Mega Templates v3.0

Рассмотрим вопрос о том, как клиент задает местоположение серверу. Одним из методов решения этой проблемы есть непосредственное использование сетевого адреса серверу в клиентской программе. Недостаток такого подхода - его чрезвычайная негибкость: при перемещении серверу, или при увеличении числа серверов, или при изменению интерфейса во всех этих и многих других случаях необходимо перекомпилировать все программы, которые использовали жесткую задачу адреса серверу. Для того, чтобы избежать всех этих проблем, в некоторых распределенных системах используется так называемое динамическое связывание.

Программист имеет дело с логической организацией файла, представляя файл в виде определенным чином организованных логических записей. Логическая запись - это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством. Даже если физический обмен с устройством осуществляется большими единицами, операционная система обеспечивает программисту доступ к отдельной логической записи. На рисунке 2.33 показанные несколько схем логической организации файла. Записи могут быть фиксированной длины или переменной длины.

В сравнении с доступом к памяти, традиционный доступ к файлам выглядит запутанным и неудобным. По этой причине некоторые ОС, начиная с MULTICS, обеспечивают отображение файлов в адресное пространство выполняемого процесса. Это выражается в появлении двух новых системных вызовов: MAP (отобразить) и UNMAP (отменить отображение). Первый вызов передает операционной системе в качестве параметров имени файла и виртуальный адрес, и операционная система отображает указанный файл в виртуальное адресное пространство по указанному адресу.

Для того, чтобы послать сообщение, необходимо заметить адресу получателя. В очень простой сети адреса может задаваться в виде константы, но в более сложных сетях нужен и более утонченное средство адресации.

Одним из вариантов адресации на верхнему уровне есть использования физических адресов сетевых адаптеров. Если в компьютере, который получает, выполняется только один процесс, то ядро будет знать, что делать с сообщением, которое поступило - передать его этому процессу. Однако, если на машине выполняется несколько процессов, то ядру не известно, которому из них предназначенное сообщение, поэтому использование сетевого адреса адаптеру в качестве адреса получателя приводит к очень серьезному ограничению - на каждой машине должен выполняться только один процесс.

Операционная система в найбольшей мере  определяет образ всей вычислительной системы в целом. Несмотря на это, пользователе, которые активно используют вычислительную технику, чаще всего ощущают затруднение при попытке даты определения операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств с помощью предоставления для него расширенной машины и повышения эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.

В этом случае память машины не делится заранее на деления. Сначала вся память свободная. Каждой задачи, которая снова поступает, выделяется необходимая ей память. Если достаточный объем памяти отсутствующих, то задача не принимается на выполнение и стоит в очереди. После завершения задачи память освобождается, и на это место может быть загруженная другая задача. Таким образом, в произвольный момент времени оперативная память представляет собой случайную последовательность занятых и свободных участков (делений) произвольного размера.

При страничной организации виртуальное адресное пространство процесса делится механически на уровне части. Это не позволяет дифференцировать средства доступа к разным частям программы (сегментам), а это свойство часто бывает очень полезным. Например, можно запретить оборачиваться с операциями записи и чтение в кодовый сегмент программы, а для сегмента данных решить только чтение. Кроме того, разбивка программы на "осмысленные" части делает принципиально возможным низменность одного сегмента несколькими процессами.

В дополнение к стандарту POSIX правительство США также определил требования компьютерной безопасности для приложений, используемых правительством. Многие из этих требований являются желательными свойствами для любой многопользовательской системы. Правила безопасности определяют такие свойства, как защита ресурсов одного пользователя от других и установление квот по ресурсам для предотвращения увлечения одним пользователем всех системных ресурсов (таких как память).

Обеспечение защиты информации от несанкционированного доступа является обязательной функцией сетевых операционных систем.

Только небольшое количество сетей имеет однородность (гомогенностью) программного и аппаратного обеспечения. Однородными чаще есть сети, которые составляются из небольшого количества компонентов от одного производителя.

Некоторые организации имеют сети, составленные из оборудования, например, только IBM или DEC. Дни сетей от одного производителя миновали. Нормой сегодняшнего дня являются сети неоднородные (гетерогенные), что составляются из разных рабочих станций, операционных систем и приложений, а для реализации взаимодействия между компьютерами используют разные протоколы.

Модель клиент-сервер - это еще один подход к структурированию ОС. В широком содержании модель клиент-сервер предполагает наличие программного компонента - потребителя какого-то сервиса - клиента, и программного компонента - поставщика этого сервиса - серверу. Взаимодействие между клиентом и сервером стандартизуется, так что сервер может обслуживать клиентов, реализованных разными средствами и, может быть, разными производителями. При этом главным требованием является то, чтобы они спрашивали услуги серверу понятным ему средством.

Обычно приложения имеют дело с процессами, каждый из который составляется с одной нити управления.

Нити - это важная модель для выражения параллелизма внутри процесса, особенно для распределенного окружения. Например, возможности многонитевой обработки становятся особенно важными в контексте RPC. RPC является синхронным механизмом по своей природе: клиент делает вызов отдаленной функции и ожидает выполнение вызова. При использовании нитей одна нить может сделать запрос, а другая начать обрабатывать данные от другого запроса.

Итак, шлюз согласует коммуникационные протоколы одного стека с коммуникационными протоколами другого стека. Программные средства, которые реализуют шлюз, нет смысла устанавливать ни на одном с двух взаимодействующих компьютеров с разными стеками протоколов, намного рациональнее разместить их на некотором компьютере-посреднике. Когда-то, чем обгрунтувати это утверждения, рассмотрим принцип работы шлюза.

Рисунок 3.14 иллюстрирует принцип функционирования шлюза. В показанном примере шлюз, размещенный на компьютере 2, согласовывает протоколы клиентского компьютера 1 сети А с протоколами серверного компьютера 3 сети В.

Другим местом кэширования является ядро. Недостатком этого варианта является то, что во всех случаях нужно выполнять системные вызовы, даже в случае успешного обращения к кэш-памяти (файл оказался в кэше). Но преимуществом является то, что файлы остаются в кэше и после завершения процессов. Например, предположим, что двухпроходный компилятор выполняется, как два процесса. Первый проход записывает промежуточный файл, который читается вторым проходом. На рисунке 3.11,в показаниный, что после завершения процесса первого прохода промежуточный файл, наверное, будет находиться в кэше, так что вызов серверу не потребуется.

Как очевидно из названия, данный метод представляет собой комбинацию страничного и сегментного распределения памяти и, вследствие этого, соединит в себе достоинства обеих подходов. Виртуальное пространство процесса делится на сегменты, а каждый сегмент в свою очередь делится на виртуальные страницы, которые нумеруются в пределах сегмента. Оперативная память делится на физические страницы. Загрузка процесса выполняется операционной системой постранично, при этом часть страниц размещаются в оперативной памяти, а часть на диске.

Базовые примитивы передачи сообщений в распределенных системах

Единым по-настоящему важным отличием распределенных систем от централизованных есть межпроцессная взаимосвязь. В централизованных системах связок между процессами, как правило, предполагает наличие что разделяется памяти. Типичный пример - проблема " поставщик-потребитель", в этом случае один процесс пишет в что разделяется буфер, а другой - читает из него. Даже более всего простая форма синхронизации - семафор - нуждается в, чтобы хотя бы одно слово (переменная самого семафора) было что разделяется.