4.2.4. Краткий обзор операционных систем

В настоящий момент около 90% персональных компьютеров используют ОС Windows, которая имеет ряд достоинств и вы­теснила конкурентов из этого сегмента рынка. Более широкий класс ОС ориентирован для использования на серверах. К этому классу ОС относят семейство Unix, разработки фирмы Microsoft, сетевые продукты Novell и корпорации IBM.

Семейство операционных систем UNIX. Проектирование ОС UNIX было начато сотрудниками фирмы AT&T около 30 лет назад. Отличительной чертой, ускорившей ее распространение, стала бесплатная поставка исходных тек­стов программ на языке С, что обусловило создание многих ли­ний этой ОС. Наибольшее распространение получили две линии версий UNIX: линия AT&T – UNIX System V и линия универ­ситета Berkeley – BSD. Многие фирмы на их основе разрабаты­вают свои версии UNIX: UnixWare фирмы Novell, Solaris фир­мы Sun Microsystems, UX фирмы Hewlett-Packard, AIX фирмы IBM. В настоящее время широкую популярность получила ОС Linux.

Независимо от версии, общими для UNIX чертами являются:

• многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа;
• реализация многозадачной обработки в режиме разделения времени;
• переносимость системы путем написания основной части на языке С.

В целом ОС семейства Unix ориентированы прежде всего на большие локальные (корпоративные) и глобальные сети, объе­диняющие работу тысяч пользователей.

ОС UnixWare сочетает высокую производительность, удоб­ный графический интерфейс и реализует симметричную много­процессорную обработку. Система выпускается в двух вариан­тах: UnixWare Personal Edition для работы в качестве клиента и UnixWare Application Server для построения многопользователь­ского сервера приложений. Personal Edition организует работу двух процессоров Intel x86, a Application Server – до восьми.

В дополнение к средствам идентификации пользователей по имени и паролю имеется возможность протоколирования рабо­ты системы, включая регистрацию выполняемых команд и дос­тупа к информации. Использование протокола IPX в UnixWare обеспечивает интеграцию с сетью NetWare, благодаря которой клиенты UnixWare имеют доступ к ее ресурсам (файловой сис­теме, принтерам).

Unix-версия ОС компании Sun Microsystems Solaris имеет ряд отличий от базовой ОС UNIX: реализована многонитевость, поддерживается симметричная многопроцессорная обработка, предусмотрен режим реального времени.

Переход к 64-разрядной ОС – это основная тенденция разви­тия Unix-систем. Цель удвоения разрядности – значительное повышение производительности, что актуально, например, для работы Интернет-серверов.

В настоящее время ОС Linux является одной из перспектив­ных ОС линии Unix, используемой для персональных компью­теров и малых серверов. ОС одновременно развивается для мно­гих типов процессоров. Исходный код ядра поддерживает процессоры Intel x86, Alpha, SPARC, PowerPC, Motorola 68000, MIPS и др.

Существует несколько компаний, предлагающих свои разра­ботки ОС Linux. Среди них выделяют Caldera OpenLinux 2.2 компании Caldera Systems, Red Hat 6.0 компании Red Hat Software. Эти ОС по структуре во многом аналогичны. Отличия в основном заключаются в пользовательском интерфейсе и на­боре приложений.

Среди разработок Интернет/интранет-приложений Linux под­держивает клиентский продукт Netscape Communicator 4.07. ком­пании Netscape. Для использования в ОС Linux компания Sun Microsystems адаптировала пакет JDK 1.1 (Java Development Kit) – стандартный набор средств разработки приложений на языке Java.

Среди офисных средств компания Corel адаптировала к плат­форме Linux текстовый редактор Word Perfect 8.

Традиционными приложениями для Linux являются и тек­стовые редакторы Emacs, TeX, а также языки программирова­ния. Развивается проект GNOME, предоставляющий платфор­му для создания графических объектно-ориенти-рованных при­ложений.

Операционные системы  фирмы Microsoft. 

ОС LAN Manager – одна из первых сетевых ОС, разработан­ная для реализации архитектуры клиент-сервер, и особенно эф­фективна при работе СУБД. ОС обслуживает клиентов, работа­ющих под управлением DOS, Windows или OS/2. Эта ОС поддерживает файловую систему HPFS.

Windows 3.1 являлась одной из первых ОС серии Windows, получивших широкое признание. Версией этой ОС, ориентиро­ванной на решение сетевых задач, стала Windows for Work­groups 3.11. Ее назначение – построение одноранговой сети, не требующей установки специального компьютера в качестве сер­вера.

