Tw-city.info

IT Новости
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сетевая ос linux

Сетевая ос linux

Linux произносится как ‘Линукс, с ударением на первом слоге.

Linux — это современная POSIX-совместимая и Unix-подобная операционная система для персональных компьютеров и рабочих станций.

Это многопользовательская сетевая операционная система с сетевой оконной графической системой X Window System. ОС Linux поддерживает стандарты открытых систем и протоколы сети Internet и совместима с системами Unix, DOS, MS Windows. Все компоненты системы, включая исходные тексты, распространяются с лицензией на свободное копирование и установку для неограниченного числа пользователей.

Разработка ОС Linux выполнена Линусом Торвалдсом (Linus Torvalds) из университета Хельсинки и не поддающейся подсчету обширной командой из тысяч пользователей сети Internet, сотрудников исследовательских центpов, фондов, унивеpситетов и т.д.

Возможности, которые предоставляет ОС Linux .

  • дает возможность бесплатно и легально иметь современную ОС для использования как на работе, так и дома;
  • обладает высоким быстродействием;
  • работает надежно, устойчиво, совершенно без зависаний;
  • не подвержена вирусам;
  • позволяет использовать полностью возможности современных ПК, снимая ограничения, присущие DOS и MS Windows по использованию памяти машины и ресурсов процессора(ов);
  • эффективно управляет многозадачностью и приоритетами, фоновые задачи (длительный расчет, передача электронной почты по модему, форматирование дискеты и т.д. и т.п.) не мешают интерактивной работе;
  • позволяет легко интегрировать компьютер в локальные и глобальные сети, в т.ч. в Internet; работает с сетями на базе Novell и MS Windows;
  • позволяет выполнять представленные в формате загрузки прикладные программы других ОС — различных версий Unix, DOS и MS Windows;
  • обеспечивает использование огромного числа разнообразных программных пакетов, накопленных в мире Unix и свободно распространяемых вместе с исходными текстами;
  • предоставляет богатый набор инструментальных средств для разработки прикладных программ любой степени сложности, включая системы класса клиент-сервер, объектно-ориентированные, с многооконным текстовым и/или графическим интерфейсом, пригодных для работы как в Linux, так и в других ОС;
  • дает пользователю и особенно разработчику замечательную учебную базу в виде богатой документации и исходных текстов всех компонент, включая ядро самой ОС;
  • дает всем желающим попробовать свои силы в разработке, организовать общение и совместную работу через Internet с любыми из разработчиков ОС Linux и сделать свой вклад, став соавтором системы.

Кому и зачем может понадобиться ОС Linux .

В применении Linux по разным причинам могут быть заинтересованы многие категории пользователей. Привести исчерпывающий список невозможно. Однако, вот ряд примеров.

Linux это полноценная 32-х разрядная (64-х разрядная на платформе DEC AXP) операционная система, которая использует компьютер на полную мощность. Linux превращает персональный компьютер IBM PC в настоящую рабочую станцию. По цене персоналки, которая значительно ниже стоимости рабочей станции.

Выигрыш в цене очень большой, так как помимо экономии на оборудовании, программное обеспечение в Linux поставляется со свободной лицензией, разрешающей бесплатное неограниченное копирование системы. Ядро, редакторы, трансляторы, СУБД, сеть, графические интерфейсы, игры и масса другого программного обеспечения объемом в тысячи мегабайт — бесплатно и на законной основе.

Выигрыш только на программном обеспечении может составить от тысяч до десятков тысяч долларов. Для многих пользователей в России свободная лицензия — это единственная возможность легально снабдить себя полноценным набором программного обеспечения.

Для пиратского рынка не платить за программы — обычное дело. Однако в случае с Linux мало того, что за это никто преследовать не будет, еще и полную документацию дадут! Более того, с исходными текстами всех программ! Пиратам такое и не снилось.

Большой интерес Linux представляет для потребителей и разработчиков прикладных систем. Представьте себе фирму, состоящую из нескольких филиалов, территориально разнесенных по разным районам города и даже по разным городам и странам. На головном предприятии работает сервер базы данных, клиенты — рабочие места в филиалах — через сеть взаимодействуют с сервером. Такая система быстро, дешево и удобно делается в Linux. Вспомните об устойчивости Linux. Вот где она сильно пригодится!

Допустим, вы разработчик коммерческих программ для коммерческих ОС, например, SCO Unix, Solaris или DOS. Вы используете многоплатформенный компилятор, мощную многооконную систему отладки, эмуляторы и системы совместимости. Все это есть в Linux . Можете поставить его на свою домашнюю персоналку и, если у вас есть модем, ходить на работу только за зарплатой. Кстати, и здесь устойчивость не помешает. Представьте, что вы открыли пару десятков окон, много что в них наработали, а система зависла. В Linux такого не бывает.

А если вы научный работник и пишете статьи в международные журналы? К вашим услугам в Linux издательская система TeX, в формате которой принимаются статьи в эти журналы. Статью можете отправить по электронной почте прямо со своей Linux-машины. Пока вы писали статью, машина делала длительный сложный расчет и вам это совершенно не мешало. И массивы в вашей программе вовсе не ограничены пределом в 640 KB. Хотите массив в 50 мегабайт? Пожалуйста, даже если у вас только 8 MB RAM, так как в Linux работает виртуальная память. Как вы думаете, приятно ли столкнуться с зависанием ОС, когда до окончания трехчасового расчета осталось три минуты? В Linux это вам не грозит.

