Распределенные операционные системы реферат
Обновлено: 04.07.2024
Компьютерные системы переживают революцию. Огромным шагом стало изобретение высокоскоростных компьютерных сетей. Локальные сети позволяют десяткам, или даже сотням машин, в здании, подключаться таким образом, что небольшие количества информации могли быть переданы между машинами за миллисекунду или около того. Большие объемы данных можно перемещать между машинами пакетами от 10 до 100 миллионов бит/сек и иногда больше. Глобальные сети позволят миллионам машин по всей земле, быть подключенными на скорости, варьирующейся от 64 Кбит (килобит в секунду) до гигабит в секунду для некоторых продвинутых экспериментальных сетей.
Результатом этих технологий является то, что теперь не только возможно, но легко, собрать вычислительные системы, состоящие из большого числа процессоров, соеди .
Содержание
Введение 3
1. Понятие распределенной операционной системы 5
2. Преимущества распределенных систем перед централизованными системами 7
3. Аппаратная концепция распределенных операционных систем 11
4. Программное обеспечение распределенных систем 14
5. Взаимодействие в распределенных системах 16
6. Построение распределенных ОС 17
7. Одноранговые сетевые операционные системы и системы с выделенными серверами 20
8. Характеристика основных сетевых операционных систем 23
8.1. NetWare 23
8.2. Microsoft Windows 24
8.3. Microsoft Windows NT WS/Server 26
Заключение 27
Список использованной литературы 28
Введение
Распределенные операционные системы появились вместе с рабочими станциями, персональными компьютерами и локальными сетями. Возможности соединения компьютеров в локальную сеть создали новые возможности для неограниченного обмена данными, давая каждому пользователю выделенные вычислительные циклы, необходимые для интерактивных графических пользовательских интерфейсов. Это дало возможности для создания систем, которые были более надежны, чем их аппаратные компоненты. Таким образом стало возможно совершенствовать операционные системы путем добавления или замены отдельных компонент [1993] Шредер.
Используя эти новые возможности, стало развиваться новое направление - сетевые распределенные операционные системы. Первые проекты были начаты в середине семидесятых, но основная часть деятел ьности в этой области пришлась на восьмидесятые годы. Сейчас, пройдя через девяностые, разработки и исследования распределенных систем по-прежнему, актуальны.
Существуют некоторые различия между распределенной операционной системой и сетевой операционной системой. Сетевая операционная система, по существу, является централизованной, операционные компоненты были распределены среди множества узлов, в то время как в распределенной системе такое распределение сочетается с репликацией для достижения отказоустойчивости, а также высокой производительности.
Существует еще одно важное различие между распределенными и параллельными системами. В разработках параллельных систем, сделан фокус на завершение крупных вычислений с минимальными затратами времени, с помощью эксплуатации узлов обработки. Распределенные системы также используют параллелизм, но основной упор делается на отказоустойчивость.
Большинство компьютеров сейчас, подключено к сетям, так что все системы становятся, в той или иной степени, распределенными. Большинству системных администраторов (архитекторов) необходимы некоторые знания распределенных систем, поэтому данное направление смешивается с другими научными направлениями.
Основной мотивацией для исследования распределенных систем является поиск надежной системы, такой, которая переносила бы сбои с целью становления более надежной, чем ее составляющие. Эта задача имеет в значительной степени решена, поэтому сейчас существует широкий спектр методов и алгоритмов для работы распределенных систем.
Тем не менее, последующее интегрирование таких методов и алгоритмов в обычные системы в значительной степени удалось. Существуют две важные причины для этого. Одной является надежность современного компьютерного оборудования, другой трудность изменения системы, которая принимается в качестве стандарта.
Компьютерная техника в настоящее время стала очень надежной. Производители дисков утверждают, что жесткие диски могут работать около миллиона часов и больше, так что очень немногие из них выходят из строя в течение их срока службы.
Из-за этого, в большинстве случаев, нет особой нужды для распределенного хранения данных. Наоборот, дополнительная сложность программного обеспечения может на самом деле снизить надежность системы из-за увеличения возможности появления ошибки.
