мере пять различных типов справочных баз данных. Главный справочник домена (NT Domain Directory Service) хранит информацию о пользователях, которая используется при организации их логического входа в сеть. Данные о тех же пользователях могут содержаться и в другом справочнике, используемом электронной почтой Microsoft Mail. Еще три базы данных поддерживают разрешение низкоуровневых адресов: WINS устанавливает соответствие Netbios-имен IP-адресам, справочник DNS – сервер имен домена – оказывается полезным при подключении NT-сети к Internet, и, наконец, справочник протокола DHCP используется для автоматического назначения IP-адресов компьютерам сети. Наличие единой справочной службы для сетевой операционной системы – один из важнейших признаков ее корпоративности.
3. Безопасность. Особую важность для ОС корпоративной сети приобретают вопросы безопасности данных. Для защиты данных в корпоративных сетях наряду с различными аппаратными средствами используется средства защиты, предоставляемые операционной системой: избирательные или мандатные права доступа, сложные процедуры аутентификации пользователей, программная шифрация.
«Файл-серверная» и «клиент-серверная» архитектуры
За последние годы применение ПК эволюционировало от централизованных интерактивных систем на базе крупных ПК к распределенной архитектуре «клиент-сервер». Это стало возможным с распространением LAN на основе ПК. В основе «клиент-серверной» архитектуры лежит распределенная модель вычисления. В самом общем случае под «клиентом» и «сервером» понимают два взаимодействующих процесса, один из которых является поставщиком некоторого сервиса для другого.
Сервер – логический процесс, который обеспечивает некоторый сервис по запросу от клиента. Обычно сервер не только выполняет запрос, но и управляет очередностью запросов, буферами обмена, извещает своих клиентов о выполнении запроса и т.д.
Клиент – процесс, который запрашивает обслуживание от сервера. Процесс не является клиентом по каким-то параметрам своей структуры, он является процессом по отношению к серверу.
При взаимодействии клиента и сервера инициатором диалога с сервером, как правило, является клиент. Сервер сам не инициирует собственную работу. Это не исключает, однако, того, что сервер может извещать клиентов о каких-нибудь зарегистрированных им событиях. Инициирование взаимодействия, запрос на обслуживание, восприятие результатов от сервера, обработка ошибок – это обязанности клиента.
В «клиент-серверной» системе программа сервера стартует первой и пассивно ожидает запросов от клиента и при получении обрабатывает их при помощи различных механизмов. Таким образом, в модели «клиент-сервер» различают запросы и ответы.
В данном случае сеть изображена в виде овала, при разговоре об аспектах сети будем раскрывать этот овал. Программирование в этой среде бывает весьма разнообразным вследствие разнообразных сетевых ОС (NOS – Network Operating System), которые объединяют ПК в ЛВС. Каждая такая NOS имеет свой собственный интерфейс прикладного программирования (API – Application Programming Interface) на высоком уровне и поддерживает различные интерфейсы прикладного программирования более низкого уровня для осуществления связи.
Сетевое приложение «файл-серверной» архитектуры отличается от предыдущей тем, где происходит обработка данных. Данные в виде одного или нескольких файлов размещаются на файловом сервере. Сервер принимает запросы от ПК в сети и передает им требуемые данные. Основная обработка данных происходит в процессе клиента. Сервер следит лишь за тем, чтобы не возникало конфликтов при одновременном обращении к файлам.
В «клиент-серверной» архитектуре сервер не только обеспечивает пересылку необходимой информации, но и берет на себя часть или всю обработку этих данных.
Недостатки «файл-серверной» архитектуры очевидны и вытекают из того, что данные хранятся в одном месте, а обрабатываются в другом. Это означает, что данные в больших количествах необходимо передавать по сети, а это приводит к большой нагрузке на сеть и, как следствие, к снижению производительности при увеличении количества одновременно работающих пользователей.
«Клиент-серверная» архитектура позволяет устранить эти недостатки путем распределения вычислительной нагрузки между клиентом и сервером. Именно это распределение и является достаточно сложной задачей при проектировании программного обеспечения сетевых вычислительных систем.
Основная задача клиентского приложения – это обеспечение интерфейса с пользователем, т.е. ввод данных и предоставление результатов в удобном для пользователя виде и управление сценариями работы приложения.
Основная задача серверного приложения – это обеспечение надежности, согласованности и защищенности данных, управление запросами клиентов, быстрая обработка запросов и предоставление ответов.
Сначала большую часть функций приложения выполнял клиент, и такая архитектура получила название «толстый клиент – тонкий сервер». Когда появилась возможность хранить на серверы исполняемые процедуры, то это привело к тенденции большую часть приложения хранить на сервере. Такое решение имело очевидные преимущества, например его легче поддерживать, так как изменения нужно вносить только в одном месте – на сервере. Но язык описания хранимых процедур не был достаточно гибким по сравнению с языками программирования клиентских приложений. Поэтому возникли трехзвенные и многозвенные архитектуры «клиент-сервер», сочетающие в себе достоинства всех перечисленных выше систем.