Может, вам нужно синтезировать рекламную картинку профессионального качества? Пока система рендеринга будет это делать, можете поиграть в DOOM. Или отлаживать описание другой картинки. Рендеринг сложной картинки идет часами. Устойчивость ОС и тут не помешает.

Здесь не зря такой упор сделан на устойчивость ОС. Пользователь, практика которого ограничена системами DOS и особенно MS Windows, привык, что зависание — неотъемлемое свойство ОС. Дело обстоит как раз с точностью до наоборот.

Linux распахивает дверь в гигантский мир открытых систем, в котором существует огромное количество средств для решения самых разнообразных задач.

Xарактерные особенности Linux как ОС.

  • многозадачность: много программ выполняются одновременно;
  • многопользовательский режим: много пользователей одновременно работают на одной и той же машине;
  • защищенный режим процессора (386 protected mode);
  • защита памяти процесса; сбой программы не может вызвать зависания системы;
  • экономная загрузка: Linux считывает с диска только те части программы, которые действительно используются для выполнения;
  • разделение страниц по записи между экземплярами выполняемой программы. Это значит, что процессы-экземпляры программы могут использовать при выполнении одну и ту же память. Когда такой процесс пытается произвести запись в память, то 4-x килобайтная страница, в которую идет запись, копируется на свободное место. Это свойство увеличивает быстродействие и экономит память;
  • виртуальная память со страничной организацией (т.е. на диск из памяти вытесняется не весь неактивный процесс, а только требуемая страница); виртуальная память в самостоятельных разделах диска и/или файлах файловой системы; объем виртуальной памяти до 2 Гбайт; изменение размера виртуальной памяти во время выполнения программ;
  • общая память программ и дискового кэша: вся свободная память используется для буферизации обмена с диском;
  • динамические загружаемые разделяемые библиотеки;
  • дамп программы для пост-мортем анализа: позволяет анализировать отладчиком не только выполняющуюся, но и завершившуюся аварийно программу;
  • сертификация по стандарту POSIX.1, совместимость со стандартами System V и BSD на уровне исходных текстов;
  • через iBCS2-согласованный эмулятор совместимость с SCO, SVR3, SVR4 по загружаемым программам,
  • наличие исходного текста всех программ, включая тексты ядра, драйверов, средств разработки и приложений. Эти тексты свободно распространяются. В настоящее время некоторыми фирмами для Linux поставляется ряд коммерческих программ без исходных текстов, но все, что было свободным так и остается свободным;
  • управление заданиями в стандарте POSIX;
  • эмуляция сопроцессора в ядре, поэтому приложение может не заботиться об эмуляции сопроцессора. Конечно, если сопроцессор в наличии, то он и используется;
  • поддержка национальных алфавитов и соглашений, в т.ч. для русского языка; возможность добавлять новые;
  • множественные виртуальные консоли: на одном дисплее несколько одновременных независимых сеансов работы, переключаемых с клавиатуры;
  • поддержка ряда распространенных файловых систем (MINIX, Xenix, файловые системы System V); наличие собственной передовой файловой системы объемом до 4 Терабайт и с именами файлов до 255 знаков;
  • прозрачный доступ к разделам DOS (или OS/2 FAT): раздел DOS выглядит как часть файловой системы Linux; поддержка VFAT (WNT, Windows 95);
  • специальная файловая система UMSDOS, которая позволяет устанавливать Linux в файловую систему DOS;
  • доступ (только чтение) к файловой системе HPFS-2 OS/2 2.1;
  • поддержка всех стандартных форматов CD ROM;
  • поддержка сети TCP/IP, включая ftp, telnet, NFS и т.д.

Сетевые интерфейсы, протоколы и сетевые сокеты Linux

Сетевая подсистема Linux организует сетевой обмен пользовательских приложений и, как следствие, сетевое взаимодействие самих пользователей.

Часть сетевой подсистемы, выполняющаяся в режиме ядра, естественным образом ответственна за управление сетевыми устройствами ввода-вывода, но кроме этого на нее также возложены задачи маршрутизации и транспортировки пересылаемых данных, которые решаются при помощи соответствующих Сетевых протоколов. Таким образом, именно ядерная часть сетевой подсистемы обеспечивает процессы средствами сетевого межпроцессного взаимодействия (network IPC).

Внеядерная часть сетевой подсистемы отвечает за реализацию сетевых служб, предоставляющих пользователям прикладные сетевые услуги, такие как передача файлов, обмен почтовыми сообщениями, удаленный доступ и т. д.

Непосредственное, физическое взаимодействие сетевых узлов через каналы связи между ними реализуется аппаратурой сетевых адаптеров. Сетевые адаптеры, как и любые другие устройства ввода-вывода, управляются соответствующими драйверами, реализующимися в большинстве случаев в виде динамических модулей ядра.

Читать еще:  Код ошибки 43 видеокарта амд

Драйверы сетевых устройств

$ lspci

01:00.0 Network controller: Intel Corporation Centrlno Wireless-N 130 (rev 34)
02:60.0 Ethernet controller: …, Ltd. RTL8111/8168B PCI Express … Ethernet controller …

$ lspci -ks 01:00.0

01:00.0 Network controller: Intel Corporation Centrlno Wireless-N 130 (rev 34)

Subsystem Intel Corporation Centrino Wireless-N 130 BGN

Kernel driver in use: iwlwifi

Kernel modules: iwlwifi

02:00.0 Ethernet controller: …, Ltd. RTL8111/8168B PCI Express … Ethernet controller …

Subsystem: Samsung Electronics Co Ltd Device c0b6

Kernel driver in use: r8169

Kernel modules: r8169
lunpy@ubuntu:

$ modinfo iwlwifi r8169 | grep ^description

description: Intel(R) Wireless WiFi driver for Linux
description: RealTek RTL-8169 Gigabit Ethernet driver

В отличие от несетевых устройств, большинство которых имеют специальный файл в каталоге /dev, сетевые устройства представляются в системе своими интерфейсами. Список доступных интерфейсов, их параметры и статистику можно получить при помощи «классической» UNIX-команды ifconfig или специфичной для Linux команды ip.

Сетевые интерфейсы (UNIX ifconfig)

eth0 Link encap:Ethernet HWaddr e8:03:9a:0a:73:40
UP BROADCAST MULTICAST MTU: 1500 Metric: 1

lo Link encap:Локальная петля (Loopback)
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0

inet6 addr: ::1/128 Scope:Host

UP LOOPBACK RUNNING MTU:65536 Metric:1

wlan0 Link encap:Ethernet HWaddr b8:03:05:a2:28:4e
inet addr:192.168.100.5 Bcast: 192.168.100.255 Mask-.255.255.255.0

inet6 addr: fe80::ba03:5ff:fea2:284e/64 Scope:Link

UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1

$ ifconfig wlanO

wlanO Link encap:Ethernet HWaddr b8:03:05:a2:28:4e

inet addr-.192.168.100.5 Beast: 192.168.100.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80: :ba03:5ff:fea2:284e/64 Scope:Link

UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU: 1500 Metric: 1

RX packets:23103842 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

TX packets-.15591575 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:2010967763 (2.0 GB) TX bytes:2828583098 (2.8 GB)

Сетевые интерфейсы (Linux ip)

$ ip link show
1: lo: mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN

link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00

2: eth0: mtu 1500 qdisc pfifo_fast state DOWN qlen 1000 link/ether e8:03:9a:0a:73:40 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: wlan0: «BROADCAST,MULTICAST,UP,L0WER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000

link/ether b8:03:05:а2:28:4е brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

$ ip -s link show dev wlanO
3: wlan0: «BROADCAST,MULTICAST,UP, LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP qlen 1000

link/ether b8:03:05:a2:28:4e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

RX: bytes packets errors dropped overrun mcast

2026956879 23261031 0 0 0 0

TX: bytes packets errors dropped carrier collsns

3118714118 15863377 0 0 0 0
lumpy@ubuntu:

$ ip addr show dev wlanO
3: wlan0: «BROADCAST,MULTICAST,UP,L0WER_UP> mtu 1500 qdisc nq state UP qlen 1000

link/ether b8:03:05:a2:28:4e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

inet 192.168.100.5/24 brd 192.168.100.255 scope global wlan0
valid_lft forever preferred_lft forever

inet6 fe80::ba03:5ff: fea2:284e/64 scope link

valid_lft forever preferred_lft forever

За логическое взаимодействие (адресацию, маршрутизацию, обеспечение надежной доставки и пр.) отвечают сетевые протоколы, тоже в большинстве случаев реализующиеся соответствующими модулями ядра.

Нужно отметить, что в примере из листинга ниже показан список динамически загруженных модулей, среди которых присутствует «нестандартный» TCP vegas, но нет IP, TCP, UDP и прочих «стандартных» протоколов стека TCP/IP.

На текущий момент времени сложно вообразить применение Linux без подключения к IP-сети, поэтому модули стандартных протоколов TCP/IP стека скомпонованы в ядро статически и являются частью «стартового» модуля.

Драйверы сетевых протоколов

$ lsmod

Module Size Used by
tcp_vegas 13603 0
esp4 12868 0

ah4 12866 0
xfm_algo 14869 2 esp4,ah4
bnep 19167 2
bluetooth 356727 24 bnep,rf com,btusb
mac80211 564463 1 iwldvm

$ nodinfo tcp_vegas bnep mac86211 | grep ‘^description

description: TCP Vegas
description: Bluetooth BNEP ver 1.3
description: IEEE 862.11 subsystem

Доступ процессов к услугам ядерной части сетевой подсистемы реализует интерфейс сетевых сокетов socket, являющихся основным (и единственным) средством сетевого взаимодействия процессов в Linux.

Разные семейства (address family) сокетов соответствуют различным стекам сетевых протоколов. Например, стек TCP/IP v4 представлен семейством AFJNET, см. ip, стек TCP/IP v6 — семейством AF_INET6, см. ipv6, и даже локальные (файловые) сокеты имеют собственное семейство — AF_L0CAL, см. unix.

Для просмотра статистики по использованию сетевых сокетов применяют «классическую» UNIX-команду netstat или специфичную для Linux команду ss. В листингах ниже иллюстрируется использование этих команд для вывода информации обо всех (-a, all) сокетах протоколов (-u, udp) UDP и (-t, tcp) TCP стека TCP/IP v4 (-4), порты и адреса которых выведены в числовом (-n, numeric) виде, а также изображены процессы (-p, process), их открывшие.

Сетевые сокеты (UNIX netstat)

$ sudo netstat -4autpn
Активные соединения с интернетом (servers and established)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State PID/Program name

tcp 0 0 0:0.0.0:5900 0.0.0:0:* LISTEN 28880/vino-server
tcp 0 0 127.0.0.1:53 0.0.0.0:* LISTEN 5999/dnsmasq
tcp 0 0 0.0.0.0:22 0.0.0.0:* LISTEN 655/sshd
tcp 0 0 127.0.0.1:631 0.0.0.0:* LISTEN 1064/cupsd
tcp 0 0 192.168.100.5:22 192.168.100.3:57929 ESTABLISHED 15841/sshd: …
udp 0 0 0.0.0.0:5353 0.0.0.0:* 15094/avahi-daemon:
udp 0 0 0.0.0.0546347 0.0.0.0:* 15094/avahi-daemon:
udp 0 0 127.0.0.1:53 0.0.0.0:* 5999/dnsmasq
udp 0 0 0.0.0.0:68 0.0.0.0:* 5995/dhclient

Сетевые сокеты идентифицируются парой адресов (собственным, local, и чужим (адрес удаленного приложения, с которым установлено соединение), foreign), принятыми в их семействе. Например, для семейства TCP/IP адрес сокета состоит из (сетевого) IP-адреса и (транспортного) номера порта, причем нули имеют специальное — «неопределенное» значение.

Так для прослушивающего (LISTEN) сокета 0.0.00 в собственном IP-адресе означает, что он принимает соединения, направленные на любой адрес любого сетевого интерфейса, а 0.0.0.0 в чужом адресе указывает на то, что взаимодействие еще не установлено. Прослушивающие сокеты используются «серверными» приложениями, пассивно ожидающими входящие соединения с ними.

Для сокетов с установленным (ESTABLISHED) взаимодействием оба адреса имеют конкретные значения, определяющие участников взаимодействия, например 192.168.100.5:22 и 192.168.100.3:57929.

Сетевые сокеты (Linux ss)

$ sudo ss -4atupn
Netid State Recv-Q Send-Q Local Address:Port Peer Address:Port
udp UNCONN 0 0 *:5353 *:* users: ((«avahi-daemon»,15094,13))

udp UNCONN 0 0 *:46347 *:* users: ((«avahi-daemon»,15094,15))

udp UNCONN 0 0 127.0.0.1:53 *:* users: ((«dnsmasq»,5999,4))

udp UNCONN 0 0 *:68 *:* users: ((«dhcltent”,5995,6))

udp UNCONN 0 0 *:5900 *:* users: ((«vino-server»,28880,14))

udp UNCONN 0 0 127.0.0.1:53 *:* users: ((«dnsmasq»,5999,5))

udp UNCONN 0 0 *:22 *:* users: ((«sshd»,655,4))

udp UNCONN 0 0 127.0.0.1:631 *:* users: ((«cupsd»,1064,10))

udp UNCONN 0 0 127.0.0.1:25 *:* users: ((«master»,2021,12))

Из примеров листингов выше видны 5 «слушающих» (LISTEN) сокетов TCP и 4«несоелииеиных» (UNCONN) сокета UDP, открытых разными службами операционной системы. Например, 22 порт TCP открыл сервер sshd, PID = 655 службы удаленного доступа W:[SSH], а 5900 порт TCP — сервер vino-server, PID = 28880 службы удаленного доступа к рабочему столу пользователя W:[VNC].

Сетевая подсистема ОС Linux чрезвычайно развита на всех ее уровнях — от сетевых интерфейсов и протоколов до прикладных сетевых служб. На сегодняшний день колоссальное количество сетевых устройств работают под управлением Linux — маршрутизаторы, сетевые хранилища, медиаплееры, TV-боксы, планшеты, смартфоны и прочие «встраиваемые» и мобильные устройства.

К сожалению, рассмотреть весь пласт сетевых возможностей в рамках этой статьи, не представляется возможным, т. к. потребует от читателя серьезного понимания устройства и функционирования самих сетевых протоколов стека TCP/IP, что не является предметом настоящего рассмотрения.

Основополагающим результатом должно стать понимание принципов организации сетевого взаимодействия в Linux, необходимое и достаточное в качестве базы для последующего самостоятельного расширенного и углубленного изучения. Не менее полезными в практике администратора и программиста будут навыки использования инструментов трассировки и мониторинга сетевых сокетов, а в особенно «непонятных» ситуациях навыки применения анализаторов пакетов.

Исключительное место (эдакий «швейцарский нож») среди прочих сетевых инструментов Linux займет служба SSH, при распределенном использовании оконной системы X Window System, являющейся основой современного графического интерфейса пользователя.

ITandLife.ru

Статьи об IT, программировании, политике, экономике, жизни и изучении научных дисциплин

Сетевые ОС, функции и компоненты сетевых операционных систем

Операционную систему компьютера часто определяют как взаимосвязанный набор системных программ, который обеспечивает эффективное управление ресурсами компьютера (памятью, процессором, внешними устройствами, файлами и др.), а также предоставляет пользователю удобный интерфейс для работы с аппаратурой компьютера и разработки приложений. Говоря о сетевых ОС, мы, очевидно, должны расширить границы управляемых ресурсов за пределы одного компьютера.

Сетевой операционной системой (ОС) называют операционную систему компьютера, которая помимо управления локальными ресурсами предоставляет пользователям и приложениям возможность эффективного и удобного доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети.

Сегодня практически все операционные системы являются сетевыми.

В сетевых ОС удаленный доступ к сетевым ресурсам обеспечивается:

  • сетевыми службами;
  • средствами транспортировки сообщений по сети (в простейшем случае — сетевыми интерфейсными картами и их драйверами).

Функции сетевых ОС

  • управление каталогами и файлами;
  • управление ресурсами;
  • коммуникационные функции;
  • защита от несанкционированного доступа;
  • обеспечение отказоустойчивости;
  • управление сетью.

Управление каталогами и файлами является одной из первоочередных функций сетевой операционной системы, обслуживаемых специальной сетевой файловой подсистемой. Пользователь получает от этой подсистемы возможность обращаться к файлам, физически расположенным в сервере или в другой станции данных, применяя привычные для локальной работы языковые средства. При обмене файлами должен быть обеспечен необходимый уровень конфиденциальности обмена (секретности данных).

Управление ресурсами включает запросы и предоставление ресурсов.

Коммуникационные функции обеспечивают адресацию, буферизацию, маршрутизацию.

Защита от несанкционированного доступа возможна на любом из следующих уровней: ограничение доступа в определенное время, и (или) для определенных станций, и (или) определенное число раз; ограничение совокупности доступных конкретному пользователю директорий; ограничение для конкретного пользователя списка возможных действий (например, только чтение файлов); пометка файлов символами типа «только чтение», «скрытность при просмотре списка файлов».

Отказоустойчивость определяется наличием в сети автономного источника питания, отображением или дублированием информации в дисковых накопителях. Отображение заключается в хранении двух копий данных на двух дисках, подключенных к одному контроллеру, а дублирование означает подключение каждого из этих двух дисков к разным контроллерам. Сетевая ОС, реализующая дублирование дисков, обеспечивает более высокий уровень отказоустойчивости.

Читать еще:  Характеристика linux кратко

Дальнейшее повышение отказоустойчивости связано с дублированием серверов.

Компоненты сетевых ОС

Функциональные модули (сетевые службы и средства транспортировки сообщений по сети) должны быть добавлены к ОС, чтобы она могла называться сетевой:

Функциональные компоненты сетевой ОС

Среди сетевых служб можно выделить такие, которые ориентированы не на простого пользователя, как, например, файловая служба или служба печати, а на администратора. Такие службы направлены на организацию работы сети. Например, централизованная справочная служба, или служба каталогов (например, Active Directory в Windows), предназначена для ведения базы данных о пользователях сети, обо всех ее программных и аппаратных компонентах1. В качестве других примеров можно назвать службу мониторинга сети, позволяющую захватывать и анализировать сетевой трафик, службу безопасности, в функции которой может входить, в частности, выполнение процедуры логического входа с проверкой пароля, службу резервного копирования и архивирования.

От того, насколько богатый набор сетевых служб и услуг предлагает операционная система конечным пользователям, приложениям и администраторам сети, зависит ее позиция в общем ряду сетевых ОС.

Помимо сетевых служб сетевая ОС должна включать программные коммуникационные (транспортные) средства, обеспечивающие совместно с аппаратными коммуникационными средствами передачу сообщений, которыми обмениваются клиентские и серверные части сетевых служб. Задачу коммуникации между компьютерами сети решают драйверы и протокольные модули. Они выполняют такие функции, как формирование сообщений, разбиение сообщения на части (пакеты, кадры), преобразование имен компьютеров в числовые адреса, дублирование сообщений в случае их потери, определение маршрута в сложной сети и т. д.

И сетевые службы, и транспортные средства могут являться неотъемлемыми (встроенными) компонентами ОС или существовать в виде отдельных программных продуктов. Например, сетевая файловая служба обычно встраивается в ОС, а вот веб-браузер чаще всего приобретается отдельно. Типичная сетевая ОС имеет в своем составе широкий набор драйверов и протокольных модулей, однако у пользователя, как правило, есть возможность дополнить этот стандартный набор необходимыми ему программами. Решение о способе реализации клиентов и серверов сетевой службы, а также драйверов и протокольных модулей принимается разработчиками с учетом самых разных соображений: технических, коммерческих и даже юридических. Так, например, именно на основании антимонопольного закона США компании Microsoft было запрещено включать ее браузер Internet Explorer в состав ОС этой компании.

Виды сетевых ОС

Сетевая служба может быть представлена в ОС либо обеими (клиентской и серверной) частями, либо только одной из них.

В первом случае операционная система, называемая одноранговой, не только позволяет обращаться к ресурсам других компьютеров, но и предоставляет собственные ресурсы
в распоряжение пользователей других компьютеров. Например, если на всех компьютерах сети установлены и клиенты, и серверы файловой службы, то все пользователи сети могут совместно применять файлы друг друга. Компьютеры, совмещающие функции клиента и сервера, называют одноранговыми узлами.

Операционная система, которая преимущественно содержит клиентские части сетевых служб, называется клиентской. Клиентские ОС устанавливаются на компьютеры, обращающиеся с запросами к ресурсам других компьютеров сети. За такими компьютерами, также называемыми клиентскими, работают рядовые пользователи. Обычно клиентские компьютеры относятся к классу относительно простых устройств.

К другому типу операционных систем относится серверная ОС — она ориентирована на обработку запросов из сети к ресурсам своего компьютера и включает в себя в основном
серверные части сетевых служб. Компьютер с установленной на нем серверной ОС, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, называют выделенным сервером сети. За выделенным сервером, как правило, обычные пользователи не работают.

Примеры сетевых ОС

Повторюсь, что сегодня практически все ОС являются сетевыми. Наиболее расропстраненные из них:

  • Novell NetWare
  • Microsoft Windows (95, NT, XP, Vista, Seven)
  • Различные UNIX системы, такие как Solaris, FreeBSD
  • Различные GNU/Linux системы
  • IOS
  • ZyNOS компании ZyXEL
  • Chrome OS от Google

Посмотрите обзор на одну из современных сетевых операционных систем — «облачную» Chrome OS:

Обзор семейства Unix как сетевой ОС

Операционная система UNIX относится к «долгожителям» рынка серверных операционных систем — она была создана в конце 60-х годов в Bell Laboratories фирмы AT&T. Отличительной особенностью этой ОС, обусловившей ее «живучесть» и популярность, было то, что ядро операционной системы, написанной на ассемблере, было невелико, тогда как вся оставшаяся часть операционной системы была написана на языке С. Такой подход делал легко переносимой на самые разнообразные аппаратные платформы и саму операционную систему, и созданные для нее приложения. Важным достоинством UNIX стала ее открытость, позволившая одновременно существовать как коммерческим, так и некоммерческим версиям UNIX.

Общими для всех версий UNIX особенностями являются многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа, реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени, использование механизмов виртуальной памяти и свопинга, унификация операций ввода-вывода, иерархическая файловая система, разнообразные средства взаимодействия процессов, в том числе межсетевого.

Solaris (Sun Microsystems)

Операционная система Sun Solaris сегодня входит в число самых известных коммерческих версий UNIX. Эта ОС обладает развитыми средствами поддержки сетевого взаимодействия и представляет собой одну из самых популярных платформ для разработки корпоративных решений — для нее существует около 12 тыс. различных приложений, в том числе серверов приложений и СУБД почти от всех ведущих производителей.

Solaris соответствует многим промышленным стандартам и характеризуется высокой масштабируемостью. Для подавляющего большинства приложений эта операционная система обеспечивает практически линейный рост производительности при увеличении числа процессоров за счет симметричных многопроцессорных вычислений. В настоящее время Solaris поддерживает процессоры SPARC и Intel x86.

Из особенностей Solaris 9 следует отметить поддержку до 1 млн. одновременно работающих процессов, до 128 процессоров в одной системе и до 848 процессоров в кластере, до 576 Гбайт физической оперативной памяти, поддержку файловых систем размером до 252 Тбайт, наличие средств управления конфигурациями и изменениями, встроенную совместимость с Linux.

Операционная система Solaris 9 представляет собой основу открытой сетевой среды Sun Open Net Environment (Sun ONE). В комплект поставки Solaris 9 входят ключевые приложения Sun ONE: Application Server, Directory Server, Integration Server, Message Queue, Portal Server, Web Server.

Операционная система HP-UX, разработанная в компании Hewlett-Packard, является потомком AT&T System V. Ее последняя версия, HP-UX 11i, доступна для двух аппаратных платформ — PA_RISC и Itanium — и ориентирована главным образом на серверы производства Hewlett-Packard.

Из особенностей HP-UX 11i нужно назвать средства интеграции с Windows и Linux, в том числе средства переноса Java-приложений, разработанных для этих платформ, а также средства повышения производительности Java-приложений. Кроме того, HP-UX 11i поддерживает Linux API, что гарантирует перенос приложений между HP-UX и Linux. Отметим, что приложения для HP-UX 11i переносятся между двумя поддерживаемыми ею аппаратными платформами без изменений и перекомпиляции.

Говоря о производительности и масштабируемости HP-UX 11i, следует отметить, что одна копия операционной системы поддерживает до 256 процессоров; поддерживаются также кластеры размером до 128 узлов. К тому же данная платформа поддерживает подключение и отключение дополнительных процессоров, замену аппаратного обеспечения, динамическую настройку и обновление операционной системы без необходимости перезагрузки, резервное копирование в режиме on-line и дефрагментацию дисков без выключения системы.

Выбор программного обеспечения для данной операционной системы весьма широк — это и серверы приложений ведущих производителей, и Web- и WAP-серверы, и поисковые серверы, и средства кэширования, и службы каталогов.

AIX является клоном UNIX производства IBM, предназначенным для выполнения на серверах IBM @server pSeries и RS/6000. Как и HP-UX, эта операционная система обладает совместимостью с Linux.

В числе особенностей AIX 5L — наличие полностью 64-разрядных ядра, драйверов устройств и среды исполнения приложений (при этом имеется и 32-разрядное ядро, равно как и поддержка 32-рязрядных приложений), поддержка 256 Гбайт оперативной памяти, поддержка файлов объемом до 1 Тбайт, удобные средства администрирования, поддержка кластеров (до 32 компьютеров), развитые средства сетевой поддержки.

AIX предоставляет возможности самонастройки системы с помощью таких функций, как наращивание мощности по мере необходимости и разгрузка процессоров, а также обладает средствами самовосстановления, самооптимизации и самозащиты, включающими технологию протоколирования всех системных ошибок и систему упреждающего анализа неисправностей.

Linux и FreeBSD

Операционная система Linux — это некоммерческий продукт категории Open Source для платформы Intel, который в течение десяти лет создавали тысячи энтузиастов. Список серверных продуктов для Linux, пожалуй, не менее внушителен, чем для Solaris, HP-UX и AIX, и включает такие популярные продукты, как Web-сервер Apache, серверные СУБД и серверы приложений практически от всех производителей.

Одним из серьезных преимуществ Linux является низкая стоимость ее приобретения (хотя сама операционная система является некоммерческим продуктом, сертифицированные дистрибутивы Linux — обычно продукты коммерческие). Кроме того, ряд компаний, в частности IBM, вкладывают значительные средства в развитие Linux как серверной платформы, одновременно стремясь реализовать совместимость с Linux в своих коммерческих версиях UNIX в расчете на возможный переход с Linux на указанные операционные системы.

Еще одной известной некоммерческой версией UNIX является FreeBSD, доступная для платформ Intel и DEC Alpha. Основой FreeBSD послужил дистрибутив BSD UNIX, выпущенный группой исследования вычислительных систем Калифорнийского университета (Беркли). Данная операционная система обладает такими особенностями, как объединенный кэш виртуальной памяти и буферов файловых систем, совместно используемые библиотеки, модули совместимости с приложениями других версий UNIX, динамически загружаемые модули ядра, позволяющие добавлять во время работы поддержку новых типов файловых систем, сетевых протоколов или эмуляторов без перегенерации ядра.

Читать еще:  Системаи оператсионии linux

FreeBSD нередко используется Интернет-провайдерами, а также в качестве операционной системы для корпоративных брандмауэров.

Из других распространенных версий UNIX, не представленных в этом обзоре из-за его ограниченного объема, следует назвать SCO OpenServer, UNIXWare, а также Compaq Tru64 UNIX.

Новые ОС для программно-определяемых сетевых сред

Технологии программно-определяемых сетей (Software Defined Networks, SDN) уже давно миновали стадию модных новинок и активно наращивают свою популярность в сфере корпоративных внедрений. Следствием этого процесса для стало пристальное внимание, которое предприятия теперь обращают на выбор сетевой ОС с учетом новых реалий.

Хотя в каждой компании могут использоваться совершенно не похожие друг на друга прикладные системы, в конечном счете их эффективная работа напрямую зависит от качества поддержки со стороны базовой программной и аппаратной инфраструктуры. С проникновением SDN, где весь «интеллект» сети вынесен на отдельные аппаратные/программные устройства, а управление трафиком происходит на основе специальных протоколов и заданных политик, эффективная трансляция запросов и команд, поступающих с сетевого уровня на уровень аппаратной инфраструктуры, определяется выбором сетевой ОС. Именно она будет качественно определять, насколько эффективно прикладные системы смогут получать доступ к накопленной или собираемой информации.

Сегодня важность правильного выбора сетевой ОС для SDN-сред стала очевидной для всего рынка. В результате резко возросла активность участников в этом сегменте, которые готовы предложить свои продукты. Среди них представлены все игроки из мира сетевого ПО — известные и малоизвестные, от молодых стартапов до «седовласых» вендоров. Каждый из них предлагает собственный путь развития в условиях широкого многообразия аппаратных систем, представленных на рынке.

Ниже представлены наиболее заметные новые продукты на рынке сетевых ОС. Они были отобраны Артуром Колем (Arthur Cole), обозревателем сетевых изданий Enterprise Networking Planet и IT Business Edge.

SnapRoute FlexSwitch

Интерес к амерканскому стартапу SnapRoute возник совсем недавно, когда в феврале 2017 г. эта молодая компания привлекла венчурные инвестиции в размере 25 млн. долл. на развитие собственного продукта — сетевой ОС FlexSwitch. Главными инвесторами выступили Lightspeed Venture Partners, AT&T и Microsoft Ventures.

Цель новой разработки состоит в повышении контролируемости и гибкости сетевого управления. Новое решение рассчитывает на равных соперничать с другими популярными решениями на рынке от таких известных вендоров, как Juniper, Arista и Cisco. Но если они предлагают готовое универсальное решение, подходящее для большинства заказчиков, то решение SnapRoute «должно предложить клиентам возможность подстраивать продукт под свои частные условия, используя нужный код и управляя всеми процессами, вплоть до уровня процессора». Так определил назначение продукта руководитель компании Джейсон Форрестер (Jason Forrester), раньше руководивший проектированием и обслуживанием сетей в дата-центрах Apple.

FlexSwitch может применяться практически на любом, в том числе самом дешевом оборудовании. Оно обеспечивает широкие возможности управления для решения разнообразных сетевых задач, что достигается за счет настройки аппаратной конфигурации с использованием инструментов SDN.

FlexSwitch развивается как Open Source-продукт. Однако отмечается, что хотя протоколы и стандарты открыты, в этой разработке есть еще и закрытая часть — это код на уровне аппаратной абстракции сети. Поэтому внедрение FlexSwitch и масштабирование на всю инфраструктуру потребует приобретение платной подписки.

SnapRoute также активно участвует в развитии другого известного сетевого Open Source-проекта — сетевой ОС OpenSwitch. Он был запущен компанией Hewlett-Packard, но затем переведен под совместное управление с Linux Foundation.

Cumulus Linux

Специализированная сетевая ОС Cumulus Linux разрабатывается компанией Cumulus Networks для работы на коммутаторах, где вместо полноценной ОС будет устанавливаться специальная загрузочная среда ONIE. Она представляет собой предустановленный компактный специализированный дистрибутив Linux, в задачу которого входит поиск при первом запуске полноценной сетевой ОС, ее установки на коммутатор и передачи ей дальнейшего управления. Загружаемый дистрибутив сетевой ОС может размещаться на любом ресурсе, например, на подключаемом USB-накопителе либо он может быть доступен через URL-адрес.

Архитектура Cumulus Linux выстроена таким образом, чтобы объединить всех производителей коммутаторов. Это открывает перед корпоративными клиентами принципиально новый подход: самостоятельный выбор при построении сети наиболее подходящего для себя решения, избавляясь таким образом от выбора, сделанного вендором применяемого оборудования.