Высоко распределенные системы, такие как электронная почта и доменные имена, имеют свои специализированные механизмы отказоустойчивости. В Интернете не существует понятия отказоустойчивость, но все системы являются распределенными.
Список литературы
Список использованной литературы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
Характеристики метакомпьютерных систем. Рассмотрение различных типов распределенных операционных систем. Существование распределенной операционной системы в масштабах вычислительной системы. Проекты для создания распределенных операционных систем.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.06.2015 |
| Размер файла | 21,2 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Камышинский технологический институт (филиал)
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
Выполнил: студент группы КВТ-131
Проверила: Ст. преподаватель
Архитектура и типы распределенных систем Распределенные операционные системы Проекты для создания распределенных операционных системСписок литературы
Метакомпьютинг -- одно из направлений развития сети Интернет, ставящее перед собой задачу стирания барьеров между разнородными, пространственно распределенными вычислительными системами, образовав сверхкомпьютер или метакомпьютер, который для пользователей и программистов выступал бы как единая вычислительная среда, доступная непосредственно с рабочего места (ПК или рабочей станции).
Метакомпьютерные системы можно характеризовать следующим:
1. Объединяют большое количество компьютеров с разной архитектурой и разной мощностью посредством локальной или глобальной среды.
2. Предоставляют прозрачный однородный доступ к метакомпьютерам.
3. Имеют динамическую конфигурацию: вычислительные системы могут как подключаться, так и отключаться от системы, не нарушая функциональности всей системы.
4. Вычислительные узлы практически не взаимодействуют друг с другом.
Распределенная операционная среда - новый класс программного обеспечения, требующийся для воплощения идеи метакомпьютинга.
Грид - распределенная среда, и ее функционирование обеспечивается специальной формой программного обеспечения (ПО) - сервисами. Сервисы обладают сетевым интерфейсом, благодаря чему становится возможным удаленное обслуживание клиентов. В отличие от модели “клиент-сервер” в Грид тот или иной набор сервисов устанавливается на каждом ресурсе, хотя традиционное серверное обслуживание также не исключается.
Архитектура и типы распределенных систем
Архитектура распределенной системы: каждый компьютер является автономным модулем, состоящим из ЦП, памяти и периферийных устройств. Соответствие модели не нарушается даже несмотря на то, что компьютер не располагает локальной файловой системой: он должен иметь периферийные устройства для связи с другими машинами, а все принадлежащие ему файлы могут располагаться и на ином компьютере. Физическая память, доступная каждой машине, не зависит от процессов, выполняемых на других машинах. Этой особенностью распределенные системы отличаются от сильносвязанных многопроцессорных систем. Соответственно, и ядро системы на каждой машине функционирует независимо от внешних условий эксплуатации распределенной среды.
Существует два типа распределенных операционных систем. Мультипроцессорная операционная система (multiprocessor operating system) управляет ресурсами мультипроцессора. Мультикомпьютерная операционная система (multicomputeroperating system) разрабатывается для гомогенных мультикомпьютеров.
Существует большое сходство между мультимашинной организацией и архитектурой слабо связанных мультипроцессоров; в обоих структурах процессоры связаны через канал связи, а не через общую память. Различия заключаются в следующем: 1) в случае распределенных систем (мультимашинная архитектура) связь между процессорами осуществляется относительно медленно (сеть), а системы независимы; 2)в случае параллельных систем (мультипроцессорная архитектура) связь осуществляется быстро (шина), а системы относительно сильно связаны между собой.
Распределенные операционные системы, такие как Mach и Chorus могут применяться и при мультимашинной, и при мультипроцессорной организации.