В 1993 году Microsoft начала выпуск новых ОС New Tech­nology – Windows NT.

ОС Windows NT изначально проектировалась с учетом требо­ваний производительности, переносимости, надежности, совмес­тимости и расширяемости. Windows NT представляет собой 32-раз­рядную ОС, имеющую две модификации: Windows NT Workstation (предназначена для рабочих станций) и Windows NT Server (ори­ентирована на работу в качестве выделенного сервера).

Windows NT использует вытесняющую многозадачность и под­держивает симметричную многопроцессорную обработку.

Благодаря особенностям внутренней структуры Windows NT работает на компьютерах с процессорами Intel-x86 и RISC-про­цессорах: PowerPC, MIPS R4000 и DEC Alpha.

Windows NT предполагает высокую защиту данных от несанк­ционированного доступа и случайного повреждения. Вход в систему Windows NT сопровождается вводом пароля, определяюще­го учетную запись. Эта запись фиксирует права и параметры до­ступа пользователя к информации и ресурсам ОС. Если пользова­тель не зарегистрирован или забыл свой пароль, то он не имеет возможности войти в систему. Пароли в NT назначает админист­ратор, и обойти их нельзя (в Windows 9x пароль можно проигно­рировать, нажав вместо него клавишу «Esc»). Windows NT позво­ляет установить доступ к дискам, папкам и отдельным файлам независимо от того, работает пользователь за компьютером или связан с ним по сети.

Windows NT обеспечивает совместимость программных ин­терфейсов за счет поддержки Win32 API (32-битный программ­ный интерфейс для разработки новых приложений). Win32 API позволяет реализовывать в приложениях многонитевые процес­сы, синхронизацию, безопасность, управление объектами и пр. Windows NT имеет собственную новую файловую систему (NTFS) и поддерживает ряд существующих файловых систем: FAT (MSDOS), HPFS (OS/2).

Windows NT изначально разрабатывалась с учетом возмож­ности работы в сети, поэтому функции совместного использова­ния файлов, устройств и объектов встроены в интерфейс пользо­вателя. Администраторы имеют возможность централизованно управлять и контролировать работу сетей в масштабах крупных предприятий.

При разработке Windows NT 4.0 были добавлены средства для использования ОС как платформы для Web-сервера. В поставку включен Internet Information Server (IIS) и сервер DNS/DHCP. Сервер DNS позволяет назначать сетевым ресурсам наглядные имена вместо IP-адресов, а DHCP-сервер автоматически присваи­вает ресурсам IP-адреса, исключая необходимость выполнять это администратором для каждого устройства. Имеющийся сетевой монитор позволяет следить за нагрузкой в сети путем отслежива­ния прохождения сообщений. Windows NT Server содержит сред­ства для поиска неисправностей на удаленных ПК через сеть.

Windows NT 4.0 отличает повышенная стабильность и защита информации. Улучшены средства предотвращения программных сбоев и сохранения работоспособности всей системы при сбое. Начаты работы над 64-разрядной версией NT Server для кон­куренции с создаваемыми 64-разрядными вариантами Unix.

NT Workstation ориентирована на использование в качестве клиента в сетях NT Server, NetWare, UNIX, Vines. Она исполь­зуется как ОС рабочей станцией и в одноранговых сетях, выпол­няя одновременно функции клиента и сервера. NT Workstation применяется и в качестве ОС автономного компьютера для обес­печения повышенной производительности и секретности.

NT Server используется как сервер в корпоративной сети, вы­полняя функции контроллера доменов, позволяя структурировать сеть и решать задачи администрирования. Возможно его исполь­зование в качестве файл-сервера, сервера печати, сервера прило­жений, сервера удаленного доступа, сервера связи (шлюза) и др.

Под управлением NT Server работает сервер баз данных Micro­soft SQL Server, а также серверы баз данных других фирм, на­пример Oracle, Sybase, Adabas и InterBase.

ОС Windows 95 (1995), является развитием Windows 3.1, ха­рактеризуется простотой инсталляции, невысокими уровнями защиты данных и устойчивости к сбоям приложений. Windows 95 обладает интуитивно понятным интерфейсом, выполняет 16- и 32-разрядные приложения, поддерживает технологию plug-and-play, содержит встроенные средства для сетевой работы.

В версии Windows 95 OEM Service Release 2 (OSR 2) реализо­вана новая структура файловой системы FAT32, обновлены ути­литы работы с диском (Fdisk, Format, Defrag и Scandisk), усо­вершенствована поддержка Интернета, добавлена возможность использования голосового модема, обновлена система доступа к информационной службе Microsoft Network.

