Протоколы компьютерных сетей и сетевые операционные системы. Операционная система как система управления ресурсами

Протоколы компьютерных сетей и сетевые операционные системы

Учебный курс

1.  Сетевые операционные системы

1.1.  История развития операционных систем общего назначения

1.2.  Функции операционной системы

1.2.1.  Операционная система как виртуальная машина

1.2.2.  Операционная система  как система управления ресурсами

1.2.2.1.  Управление процессами

1.2.2.2.  Управление памятью

1.2.2.3.  Управление внешними устройствами

1.2.2.4.  Защита данных и администрирование

1.2.2.5.  Взаимодействие с ОС с использованием интерфейса прикладного программирования

1.2.2.6.  Пользовательский интерфейс операционной системы

2.  Сетевые операционные системы. Сетевые и распределенные системы

9.  Функциональные компоненты сетевой ОС

9.7.  Сетевые службы и сетевые сервисы

9.8.  Встроенные сетевые службы и сетевые оболочки

9.9.  Одноранговые и серверные сетевые операционные системы

10.  Архитектура операционных систем

10.1.  Ядро и вспомогательные модули сетевой ОС

10.2. Ядро операционной системы в привилегированном режиме.

10.3. Многослойная структура ОС

10.4. Микроядерная архитектура

11.  Процессы и потоки

11.1. Мультипрограммирование

11.1.1.  Мультипрограммирование в системах разделения времени

11.1.2.  Мультипрограммирование в системах реального времени.

11.2. Планирование процессов и потоков.

11.2.1.  Понятие процесса и потока. Создание процессов и потоков.

11.2.2.  Планирование и диспетчеризация потоков. Состояние потока.

11.2.3.  Алгоритмы планирования потоков.

11.3. Мультипрограммирование на основе прерываний.

11.3.1.  Назначение и типы прерываний.

11.3.2.  Механизм прерываний.

11.3.3.  Программные и аппаратные прерывания.

11.3.4.  Процедуры обработки прерываний и текущий процесс.

11.3.5.  Системные вызовы.

11.4. Синхронизация процессов и потоков.

11.4.1.  Необходимость синхронизации процессов и потоков.

11.4.2.  Синхронизирующие объекты операционных систем.

12.  Управление памятью

12.1. Функции ОС по управлению памятью.

12.2. Алгоритмы распределения памяти.

12.3. Свопинг и виртуальная память.

12.4. Разделяемые сегменты памяти.

12.5. Кэширование данных.

13.  Ввод и вывод. Файловая система.

13.1. Задачи ОС по управлению файлами и устройствами.

13.2. Многостойная модель подсистемы ввода-вывода.

13.3. Логическая организация файловой системы.

13.4. Физическая организация  файловой системы.

13.5. Файловые операции

13.5.1.  Открытие файлов

13.5.2.  Закрытие файлов.

13.5.3.  Организация доступа к файлам.

13.5.4.  Контроль доступа к файлам.

13.6. Специальные файлы как универсальный интерфейс. Аппаратные драйверы

18.  Протоколы физического уровня

19.  Протоколы канального уровня

19.1. Использование канальных протоколов  в локальных сетях.

19.1.1.  Организация связи в локальных сетях с использованием технологии Ethernet.

19.1.2.  Типы кадров технологии Ethernet.

19.1.3.  Использование транспортных кадров технологии Ethernet для передачи информации протоколов высших уровней. Протоколы АRP и RARP.

19.2. Канальные протоколы в глобальных сетях

19.2.1.  Протокол SLIP

19.2.2.  Протокол PPP

20.  Протоколы сетевого уровня

20.1. Протокол IP

20.2. Статическая маршрутизация. Совместное использование протоколов ARP и RARP в маршрутизаторах.

20.3. Протокол IPX

20.4. Формат кадра протокола IPX. Использование протокола IPX в локальных сетях Novell

21.  Протоколы транспортного уровня

22.  Протокол TCP

22.1. Концепции TCP

22.2. Установление и разрыв соединений TCP

22.3.  

23.  Протоколы сеансового уровня

24.  Протоколы прикладного уровня

24.1. Протокол DNS

25.  Концепции распределенной обработки  в сетевых ОС

25.1. Модели сетевых служб и распределенных приложений

25.2. Механизм передачи сообщений в распределенных системах

25.3. Объектно-ориентированные технологии в сетях

25.3.1.  Технология удаленного вызова методов RMI

25.3.2.  Использование технологиии Corba для создания многозвенных распределенных систем

1.  Понятие протокола компьютерной сети. Связь протоколов с концепцией семиуровневой модели взаимосвязи открытых систем.

Для эффективного решения проблемы передачи информации между узлами (компьютерами) являющимися частью локальной (глобальной) сети применяется метод декомпозиции задачи, суть которого заключается в следующем. Вся задача перемещения информации разбивается на ряд мелких подзадач, которые можно решить простыми методами. Каждая  из подобных подзадач возникает, на определенном уровне межсетевого взаимодействия. 

Классическим примером уровневого подхода может служить семиуровневая модель взаимосвязи открытых систем OSI (Open System Interconnection), либо стек протоколов TCP/IP, который включает в себя меньшее количество уровней, но по своей сути реализует все функции, заложенные в семиуровневой модели. Физическая природа передаваемых данных не имеет значения, поэтому подобные модели могут легко адаптироваться для любого типа взаимодействия, будь то передача данных по сети INTERNET, либо взаимодействие межу 2-мя телефонными станциями. В любом из указанных примеров сложная задача взаимодействия может быть решена при совместной работе простых уровней.

Предположим необходимо передать информацию из пункта A в пункт B.Система, которая решает эту задачу, называется прикладной системой, которая может реализовывать, например, передачу учетной информации о населении.

Рассмотрим кратко проблемы, возникающие при проектировании и реализации систем подобного рода. Пусть, для определенности, необходимо построить систему, которая решает проблему учета населения в пределах определенной территории. Будем рассматривать поэтапное решение данной задачи, каждый этап при этом будет представлять определенный уровень межсетевого взаимодействия.

Прикладной уровень

Рассматриваемая нами учебная задача называется прикладной системой, поскольку при ее использовании, из общего числа возможных задач  выбирается одна, специфическая (прикладная), а именно задача учета населения.

Распределение систем по классам, производится на самом высоком (прикладном) уровне, который определяет физическую природу и (или) характер решаемой задачи. К сожалению, в настоящее время прикладной уровень полностью не стандартизирован, и в России, как и в некоторых других странах, на момент написания настоящего пособия, не существовало стандарта на  системы учета населения. Таким образом, отсутствие стандарта порождает проблему хаотичной реализации, когда программный продукт, написанный программистами в одной области страны, не может, без определенной доработки, взаимодействовать с аналогичным программным продуктом «соседей». Прикладной уровень определяет самый высокий уровень абстракции, когда четко (на уровне стандарта) определяются объекты, которые взаимодействуют в пределах прикладной системы. Таким образом, на прикладном уровне задача обретает специфические очертания, характерные для отдельной предметной области.

Уровень представления

Программные объекты, посредством которых описываются (моделируются) объекты реального мира имеют определенные атрибуты и методы. Применительно к рассматриваемой задаче в качестве атрибутов могут выступать персональные  данные человека (фамилия, имя, отчество, дата рождения, пол и т.д.). Атрибуты человека (учетные данные) хранятся в памяти компьютеров в определенном текстовом формате,  Примером форматов могут служить формат ASCII и формат EBCDIC. Формат определяет способ представления данных. В частности текстовый формат определяет соответствие между