Распределенные системы традиционно делятся на следующие категории:
1) периферийные системы, представляющие собой группы машин, отличающихся ярковыраженной общностью и связанных с одной (обычно более крупной) машиной. Периферийные процессоры делят свою нагрузку с центральным процессором и переадресовывают ему все обращения к операционной системе. Цель периферийной системы состоит в увеличении общей производительности сети и в предоставлении возможности выделения процессора одному процессу в операционной среде UNIX. Система запускается как отдельный модуль; в отличие от других моделей распределенных систем, периферийные системы не обладают реальной автономией, за исключением случаев, связанных с диспетчеризацией процессов и распределением локальной памяти.
2) распределенные системы типа "Newcastle", позволяющие осуществлять дистанционную связь по именам удаленных файлов в библиотеке. Удаленные файлы имеют спецификацию (составное имя), которая в указании пути поиска содержит специальные символы или дополнительную компоненту имени, предшествующую корню файловой системы. Реализация этого метода не предполагает внесения изменений в ядро системы, вследствие этого он более прост, чем другие методы, рассматриваемые в этой главе, но менее гибок.
3) абсолютно "прозрачные" распределенные системы, в которых для обращения к файлам, расположенным на других машинах, достаточно указания их стандартных составных имен; распознавание этих файлов как удаленных входит в обязанности ядра. Маршруты поиска файлов, указанные в их составных именах, пересекают машинные границы в точках монтирования, сколько бы таких точек ни было сформировано при монтировании файловых систем на дисках.
Распределенная операционная система
Распределенная операционная система существует как единая oперационная система в масштабах вычислительной системы. Каждый компьютер сети, работающей пoд управлением распределенной ОС, выполняет часть функций этой глобальной ОС. Распределенная ОС объединяет все компьютеры сети в том смысле, что они работают в тесной кoоперации друг с другом для эффективного использования всех ресурсов компьютерной сети. Распределенная ОС, динамически и автоматически распределяя работы по различным машинам системы для обработки, заставляет набор сетевых машин работать как виртуальный унипроцессор. Пользoватель распределенной ОС, вообще говоря, не имеет сведений о том, на какой машине выполняется его работа.
Появление сетей, предназначенных для взаимной связи различных компьютеров, привело к разработке средств, а затем и операционных систем, позволяющих осуществлять управление, так называемой, мультимашинной архитектурой, то есть совокупности полносоставных компьютеров (процессоры, память, вводы-выводы. ), связанных в сеть. В этом случае речь идет о распределенных вычислительных системах.
Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователей в сетевых средах. В распределенной операционной системе реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера. Характерными признаками распределенной организации операционной системы являются: наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов, единой службы времени, использование механизма вызова удаленных процедур (RPC) для прозрачного распределения программных процедур по машинам, многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу сразу на нескольких компьютерах сети, а также наличие других распределенных служб.
Проекты для создания распределенных операционных системраспределительный операционный система метакомпьютерный
Opus базируется на проекте WebOS, который был реализован в университете Беркли с целью предоставления распределенным приложениям служб операционной системы, в том числе механизмов обнаружения ресурсов и управления ими, удаленного выполнения процессов, аутентификации и защиты. Opus добавляет к оболочке WebOS механизм перекрытия (overlay), который позволяет приложениям прозрачным образом передавать базовой сети свои требования на ресурсы, а затем использовать предоставленные ресурсы. Это крайне важно, поскольку на одной машине разработчики приложений могут для предоставления служб использовать возможности локальной операционной системы. Однако в распределенной системе, разработчики приложений должны сами создавать службы в соответствии с множеством стандартов и множеством серверов приложений, что требует больших усилий со стороны программиста и немалых системных ресурсов. Opus решает эту проблему, предоставляя по Internet базовые службы операционных систем, необходимые для создания приложений, которые являются распределенными, доступными, масштабируемыми и динамически реконфигурируемыми.
Операционная система компьютерной сети во многом аналогична ОС автономного компьютера. Она также представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который обеспечивает удобство работы пользователям и программистам путем предоставления им некоторой виртуальной машины, и реализует эффективный способ разделения ресурсов между множеством выполняемых в сети процессов.
При организации сетевой работы ОС играет роль интерфейса, абстрагирующего пользователя от деталей низкоуровневых программно-аппаратных средств сети. Например, вместо числовых адресов компьютеров сети, таких как МАС-адрес и IP-адрес, ОС компьютерной сети позволяет оперировать удобными для запоминания символьными именами.
В зависимости от того, какой виртуальный образ создает операционная система для того, чтобы подменить им реальную аппаратуру компьютерной сети, различают сетевые ОС и распределенные ОС.
Сетевая ОС предоставляет пользователю некую виртуальную вычислительную систему, работать с которой гораздо проще, чем с реальной сетевой аппаратурой. В то же время эта виртуальная система не полностью скрывает распределенную природу своего реального прототипа, т. е. является виртуальной сетью.
При использовании ресурсов компьютеров сети пользователь сетевой ОС всегда помнит, что имеет дело с сетевыми ресурсами. Для доступа к ресурсам нужно выполнять особые операции, например, просматривать список разделяемых ресурсов компьютеров сети, подключать к файловой системе удаленный разделяемый каталог на вымышленную букву локального дисковода (подключить сетевой диск) или ставить перед именем каталога еще и имя компьютера, на котором тот расположен.
Пользователи сетевой ОС обычно должны быть в курсе того, где хранятся их файлы, и должны использовать явные команды передачи файлов для перемещения файлов с одной машины в сети на другую.
Работая в среде сетевой ОС, пользователь, хотя и может запустить задание на любой машине сети, всегда знает, на какой машине выполняется его задание. По умолчанию пользовательское задание выполняется на той машине, на которой пользователь сделал логический вход. Если же он хочет выполнить задание на другой машине, то ему нужно либо выполнить логический вход в эту машину, используя команду типа remote login, либо ввести специальную команду удаленного выполнения, в которой он должен указать информацию, идентифицирующую удаленный компьютер.
Основным направлением развития сетевых ОС является достижение как можно более высокой степени прозрачности сетевых ресурсов. В идеальном случае сетевая ОС должна предоставлять пользователю сетевые ресурсы в виде ресурсов единой централизованной виртуальной машины. Для такой операционной системы используется специальное название — распределенная ОС, или истинно распределенная ОС.
Распределенная ОС, динамически и автоматически распределяя работы по различным машинам сети для обработки, заставляет набор машин работать как виртуальный универсальный процессор. Пользователь распределенной ОС, вообще говоря, не имеет сведений о том, на какой машине выполняется его работа.
Распределенная ОС существует как единая операционная система в масштабах вычислительной системы (сети). Каждый компьютер сети, работающий под управлением распределенной ОС, выполняет часть функций этой глобальной ОС, которая объединяет все компьютеры сети для эффективного использования всех сетевых ресурсов.
В настоящее время все существующие операционные системы еще очень далеки от идеала истинной распределенности. Сегодняшние сетевые ОС могут рассматриваться как набор операционных систем, составляющих сеть. На разных компьютерах сети могут выполняться одинаковые или различные ОС (чаще различные). Все эти ОС функционируют практически независимо друг от друга в том смысле, что каждая из них принимает независимые решения о создании и завершении собственных процессов и управлении локальными ресурсами.
Однако в любом случае ОС компьютеров, работающих в сети, должны включать взаимно согласованный набор коммуникационных протоколов для организации взаимодействия процессов, выполняющихся на разных компьютерах сети, и разделения ресурсов этих компьютеров между пользователями сети.
Если операционная система отдельного компьютера позволяет ему работать в сети, т. е. предоставлять свои ресурсы в общее пользование и/или потреблять ресурсы других компьютеров сети, то такая операционная система отдельного компьютера также называется сетевой ОС.
В структуре сетевой ОС можно выделить следующие основные функциональные компоненты:
1. Средства управления локальными ресурсами компьютера, реализующие все функции ОС автономного компьютера (интерфейс с пользователем, создание, планирование и диспетчеризацию процессов, распределение памяти, управление внешней памятью, устройствами ввода-вывода и т. д.).
2. Сетевые средства, содержащие три основных компонента:
· средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование — серверная часть ОС;
· средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам — клиентская часть ОС;
В работе выделены основные причины создания распределенных систем, показано, что распределенные файловые системы должны обеспечивать сетевую прозрачность и высокую доступность. Рассматриваются интерфейсы файловых серверов и директорий, сервиса каталогов.
Рассмотрены принципы распределения общей памяти (DSM), раскрыты методы синхронизациии механизмы работы вызовов удаленных процедур.
1. Введение - 4 -
2. Постановка задачи - 4 -
3. Достоинства и недостатки распределенных систем - 5 -
4. Распределенные файловые системы - 6 -
4.1. Интерфейс файлового сервера - 7 -
4.2. Интерфейс сервиса каталогов - 7 -
4.3. Интерфейс сервера директорий - 8 -
4.4. Семантика разделения файлов - 9 -
4.4.1.UNIX-семантика - 9 -
4.4.2. Неизменяемые файлы - 9 -
4.4.3. Семантика сессий - 9 -
4.4.4. Транзакции - 9 -
4.5. Реализация распределенных файловых систем - 10 -
4.5.1. Структура системы - 10 -
4.5.2. Кэширование - 11 -
4.5.3. Размножение - 11 -
4.5.4. Протоколы коррекции - 12 -
5. Распределенная общая память (DSM - Distributed Shared Memory) - 12 -
5.1.Достоинства DSM - 12 -
5.2. Алгоритмы реализации DSM - 13 -
6. Синхронизация в распределенных системах - 15 -
6.1. Синхронизация времени - 15 -
6.2. Алгоритмы взаимного исключения - 16 -
6.2.1. Централизованный алгоритм - 16 -
6.2.2. Распределенный алгоритм - 17 -
6.2.3. Алгоритм Token Ring - 17 -
6.3. Неделимые транзакции - 18 -
6.3.1. Подходы к реализации механизматранзакций - 19 -
7. Вызов удаленных процедур (RPC) - 20 -
8. Выводы - 21 -
9. Список используемой литературы - 23 -
Распределенная операционная система представляется пользователям традиционной однопроцессорной системой, хотя она и функционирует на множестве процессоров. При этом пользователи не должны беспокоиться о том, где работают их программы или где расположены файлы; всеэто должно автоматически и эффективно обрабатываться самой операционной системой.
Распределенная ОС, динамически и автоматически распределяя работы по различным машинам системы для обработки, заставляет набор сетевых машин работать как виртуальный унипроцессор. Пользователь распределенной ОС, вообще говоря, не имеет сведений о том, на какой машине выполняется его работа.
Распределенная ОСсуществует как единая операционная система в масштабах вычислительной системы. Каждый компьютер сети, работающей под управлением распределенной ОС, выполняет часть функций этой глобальной ОС. Распределенная ОС объединяет все компьютеры сети в том смысле, что они работают в тесной кооперации друг с другом для эффективного использования всех ресурсов компьютерной сети.
Чтобы создать настоящуюраспределенную операционную систему, недостаточно просто добавить несколько страниц кода к однопроцессорной операционной системе, так как распределенные и централизованные системы имеют существенные различия. Распределенные системы, например, часто позволяют прикладным заданиям одновременно обрабатываться на нескольких процессорах, поэтому требуется более сложный алгоритм загрузки процессоров для оптимизациираспараллеливания.
Распределенная система ( совокупность независимых компьютеров, которая представляется пользователю единым компьютером. Примеры: сеть рабочих станций (выбор процессора для выполнения программы, единая файловая система), роботизированный завод (роботы связаны с разными компьютерами, но действуют как внешние устройства единого компьютера, банк со множеством филиалов, система резервированияавиабилетов.
2. Постановка задачи
Сегодня, в условиях постоянного поиска, направленного на улучшение производственных процессов, и быстрого развития вычислительной техники и прикладного программного обеспечения, сложность информационных или вычислительных (или информационно-вычислительных) систем резко возрастает.
Однако технологии и методологии.
Читайте также: