DIX (Digital Intel Xerox) версии 2. 0 и протокол IEEE 802. 3, a LAN Manager не поддерживает протокол DIX. Поэтому, чтобы при работе в ЛВС EtherNet рабочие станции могли использовать оба типа серверов, . необходимо переключить обе системы, LM и LS, на использование протокола IEEE 802. 3. Система LAN Manager- это 16-разрядное программное обеспечение, в то время как LAN Server является 32-разрядными. Таким образом, теоретически последние два программных продукта больше подходят для использования в современных компьютерах, оснащенных 32-разрядными процессорами, И в самом деле, сетевая ОС LAN Server имеет хорошую производительность, а вот ОС Windows NT использует такую архитектуру операционной системы, которая изолирует сетевое программное обеспечение от сетевого адаптера слишком многими слоями промежуточного программного обеспечения. В результате, согласно данным о производительности, опубликованным в журналах PC Week и PC Magazine, Windows NT AS медленнее сетевых ОС NetWare или LAN Server. Kpoмe тoгo, Windows NT AS зaнимaeт бoльшe мecтa нa диcкe и в' памяти, чем LAN Manager или LAN Server. В настоящее время фирма Microsoft работает над тем, чтобы сделать Windows NT AS более быстрой и компактной сетевой ОС. Следующая версия сетевой ОС LAN Server
Фирма IВМ предоставила характеристики новой сетевой ОС. Система LAN Server 4. 0 будет иметь графический интерфейс вместо текстового интерфейса более ранних версий. Фирма IBM предполагает снабдитьLS 4. 0 лучшей системой защиты данных, чем предыдущие версии, и предоставить системному администратору возможность наблюдения и управления множеством областей сети с одной рабочей станции. LS 4. 0 будетинтегрировать протоколы транспортного уровня TCP/IP и NetBIOS. Фирма IBM также предполагает переписать книги руководств по системе и предоставить их на компакт-дисках. В целом, предполагается облегчить процедуру инсталляции и использования ОС LS 4. 0, уменьшить требуемые для ее работы объемы дискового пространства и ОЗУ. Также предполагается значительно улучшить использование памяти для клиентов DOS/Windows.
В противоположность Windows NT AS, система LAN Server 4. 0, вероятно, не будет иметь средства BrowseMaster. В то время как фирма Microsoft считает, что пользователи должны иметь возможность самим выбрать нужные им разделяемые ресурсы, фирма IBM полагает, что в целях защиты данных только администратор сети должен назначать диски или принтеры, которые предполагается разделять в сети, и пользователи могут работать только с этими устройствами. Как уже упоминалось ранее в этой главе, средство для просмотра ресурсов сети фирмы Microsoft (BrowseMaster) позволяет легко присоединять рабочие станции к разделяемым ресурсам. Это средство кажется полезным и удобным, однако в действительности оно может также доставлять неудобства, когда пользователи забывают какие буквенные обозначения использованы для переназначенных директорий на файловом сервере. Применение этого средства на рабочей станции для просмотра ресурсов также может привести к исчерпанию числа команд NetBIOS и доступных сеансов NetBIOS.
Глава 3.
Анализ возможностей ОС Windows NT AS
Основа любой компьютерной сети –сетевая операционная система (СОС). Операционная система Windows NT компании Microsoft–одна из наиболее распространенных 32-разрядных сетевых ОС, работающая как на компьютерах Intel, так и на аппаратных платформах DEC Alpha, MIPS R400 и PowerPC.
Базис Windows NT –ее серверная часть, программный продукт Windows NT Server, Он в первую очередь предназначен для управления сетевыми ресурсами. Ряд достоинств, о которых будет рассказано далее, делает его эффективным сервером приложений, но главное состоит в том, что приложения, выполняемые на нем, хорошо изолированы друг от друга. Это придает сетевым решениям, построенным на базе Windows NT, высокую надежность и устойчивость в работе.
Другой важной частью системы Windows NT является Windows NT Workstation. Этот компонент является рабочим местом клиента. Windows NT Workstation несет все лучшие черты, присущие Windows NT Server. Следует отметить, что в качестве клиента Windows NT Server могут также выступать: Windows З. x, Windows 95, MS DOS, OS/2, POSIX
Можно отметить следующие особенности, присущие СОС Windows NT: приоритетная многозадачность –выгодно отличает Windows NT от Windows З. х и Windows 95. Такой режим работы ядра системы обеспечивает ее высокую устойчивость и "честное" разделение времени процессора между задачами;
степень защиты информации и режим секретности –отвечают стандарту С2 США, что является достаточным в подавляющем большинстве случаев;
многопоточность –позволяет приложениям, разработанным определенным образом, выполнять одновременно несколько своих процессов;
поддержка мультипроцессорных систем (при этом подключение дополнительных процессоров не требует перегенерации Windows NT)–многие приложения для Windows NT, о которых далее пойдет речь, также используют все процессоры компьютера;
возможность исполнения приложений других операционных систем (Windows 3. х, MS-DOS, неграфические 16-разрядные приложения для OS/2, POSIX-приложения)– упрощает переход на Windows NT из других операционных сред; поддержка различных файловых систем – NTFS (Windows NT), FAT (DOS) и HPFS (OS/2) – упрощает интеграцию с существующими системами.
3. 1 Обзор архитектуры
Архитектурные модули Windows NT
Windows NT представляет из себя модульную (более совершенную, чем монолитная) операционную систему, которая состоит из отдельных взаимосвязанных относительно простых модулей. Основными модулями Windows NT являются (перечислены в порядке следования от нижнего уровня архитектуры к верхнему): уровень аппаратных абстракций HAL (Hardware Abstraction Layer), ядро (Kernel), исполняющая система (Executive), защищенные подсистемы (protected sybsystems) и подсистемы среды (environment subsystems).
Краткое описание модульной структуры Windows NT представлено в следующем разделе. Дальнейший материал главы посвящен детальному рассмотрению каждого из компонентов Windows NT, начиная с уровня аппаратных абстракций HAL, который располагается между аппаратными средствами компьютера и остальной частью операционной системы.
Уровень аппаратных абстракции виртуализирует аппаратные интерфейсы, обеспечивая тем самым независимость остальной части операционной системы от конкретных аппаратных особенностей. Подобный подход позволяет обеспечить легкую переносимость Windows NT с одной аппаратной платформы на другую. Ядро является основой модульного строения системы и координирует выполнение большинства базовых операций Windows NT. Этот компонент специальным образом оптимизирован по занимаемому объему и эффективности функционирования. Ядро отвечает за планирование выполнения потоков, синхронизацию работы нескольких процессоров, обработку аппаратных прерываний и исключительных ситуаций.
Исполняющая система включает в свой состав набор программных конструкций привилегированного режима (kernel-mode), предоставляющих базовый сервис операционной системы подсистемам среды. Исполняющая система состоит из нескольких компонентов; каждая из них предназначена для поддержки определенного системного сервиса. Так, одна из компонент - монитор безопасности (Security Reference Monitor) -функционирует совместно с защищенными подсистемами и обеспечивает реализацию модели безопасности системы.
Подсистемы среды представляют собой защищенные серверы пользовательского режима (user-mode), которые обеспечивают выполнение и поддержку приложении, разработанных для различного операционного окружения (различных операционных систем). Примером подсистем среды могут служить подсистемы Win32 и OS/2. Уровень аппаратных абстракций
Уровень аппаратных абстракций (HAL) представляет собой создаваемый производителями аппаратных средств слой программного обеспечения, который скрывает (или абстрагирует), особенности и различия аппаратуры от верхних уровней операционной системы. Таким образом, благодаря обеспечиваемому НАLом фильтру, различные аппаратные средства выглядят аналогично с точки зрения операционной системы; снимается необходимость специальной подстройки операционной системы под используемое оборудование.
При создании уровня аппаратных абстракций ставилась задача подготовки процедур, которые позволяли бы единственному драйверу конкретного устройства поддерживать функционирование этого устройства для всех платформ. HAL ориентирован на большое число разновидностей аппаратных платформ с однопроцессорной архитектурой; таким образом, для каждого из аппаратных вариантов не требуется отдельной версии операционной системы.
Процедуры HAL вызываются как средствами операционной системы (включая ядро), так и драйверами устройств. При работе с драйверами устройств уровень аппаратных абстракций обеспечивает поддержку различных технологий ввода-вывода (вместо традиционной ориентации на родную аппаратную реализацию или требующей значительных затрат адаптации под каждую новую аппаратную платформу). Уровень аппаратных абстракций позволяет также “срывать” от остальных уровней операционной системы особенности аппаратной реализации симметричных мультипроцессорных систем.
Ядро (Kernel) является “сердцем” Windows NT и работает в тесном контакте с уровнем аппаратных абстракций. Этот модуль, в первую очередь, занимается планированием действий компьютерного процессора. В случае если компьютер содержит несколько процессоров, ядро синхронизирует их работу с целью достижения максимальной производительности системы.
Ядро осуществляет диспетчеризацию нитей управления (threads, иногда называются подзадачами, ответвлениями или потоками), которые являются основными объектами в планируемой системе. Нити управления определяются в контексте процесса; процесс включает адресное пространство, набор доступных процессу объектов и совокупность выполняемых в контексте процесса нетей управления. Объектами являются управляемые операционной системой ресурсы.
Ядро производит диспетчеризацию нитей управления таким образом, чтобы максимально загрузить процессоры системы и обеспечь первоочередную обработку нитей с более высоким приоритетом. (Всего существует 32 значения приоритета, которые сгруппированы в два класса приоритетов: real-lime и variable). Подобный подход позволяет достичь максимальной эффективности операционной системы. Подкомпоненты исполняющей системы, такие как диспетчер ввода-вывода и диспетчер процессов, используют ядро для синхронизации действий. Они также взаимодействуют с ядром для более высоких уровней абстракции, называемых объектами ядра; некоторые из этих объектов экспортируются внутри пользовательских вызовов интерфейса прикладных программ (API).
Ядро управляет двумя типами объектов:
Объекты диспетчеризация (dispatcher objects) характеризуются сигнальным состоянием (signaled или nonsignaled) и управляют диспетчеризацией и синхронизацией системных операций. Эти объекты включают события, мутанты, мутэксы, семафоры, нити управления и таймеры (events, mutants, mutexes, semaphores, threads, timers). Управляющие объекты (control objects) используются для операций управления ядра, но не воздействуют на диспетчеризацию или синхронизацию. Управляющие объекты включают в себя асинхронные вызовы процедур, прерывания, уведомления и состояли источила питания, процессы и профили (asynchronous procedure calls, interrupts, power notifies, power statuses, processes, profiles).
В основном, ядро не обеспечивает проведение в жизнь какой-либо политики, т. к. за это отвечает исполняющая система. Однако ядро производит формирование политики по перемещению процессов из намята. Ядро выполняется полностью в привилегированном режиме и неперемещаемо (nonpagable) в памяти. Программное обеспечение ядра не является выгружаемым (preemptible), н, следовательно, для него не может производиться переключение контекста (context-switched): большая часть программного обеспечения вне ядра почта всегда может быть кружена и использует переключение контекста. Ядро может выполняться одновременно на всех процессорах в мультипроцессорной конфигурации, соответствующим образом синхронизируя доступ к критическим областям. Третьим и наиболее сложным модулем, выполняющимся в привилегированном режиме, является исполняющая система... Исполняющая система Windows NT
Исполняющая система (Executive), в состав которой входят ядро и уровень аппаратных абстракций HAL, обеспечивает общий сервис системы, который могут использовать все подсистемы среды. Каждая группа сервиса находится пол управлением одной из отдельных составляющих исполняющей системы:
диспетчера объектов (Object Manager):
диспетчера виртуальной памяти (Virtual Memory Manager};
диспетчера процессов (Process Manager)
средств вызова локальных процедур (Local Procedure Call Facility); диспетчера ввода-вывода (I/O Manager);
монитора безопасности (Security Reference Monitor). Монитор безопасности совместно с процессом входа в систему (Logon) и защищенными подсистемами реализует модель безопасности Windows NT.
Верхний уровень исполняющей системы называется системным сервисом (System Services). Системный сервис представляет собой интерфейс между подсистемами среды пользовательского режима и привилегированным режимом. Последующие разделы описывают назначение каждой составляющей исполняющей системы. Диспетчер объектов
Объектами являются отдельные элементы времени выполнения, имеющие объектный тип; управление этими элементами могут производить процессы операционной системы. Тип объекта включает определенный системой тип данных, список операций, которые могут выполняться над ним (например, wait, create или cancel), и набор атрибутов объекта. Диспетчер объектов является частью исполняющей системы Windows NT и обеспечивает уннфицирован-ные правила хранения, именования и безопасности объектов.
Прежде чем процесс сможет управлять объектом Windows NT, он должен получить описатель объектов (object handle) через диспетчер объектов. Описатель объектов включает информацию управления доступом и непосредственно указатель на объект. Все описатели объектов создаются через диспетчер объектов.
В связи с постоянным развитием и совершенствованием технологий, диспетчер объектов, как и другие компоненты Windows NT, может быть расширен за счет определения новых типов объектов.
Кроме того, диспетчер объектов управляет глобальным пространством имен (namespace) для Windows NT и следит за созданием и использованием объектов любым процессом. Пространство адресов используется для доступа ко всем именованным объектам, которые содержатся в локальной компьютерной среде. Ниже представлен список объектов, которые могут иметь имена:
объекты каталога (directory objects);
объекты типа объекта (object type objects):
символические объекты связи (symbolic link objects);
объекты семафора и события (semaphore objects, event objects); объекты процесса и нитей травления (process objects, thread objects); объекты раздела и сегмента (section objects, segment objects); объекты порта (port objects);
объекты файла (File objects).
Пространство имен объектов по своей организации подобно иерархии файловой системы, для которой имена каталога в пути отделяются обратной наклонной чертой (\). Запись имени объекта в подобной форме можно наблюдать после двойною щелчка кнопкой мыши па каком-либо элементе в Event Viewer. Диспетчер процессов
Диспетчер процессов — компонент, который отслеживает два типа объектов; объекты процесса и объекты нитей правления. Процесс определяется как адресное пространство, набор доступных процессу объектов и совокупность выполняемых в контексте процесса нитей управления. Нить управления (thread) является основным управляемым элементом в системе. Она имеет собственный набор регистров, собственный стек ядра, блок среды нити и стек пользователя в адресном пространстве процесса.
Диспетчер процессов —компонент Windows NT, который управляй созданием и завершением процессов. Он обеспечивает набор стандартных услуг по созданию и использованию нитей управления и процессов в контексте специфической среды подсистемы. Кроме того, диспетчер процессов в некоторой степени диктует правка для нитей и процессов. Дополнительно, Windows NT позволяет подсистемам среды определять для них специфические правота.
Диспетчер процессов не налагает каких-либо требований по иерархии или группировке для процессов, а также не определяет отношений порожденности. Модель процессов Windows NT работает совместно с моделью безопасности и диспетчером виртуальной памяти для обеспечения безопасности процессов. Каждому процессу назначается маркер безопасного доступа (security access token), называемый первичным маркером процесса. Этот маркер используется процедурами проверки правильности доступа Windows NT, когда нити управления процесса ссылаются па защищенные объекты.
Диспетчер виртуальной памяти
Архитектура памяти для Windows NT основана на использовании подкачиваемой по запросу виртуальной памяти системы и плоском, линейном адресном пространстве с 32-разрядным доступом.
Виртуальная память (virtual memory) позволяет операционной системе управлять большим объемом памяти, чем тот объем, который компьютер физически содержит. Каждый процесс размещается в уникальном виртуальном адресном пространстве, которое представляет собой набор адресов, доступных для использования нитями управления процесса. Это виртуальное адресное пространство разделяется на равные блоки, или страницы (pages).
Каждый процесс может использовать до 4 Гб собственного виртуального адресного пространства; из mix 2 Гб зарезервированы для нужд программы, а оставшиеся 2 Гб - для системы. Windows NT может использован до 4 Гб физической памяти, если аппаратные средства компьютера могут обеспечить подобный объем. Лишь некоторые операционные системы позволяют работать с памятью таких размеров. Например, MS OS/2 версии 1. 3 может адресовать . тишь 16 Мб физической памяти. Подачка по запросу (demand paging) используя метод, посредством которого данные странично переносятся из физической памяти во временный страничный файл на диске. В случае необходимости использования этих данных для функционирования определенных процессов страничные данные переписываются обратно в физическую память.
Диспетчер виртуальной памяти отображает виртуальные адреса в адресном пространстве процесса на физические страницы в памяти компьютера. При этом от нитей управления процесса скрывается физическая организация памяти. Это гарантирует, что нить управления может обращаться, в случае необходимости, к памяти своего процесса, не затрагивая память других процессов. Следовательно просмотр виртуальной памяти процесса нитью управления намного упрощен по сравнению с реальным расположением страниц в физической памяти. Вследствие того что каждый процесс имеет раздельное адресное пространство, нити управления одного процесса не могут просматривать или изменять память другого процесса без соответствующего разрешения. Средства вызова локальных процедур
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