Windows 98 является развитием Windows 95. Эта версия тес­но интегрирована с Web-броузером Internet Explorer и содержит большое количество драйверов к старым и новым устройствам, в том числе и устройств USB. Пользователи отмечают упрощен­ный процесс инсталляции ОС, пониженные по сравнению с NT требования к мощности процессора, объему памяти и дисково­му пространству.

Возможно, что Windows Millennium (1999) окажется последней ОС Microsoft на базе заложенных в Windows 9x технологий. Раз­бивка версий Windows на два семейства – NT и 9х была вызвана конкурентной борьбой за пользователей и оказалась временной.

Одной из разновидностей Windows является ОС Windows СЕ. Эта линия ОС предназначена для использования на портатив­ных компьютерах. Windows СЕ представляет собой 32-разряд­ную объектно-ориентированную многозадачную ОС, имеет встро­енные функции энергосбережения. Версия Windows СЕ 3.0 (2000) поддерживает Java- и DirectX-компоненты, приближается по своим возможностям к системам реального времени. Основная часть этой компактной ОС записана в перепрограммируемое ПЗУ портативных компьютеров.

Windows NT 5.0, или Windows 2000 – полностью 32-разряд­ная ОС с приоритетной многозадачностью, улучшенной реализа­цией работы с памятью и изначально проектировалась со сред­ствами обеспечения надежности, защиты и управления. Эта ОС является развитием Windows NT 4.0 и реализует достижения Windows 9x. Windows 2000 выпускается в четырех версиях: Windows 2000 Professional (ранее NT Workstation), Windows 2000 Server (NT Server), Windows 2000 Advanced Server (NT Server Enterprise Edition) и Windows 2000 DataCenter Server.

Эти версии отличаются количеством входящих в поставку служб и программ, степенью поддержки аппаратного обеспече­ния. Так, Windows 2000 Professional поддерживает до двух про­цессоров, Server – до четырех процессоров, Advanced Server – восемь процессоров, a DataCenter – шестьдесят четыре.

Windows 2000 Professional – базовая ОС для настольных и мо­бильных компьютеров. Основные цели проектирования ОС за­ключались в упрощении работы, совмещении достоинств Win­dows NT и Windows 98, снижении стоимости эксплуатации. Ожидается, что рост популярности Windows 2000 Professional придется на период 2000-2001 годов, и к 2002 году она вытес­нит ранние NT-версии.

ОС фирмы Novell. В ОС SFT NetWare (1987), ориентированной на использование в качестве сервера, реализованы специальные средства обеспече­ния надежности системы и расширены возможности управления сетью. Учет используемых ресурсов и защита от несанкциониро­ванного доступа позволили администраторам сети фиксировать и протоколировать доступ пользователей к информации и ресурсам сети. Разработчики получили возможность создавать многополь­зовательские прикладные программы, выполняющиеся на серве­ре в качестве процессов сетевой ОС.

ОС NetWare версии 2.15 (1988) включает средства поддержки кли­ентов на компьютерах семейства Macintosh. В 1991 году была выпущена система NetWare v3.11, обеспечивающая доступ к се­тевым ресурсам рабочих станций DOS, Windows, OS/2, Unix и Macintosh. В 1993 году началась продажа NetWare SFT III v3.11. (System Fault Tolerance Level III) – сетевой ОС, разработанной для систем с максимальным уровнем надежности. Эта ОС органи­зовывает работу двух серверов так, что один из них является активным, а второй находится в горячем резерве, обеспечивая у себя то же состояние памяти и дисков, что и активный. 

Версия ОС NetWare 4.0 (1993) разработана для создания вы­числительных сетей масштаба предприятия с несколькими файл-серверами, большим количеством сетевых ресурсов и пользова­телей. Одним из основных нововведений явилась служба ката­логов NetWare Directory Services, хранящая в распределенной по нескольким серверам базе данных информацию о разделяе­мых сетевых ресурсах и пользователях. Осуществляется работа по переносу NetWare на RISC-платформы. Для этого ОС NetWare была переписана на язык С и были отделены ее аппаратно-зависимые части.

Версия NetWare 5 помимо традиционно сильных сторон этой ОС – файловой и принтерной служб – усилила и другие со­ставляющие: выполнение серверных приложений, управление клиентскими компьютерами, создание корпоративной интрасети и снижение эксплуатационных расходов. Имеются локализо­ванные (русифицированные) версии ОС.

Для хранения регистрационной информации о пользовате­лях, группах, серверах, устройствах и других объектах сети ис­пользуется служба сетевого каталога NDS. Вся информация служ­бы хранится в виде распределенной базы данных древовидной структуры. Последнее позволяет группировать объекты по раз­личным критериям, например по организационной структуре предприятия.

Для поддержки Интернет-технологий в состав NetWare 5 вхо­дят приложения для создания интрасети: сервис DNS/DHCP и Web-сервер Netscape FastTrack Server.

Добавлена пользовательская версия сервера баз данных Oracle 8, позволяющая использовать NetWare 5 как серверную платформу для приложений баз данных.

Перечисленные ОС используются при организации работы сервера. Для рабочих станций фирмой Novell была создана ОС DOS 7 и на ее основе Personal Ware.

Операционная система OS/2. OS/2 версии 2.0 является одной из первых 32-битных ОС для персональных компьютеров. Ее создание (совместная разработ­ка фирм IBM и Microsoft) предполагало замену DOS. Планиро­валось, что OS/2 будет поддерживать вытесняющую многоза­дачность, многонитевость, виртуальную память, графический пользовательский интерфейс. Недостатком первых версий OS/2 стало отсутствие драйверов для ряда распространенных перифе­рийных устройств.

Версия OS/2 Warp (1994) предназначена для клиентских ма­шин сетей «клиент-сервер» и одноранговых сетей. Эта версия появилась на рынке раньше Windows 95 и была первой систе­мой, включившей набор средств поддержки Интернет и объект­но-ориентированный интерфейс.

OS/2 и Windows 9x используют одинаковые технологии, вклю­чающие многозадачность и многонитевость, способность выпол­нять DOS-программы с помощью виртуальных машин. Обе ОС имеют схожие интерфейсы, и требования к аппаратным ресур­сам. Например, при работе с OS/2 в распоряжение пользователя предоставляются те же элементы: ярлыки, папки, окна. Обе эти ОС поддерживают однотипную технологию копи­рования, удаления, печати, drag-and-drop. Свойства объектов легко доступны через контекстное меню, вызываемое щелчком правой клавиши мыши. Имеется специальная панель для раз­мещения часто используемых документов или прикладных про­грамм. Как и Windows, ОС OS/2 при недостатке оперативной памяти активизирует виртуальную память. В результате в каче­стве оперативной памяти используется свободное пространство на жестком диске. Это замедляет работу, но позволяет исполь­зовать приложения, требующие значительные объемы оператив­ной памяти.

Для устранения в OS/2 Warp недостатка сетевых функцио­нальных возможностей была создана версия OS/2 — Warp Connect. В нее вошли редиректоры для ОС NetWare 3.x, 4.x и OS/2 HAN Server. Реализована поддержка протоколов IPX, NetBIOS и TCP/IP.

Warp Connect содержит программу Lan Distance фирмы IBM, позволяющую работать с любым подключенным к сети устрой­ством. В отличие от Windows 95, ОС Warp Connect не содержит средств, поддерживающих удаленный доступ через коммутиру­емые телефонные сети. Для организации почтовых услуг Warp Connect использует пакет Lotus Notes Express.

OS/2 имеет специальные средства, позволяющие работать с приложениями DOS, Windows и их файловыми системами. Это компенсирует недостаток собственных приложений для OS/2 Warp. В состав OS/2 Warp входит пакет приложений BonusPack.

ОС LAN Server 4.0 фирмы IBM использует объектно-ориенти­рованный интерфейс OS/2 для создания мощного набора графи­ческих средств администратора. LAN Server 4.0 работает с новой версией OS/2, обеспечивающей симметричную многопроцессор­ную обработку. LAN Server 4.0 поддерживает файловые системы HPFS и FAT, а также протокол TCP/IP. Для организации досту­па используются утилиты, входящие в состав Warp 3.0.

Имеется возможность выделения квот дискового простран­ства для пользователей. При достижении установленного преде­ла система предупреждает как администратора, так и самого пользователя.

LAN Server позволяет администратору создавать профили (группы) пользователей, регулируя их доступ к определенным системным ресурсам. Можно создать единую процедуру входа пользователя в сеть, а также организовать централизованное управление сетевыми ресурсами с помощью концепции доме­нов. Имея дело с Windows NT Server, приходится выбирать между файловыми системами: быстрой FAT и NTFS, обеспечивающей более надежную защиту информации. Используемая же в LAN Server файловая система HPFS оказалась лучше по обоим пара­метрам. Она работает эффективно и гарантирует безопасность файлов и каталогов.