Cumulus Networks была создана группой инженеров — выходцами из Cisco, VMware и 3Com. По их мнению, Cumulus Linux позволяет раскрыть полный потенциал программно-определяемых дата-центров (SDDC), где будут устанавливаться коммутаторы с поддержкой их решения. Это позволит компаниям расширить функциональность применяемых коммутаторов за счет использования сторонних Linux-приложений для оркестрирования, управления, настройки и автоматизации.

Развитие Cumulus Linux идет по пути наращивания списка поддерживаемые моделей. Недавно компания разработала ряд новых многопортовых коммутаторов типа top-of-rack (ToR) — они применяются для обработки трафик с серверов в стойке и имеют прямое соединение с коммутатором ядра. Расширенная продуктовая линейка Cumulus Linux поддерживает весь набор соединений от 1 до 100 GbE, совместима с полной линейкой процессоров Intel и Broadcom. Например, последняя версия Cumulus Linux получила расширенную поддержку для 128-портовых коммутаторов 100 GbE, которые используются в ЦОДах Facebook.

Apstra AOS

Компания Apstra — еще один из новичков на рынке сетевых ОС, который привлек к себе внимание в январе 2017 г/, выпустив встроенное платформенное решение на базе собственной ОС AOS (Apstra Operating System) для коммутатора Wedge 100.

Этот коммутатор создается с 2011 г. компанией Facebook в рамках Open Compute Project (OCP). Цель проекта — разработать полный стек открытых стандартов и аппаратных архитектур, которые можно будет применять для построения энергоэффективных и экономичных ЦОДов нового поколения. Их главное отличие — увеличенная наработка на отказ (MTBF), повышенная плотность установки серверов, упрощенное обслуживание с доступом из холодного коридора, улучшенная энергоэффективность.

В качестве «тестового полигона» для OCP служит один из высоконагруженных дата-центров компании Facebook. Разработка ведется в стиле Open Source. Сама ее идея оказалась настолько интересной, что ее поддержали многие крупные вендоры. Достаточно назвать такие имена, как IBM, Intel, Google, Apple, Microsoft, Dell, Cisco.

Недавно выпущенный коммутатор Wedge 100 относится ко второму поколению сетевых коммутаторов Facebook для ЦОДов. Он относится к типу ToR и обеспечивает скорость передачи данных до 100 Гбит/с. Рабочей средой для него является ОС FBOSS, разработанная на основе ядра Linux.

В отличие от традиционных коммутаторов (типа BlackBox), для моделей Wedge использован подход, предусматривающий комбинацию компонентов программного и аппаратного обеспечения для организации работы сетевого стека. Такие коммутаторы относят к типу WhiteBox, реализующему концепцию разделения оборудования и сетевой ОС. Большинство их традиционных функций передаются приложению SDN-контроллера, который становится единой точкой управления и централизованного программирования всех рабочих коммутаторов.

Новое решение Apstra, по мнению разработчиков, позволит администраторам достигнуть высокого уровня прозрачности, автоматизации и управления в работе сети. Они получат возможность модифицировать конфигурацию коммутаторов в условиях применения оборудования различных вендоров, а также смогут управлять сетью с учетом текущих эксплуатационных потребностей и принципа саморегулируемости (Self-Operating Network, SON).

Заказчик нового решения получает широкие возможности для программирования таблиц коммутации WhiteBox-коммутатора. На их базе принимаются решения, как маршрутизировать трафик, исходя из существующих требований со стороны приложений. В новых условиях сеть рассматривается как единая интегрированная среда, чем она выгодно отличается от прежнего представления как коллекции разрозненного оборудования с независимым набором функций.

Внедрение AOS позволяет автоматизировать весь комплекс операций, выполняемых сетевым оборудованием и службами. Появляется возможность для автоматизации, которая затрагивает все процессы, связанные с проектированием и развертыванием сетевых конфигураций, контроля готовности сети к работе. Управление ведется путем контроля в реальном времени телеметрических показаний датчиков с применением аналитических инструментов для сквозной проверки работы сети.

RAD vCPE

Еще одна новая разработка — сетевая ОС vCPE-OS. Она была создана компанией RAD и недавно представлена на конгрессе WMC 2017 в Барселоне.

vCPE-OS является частью комплексного решения, выпущенного компанией для управления сетевым доступом с контролем качества услуг связи (Service Assured Access). Новая сетевая ОС может устанавливаться на любом WhiteBox-сервере; она также может предустанавливаться на устройствах vCPE, выпускаемых RAD.

Система vCPE-OS наделена не только основными сетевыми возможностями, но также позволяет размещать на устройствах виртуальные сетевые функции от сторонних разработчиков. Эта ОС работает практически с любыми Open Source-платформами управления и легко сопрягается с SDN-контроллерами, оркестраторами и системами поддержки OSS/BSS-систем в рамках существующих стандартов.

Уникальность ОС vCPE-OS заключается в том, что в ней осуществлена конвергенция основных компонентов инфраструктуры виртуализации сетевых функций (NFV), относящихся к ОС, включая гипервизор KVM, Open vSwitch, OpenStack и другие элементы. Она дополняет решения виртуализации сервисов на границе периметра — направления, в развитии которого компания RAD является одним из пионеров. Реализованная средствами vCPE-OS комплексная система оркестрации позволяет полностью управлять жизненным циклом услуг связи для сети доступа, осуществляя планирование, автоматизированную настройку и контроль параметров качества для виртуальных и физических ресурсов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector