AS-client, -peer, -upstream
4. Гранична маршрутизація.
5. Стек ТСР/ІР.
Стек протоколів TCP / IP - набір мережевих протоколів різних рівнів моделі мережевої взаємодії DOD, використовуваних у мережах. Протоколи працюють один з одним в стеку - це означає, що протокол, що розташовується на рівні вище, працює «поверх» нижнього, використовуючи механізми інкапсуляції. Наприклад, протокол TCP працює поверх протоколу IP. Стек TCP / IP включає в себе протоколи із чотирьох рівнів:
• прикладного;
• транспортного;
• мережевого ;
• канального ;
Протоколи цих рівнів повністю реалізують функціональні можливості моделі OSI. На стеку протоколів TCP / IP побудовано взаємодію користувачів в IP-мережах. Стек є незалежним від фізичного середовища передачі даних. Прикладний рівень Протоколи прикладного рівня TCP/IP визначають процедури організації взаємодії прикладних процесів (програм) різних мережевих комп'ютерів і форми подання інформації за такої взаємодії. За ознаками взаємодії прикладних процесів виділяють два типи прикладного програмного забезпечення: програма-клієнт та програма-сервер. Протоколи прикладного рівня зорієнтовано на конкретні прикладні завдання. Серед традиційних послуг, котрі забезпечують протоколи прикладного рівня з сімейства TCP/IP, сьогодні найпопулярнішими є електронна пошта - протоколи SMTP та POP3, передача файлів — FTP та TFTP, емуляція віддаленого терміналу - TELNET тощо. З середини 1990-х років в Інтернеті активно запроваджуються послуги, які базуються на технології WWW, яка грунтується на протоколі передачі гіпертексту HTTP. Сьогодні популярні послуги пакетної IP-телефонії на базі стандартів IETF, до яких відносяться спеціальні протоколи прикладного, транспортного і мережного рівнів, наприклад сигналізації SIP, передачі в режимі реального часу RTP та RTCP, резервування ресурсів RSVP, рекомендацій ITU H.323 тощо. Транспортний рівень Протоколи транспортного рівня TCP/IP надають транспортні послуги прикладним процесам. Основними протоколами транспортного рівня TCP/IP є протокол керування передачею TCP (Transmission Control Protocol) і протокол користувальницьких дейтаграм UDP (User Datagram Protocol). Транспортні послуги цих протоколів суттєво відрізняються. Протокол UDPдоставляє датаграми без установлення з'єднання. При цьому він не гарантує їхнього доставляння. Протокол TCP забезпечує надійне доставляння байтових потоків (сегментів) із попереднім встановленням транспортного дуплексного з'єднання (віртуального каналу) між модулями TCP мережних комп'ютерів. Для розв'язання транспортних завдань протоколи TCPта UDP при передачі даних формують і додають до даних свої заголовки обсягом 20 байт та 8 байт відповідно. Кожен прикладний процес взаємодіє з модулем транспортного рівня TCP або UDP через окремий порт, що дозволяє при взаємодії систем однозначно ідентифікувати прикладні процеси. Ці порти нумеруються починаючи з нуля. При передачі запиту прикладної програми клієнта до прикладної програми сервера транспортний модуль, формуючи датаграму чи сегмент, вказує номери портів програмних модулів прикладних протоколів сервера й клієнта. З цією метою в заголовку пакета протоколу транспортного рівня виділено два поля — «порт одержувача» і «порт відправника», обсягом по 2 байти. Номери портів TCP та UDP до прикладних протоколів сервера стандартизовані IETF. Для цього надано номери в діапазоні від 1 до 1023. Наприклад, програмний модуль TCP сервера зазвичай взаємодіє з модулем протоколу HTTP через порт з номером 80. Взаємодія модуля TCP чи UDP клієнта з будь-яким модулем прикладного протоколу відбувається через порт, якому надається вільний номер більший за 1023. Мережний рівень Протоколи мережного рівня TCP/IP забезпечують взаємодію мереж різної архітектури тощо. Основним протоколом мережного рівня технології TCP/IP є міжмережний протокол IP та його допоміжні протоколи:
адресний протокол ARP;
реверсний адресний протокол RARP (Reverse ARP);
протокол діагностичних повідомлень ICMP (Internet Control Message Protocol), який надсилає повідомлення вузлам мережі про помилки на маршруті, які виникають при передачі пакетів тощо. Головне завдання міжмережного протоколу IP — це маршрутизація пакетів даних між різнотипними комп'ютерними мережами. Для розв'язання цього завдання протокол IP підтримує IP-адресацію мереж та вузлів, використовує таблицю маршрутизації пакетів, виконує, за необхідності, фрагментацію та дефрагментацію цих пакетів. Функціонування мережного рівня також забезпечує низка протоколів динамічної маршрутизації RIP, OSPF, які динамічно формують маршрути таблиці маршрутизації за алгоритмами вектора VDA (Vector Distance Algorithm) і стану зв'язку LSA (Link State Algorithm) відповідно; протоколів політики зовнішньої маршрутизації EGP (Exterior Gateway Protocol), BGP (Border Gateway Protocol) тощо.
Тема 3. Огляд операційних систем серверів.
1 Історія виникнення ОС (UNIVAC, CTTS, ITSS, Atlas, VMS, THE, RS4000, DOS). 2 Сімество Windows (3.1, NT, 95, OS/2, 98, ME, 2000, XP, 2003, Vista, 7, 2008). 3 Unix-подібні ОС (AIX, HP-UX, IRIX, SCO-UX, SunOS, Solaris, BSD, FreeBSD, Linux). 4 Сімейство MAC-OS. 5 Операційні системи мейнфреймів (B5000, IBM System/360, UNIVAC 1108). 6. Архітектури мікропроцесорів
1 Історія виникнення ОС (UNIVAC, CTTS, ITSS, Atlas, VMS, THE, RS4000, DOS).
Перші комп'ютери взагалі не мали ОС. На початку 1960-х вони лише комплектувались набором інструментів для розробки, планування та виконання завдань. Серед інших можна виділити системи від UNIVAC та Control Data Corporation.
До кінця 1960-х, проте, було розроблено цілий ряд операційних систем. До них можна віднести «Atlas» (Манчестерський університет), «CTTS» і «ITSS» (Массачусетський технологічний інститут (МТІ)), «THE» (Ейндховенський технологічний університет), «RS4000» (Університет Орхуса) та інші (на той момент їх налічувалось близько сотні) Найбільш розвинуті ОС того часу, такі як «OS/360» (компанія «IBM»), «SCOPE» (компанія «CDC») та завершений вже в 1970-х роках «MULTICS» (МТІ та компанія «Bell Labs»), передбачали можливість використання багатопроцесорних системи. Спонтанний характер розробки ОС призвів до наростання кризових явищ, пов'язаних, перш за все, зі складністю та великими розмірами розроблюваних систем. ОС погано масштабувались (простіші не використовували всіх можливостей потужних обчислювальних машин; складніші не оптимально виконувались або взагалі не виконувались на менш потужних системах) і були повністю несумісними між собою.
У 1969 році співробітники МТІ Кен Томпсон, Деніс Рітчі та Брайан Керніган з колегами розробили та реалізували ОС «Юнікс» («Unix»; первинно «UNICS», на противагу «MULTICS»), котра увібрала в себе багато рис попередниць, але на противагу їм мала цілий ряд переваг:
• проста метафорика (два ключових поняття — процес та файл);
• компонентна архітектура (принцип «одна програма — одна функція», або інакше «кожна програма має робити лише одну роботу, але робити її добре» плюс потужні засоби об'єднання цих програм для вирішення конкретних задач);
• мінімізація ядра та кількості системних викликів;
• незалежність від апаратної архітектури і реалізація на машинно незалежній мові програмування (для цього була розроблена мова програмування «C»;
• уніфікація файлів (будь-що у системі є файлом, до котрого можна доступитись по спільних для всіх правилах).
Завдяки зручності перш за все в якості інструментального середовища «Юнікс» дуже тепло зустріли в університетах, а потім і в галузі в цілому і незабаром вона стала прототипом єдиної ОС, котру можна було використовувати у найрізноманітніших обчислювальних системах, і — більше того — швидко та з мінімумом зусиль перенести на іншу апаратну архітектуру.
В кінці 1970-х років співробітники Каліфорніського університету в Берклі внесли ряд суттєвих вдосконалень у джерельні коди Юнікс, включно з реалізацією стеку мережевих протоколів TCP/IP. Їх розробка стала відомою під іменем BSD (англ. Berkeley Software Distribution).
Через конфлікт з «Bell Labs» Річард Столмен поставив задачу реалізувати повністю незалежну від авторських прав ОС на основі Юнікс, заснувавши проект «GNU» (англ. рекурсивсне скорочення «GNU's Not Unix» — «ГНУ Не Юнікс»). Незабаром «Юнікс» стала стандартом де-факто, а потім і юридичним — ISO/IEC 9945. ОС, що дотримувались цього стандарту чи опираються на нього, називають «відкритими» або «стандартними». До них відносяться системи, що базуються на останній версії «Юнікс», випущеної «Bell Labs» («System V»), на розробках Університету Берклі («FreeBSD», «OpenBSD», «NetBSD»), а також ОС «GNU/Linux», розроблена в межах проекту «GNU» (основні системні інструменти) та спільнотою на чолі з Лінусом Торвальдсом. Поява операційної системи MS DOS у 1981 році стала видатною подією комп'ютерного світу, комп'ютери стали відносно простими і доступними для спеціалістів. Але починаючому користувачу важко було працювати з MS DOS, йому доводилось запам'ятовувати велику кількість команд, спілкування з комп'ютером вимагало набору з клавіатури багатосимвольних команд. 1. До кінця 1960-х було розроблено цілий ряд операційних систем. До них можна віднести «Atlas» (Манчестерський університет), «CTTS» і «ITSS» (Массачусетський технологічний інститут (МТІ)), «THE» (Ейндховенський технологічний університет), «RS4000» (Університет Орхуса) та інші (на той момент їх налічувалось близько сотні) Найбільш розвинуті ОС того часу, такі як «OS/360» (компанія «IBM»), «SCOPE» (компанія «CDC») та завершений вже в 1970-х роках «MULTICS» (МТІ та компанія «BellLabs»), передбачали можливість використання багатопроцесорних системи. Спонтанний характер розробки ОС призвів до наростання кризових явищ, пов'язаних, перш за все, зі складністю та великими розмірами розроблюваних систем. ОС погано масштабувались (простіші не використовували всіх можливостей потужних обчислювальних машин; складніші не оптимально виконувались або взагалі не виконувались на менш потужних системах) і були повністю несумісними між собою. В кінці 1970-х років співробітники Каліфорніського університету в Берклі внесли ряд суттєвих вдосконалень у джерельні коди Юнікс, включно з реалізацією стеку мережевих протоколів TCP/IP. Їх розробка стала відомою під іменем BSD (англ. BerkeleySoftwareDistribution). Через конфлікт з «BellLabs» Річард Столмен поставив задачу реалізувати повністю незалежну від авторських прав ОС на основі Юнікс, заснувавши проект «GNU» (англ. рекурсивсне скорочення «GNU'sNotUnix» — «ГНУ Не Юнікс»). Незабаром «Юнікс» стала стандартом де-факто, а потім і юридичним — ISO/IEC 9945. ОС, що дотримувались цього стандарту чи опираються на нього, називають «відкритими» або «стандартними». До них відносяться системи, що базуються на останній версії «Юнікс», випущеної «BellLabs» («System V»), на розробках Університету Берклі («FreeBSD», «OpenBSD», «NetBSD»), а також ОС «GNU/Linux», розроблена в межах проекту «GNU». Поява операційної системи MS DOS у 1981 році стала видатною подією комп'ютерного світу, комп'ютери стали відносно простими і доступними для спеціалістів. Але починаючому користувачу важко було працювати з MS DOS, йому доводилось запам'ятовувати велику кількість команд, спілкування з комп'ютером вимагало набору з клавіатури багатосимвольних команд.
2 Сімество Windows (3.1, NT, 95, OS/2, 98, ME, 2000, XP, 2003, Vista, 7, 2008).
Історія Windows бере свій початок в 1986 році, коли з'явилася перша версія системи. Вона представляла собою набір програм, що розширюють можливості існуючих операційних систем для більшої зручності в роботі. Через кілька років вийшла друга версія, але особливої популярності система Windows не завоювала. Однак в 1990 році вийшла нова версія - Windows 3.0, яка стала використовуватися на багатьох персональних комп'ютерах. Популярність нової версії Windows пояснювалася кількома причинами. Графічний інтерфейс дозволяє працювати з об'єктами вашого комп'ютера не за допомогою команд, а за допомогою наочних і зрозумілих дій над значками, що позначають ці об'єкти. Можливість одночасної роботи з кількома програмами значно підвищила зручність і ефективність роботи. Крім того, зручність і легкість написання програм для Windows призвели до появи все більше різноманітних програм, що працюють під управлінням Windows. Нарешті, краще була організована робота з різноманітним комп'ютерним обладнанням, що також визначило популярність системи. Подальші версії Windows були спрямовані на підвищення надійності, а також підтримку засобів мультимедіа (версія 3.1) і роботу в комп'ютерних мережах (версія 3.11). Паралельно з розробкою Windows компанія Microsoft в 1988 році почала роботу над новою операційною системою, названої Windows NT. Перед новою системою були поставлені завдання суттєвого підвищення надійності та ефективної підтримки мережевої роботи. При цьому інтерфейс системи не повинен був відрізнятися від інтерфейсу Windows 3.0. Цікаво, що найпоширенішою версією Windows NT також стала третя версія. У 1992 році з'явилася версія Windows NT 3.0, а в 1994 році - Windows NT 3.5. Процес розвитку операційних систем не стоїть на місці, і в 1995 з'явилася система Windows 95, що стала новим етапом в історії Windows. У порівнянні з Windows 3.1 значно змінився інтерфейс, зросла швидкість роботи програм. Однією з нових можливостей Windows 95 була можливість автоматичного налаштування додаткового обладнання комп'ютера для роботи без конфліктів один з одним. Іншою важливою особливістю системи стала можливість роботи з Інтернетом без використання додаткових програм. Інтерфейс Windows 95 став основним для всього сімейства Windows, і в 1996 з'являється перероблена версія Windows NT 4.0, що має такий же інтерфейс, як і Windows 95. Продовженням розвитку Windows 95 стала операційна система, що з'явилася в 1998 році. При збереженому інтерфейсі внутрішня структура була значно перероблена. Багато уваги було приділено роботі з Інтернетом, а також підтримки сучасних протоколів передачі інформації - стандартів, що забезпечують обмін інформацією між різними пристроями. Крім того, особливістю Windows 98 є можливість роботи з декількома моніторами. Наступним етапом у розвитку Windows стала поява Windows 2000 і Windows Me (Millennium Edition - редакція тисячоліття). Система Windows 2000 розроблена на основі Windows NT і успадкувала від неї високу надійність і захищеність інформації від стороннього втручання. Операційна система Windows Me стала спадкоємицею Windows 98, але придбала багато нових можливостей. Перш за все, це покращена робота із засобами мультимедіа, можливість записувати не тільки аудіо, але і відеоінформацію, потужні засоби відновлення інформації після збоїв і багато іншого. Поступово різниця між різними системами Windows стирається, і нова операційна система Windows XP призначена для заміни як Windows 2000, так і Windows Me. 2. Ці версії Windows не були повноцінними операційними системами, а лише надавали графічну оболонку. З одного боку, при роботі з цими версіями Windows користувачі мали змогу використовувати віконний інтерфейс, керування за допомогою миші та інші візуальні способи взаємодії з комп'ютером. В той самий час ці версії Windows самі не мали змоги взаємодіяти з компонентами комп'ютера безпосередньо і використовували для цього можливості ОС MS-DOS. 1985 листопад — Windows 1.0 фактично не використовувалась 1987 9 грудня — Windows 2.0 1990 22 травня — Windows 3.0, з'явилась підтримка процесорів 80286 і 80386 1992 серпень — Windows 3.1 1992 жовтень — Windows for Workgroups 3.1, з'явилась підтримка локальної мережі 1993 листопад — Windows for Workgroups 3.11з додатками
Сімейство ОС, розроблених спеціально для процесорів з 32-бітною архітектурою.
1995 24 серпня — Windows 95 (Номер версії: 4.00.950) 1998 25 червня — Windows 98 (Номер версії: 4.1.1998) 1999 5 травня — Windows 98 SecondEdition (Номер версії: 4.1.2222) 2000 19 червня — Microsoft Windows Me (Номер версії; 4.9.3000) 1993 серпень — Windows NT 3.1 1994 вересень Windows NT 3.51 1996 29 липня Windows NT 4.0, Windows NT 4.0 Server 2000 17 лютого Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server, Windows 2000 Datacenter Server 2001 25 жовтня Windows XP HomeEdition, Windows XP Professional 2003 Windows Server 2003 2007 30 січня Windows Vista 2009 22 жовтня Windows 7 Windows XP. Первинно сімейство ОС Microsoft Windows проектувалось як графічна надбудова над старими середовищами DOS. Сучасні версії розроблені на базі нового ядра (англ. NT - NewTechnology, Нова технологія), що первинно з'явилось в OS/2, запозичене з VMS. Windows запускається на 32- та 64-бітних процесорах Інтел та AMD; попередні версії також могли запускатись на процесорах DEC Alpha, MIPS, Fairchild (пізніше Intergraph) Clipper та PowerPC. Windows Vista — версія Microsoft Windows NT, серії операційних систем, що використовуються на персональних комп'ютерах. У серії продуктів Windows NT нова система носить номер версії 6.0 (Windows 2000 — 5.0, Windows XP — 5.1, Windows Server 2003 — 5.2). Для позначення «Windows Vista» іноді використовують абревіатуру «WINVI», яка об'єднує назву «Vista» і номер версії, записаний римськими цифрами[Джерело?]. Windows Vista, як і Windows XP, виключно клієнтська система. Windows 7 (кодова назва під час розробки — Vienna) — назва найновішої версії операційної системи Windows, котра вийшла 22 жовтня 2009 року, менше, ніж через три роки після випуску попередньої операційної системи, комерційно невдалої Windows Vista.
3 Unix-подібні ОС (AIX, HP-UX, IRIX, SCO-UX, SunOS, Solaris, BSD, FreeBSD, Linux).
У 1968 році консорціум дослідників, які представляли фірми General Electric, AT&T Bell Laboratories і Масачусетський технологічний інститут, завершив роботу над науково-дослідним проектом MULTICS (MUL-Tiplexed Information Computing System), результатом якого стала однойменна операційна система, що увібрала в себе останні досягнення в області вирішення проблем багатозадачності, керування файлами і взаємодією з користувачем. У 1969 році Кен Томпсон, Деніс Рітчі й інші дослідники з AT&T Bell Laboratories розробили операційну систему UNIX, у якій використовувалися багато результатів проекту MULTICS. Вони пристосували цю систему, призначену для роботи на міні-ЕОМ, до потреб дослідників. Із самого початку UNIX стала зручною для всіх і ефективною багатокористувацькою і багатозадачною операційною системою. Популярність UNIX у Bell Laboratories росла, і в 1973 році Деніс Рітчі і Кен Томпсон переписали код системи мовою програмування С. Деніс Рітчі, колега Томпсона по Bell Labs, створив цю мову з метою забезпечення гнучкості при розробці програм. Однією з переваг мови С є те, що вона дозволяє звертатися безпосередньо до апаратних засобів комп'ютера за рахунок використання узагальненого набору команд. До цього тексти програм для операційної системи потрібно було спеціально переписувати апаратно-залежною мовою асемблера для кожного типу комп'ютера. Мова С дозволила Рітчі і Томпсону написати всього одну версію операційної системи UNIX, яку потім можна було транслювати компіляторами С на різних машинах. Операційна система UNIX стала мобільною, тобто здатною працювати на машинах різних типів практично без перепрограмування. Поступово UNIX виросла з персонального витвору кількох людей у стандартний програмний продукт, розповсюджуваний багатьма фірмами, включаючи Novell і IBM. Спочатку цю ОС вважали дослідницьким продуктом, тому перші версії UNIX поширювалися безкоштовно по факультетах обчислювальної техніки багатьох відомих університетів.
У 1970 році Bell Labs почала випускати офіційні версії UNIX і продавати ліцензії на неї різним користувачам. Одним з таких користувачів був факультет обчислювальної техніки Каліфорнійського університету в Берклі. Його фахівці ввели в систему багато нових особливостей, що згодом стали стандартними. Дослідницька група по обчислювальним системам (Computer Systems Research Group, CSRG), що була організована в Каліфорнійському університеті у Берклі, придбала ліцензію на вихідний код системи у компанії AT&T. Версії, що випускаються цією групою, скорочено називають BSD (Berkeley Software Distribution). Їх випуск почався в 1977 р. з версії 1BSD для машини PDP-11. Поступово стали з'являтися й інші незалежно розроблювальні версії UNIX. У 1980 році фірма Microsoft випустила версію UNIX для ПК, що одержала назву Xenix. Компанія AT&T розробила декілька дослідницьких версій UNIX, а в 1983 році випустила першу комерційну версію, System 3. За нею була System V, яка стала дуже серйозно підтримуваним програмним продуктом. Паралельно з цими подіями випускалися версії BSD.
Наприкінці 70-х років BSD UNIX стала основою дослідницького проекту, виконуваного в Агентстві перспективних досліджень і розробок (DARPA) міністерства оборони США. У результаті в 1983 році Каліфорнійський університет випустив потужну версію UNIX під назвою BSD 4.2. Вона містила в собі досить досконалу систему керування файлами і мережеві засоби, засновані на використанні протоколів TCP/IP. Версія BSD 4.2 широко поширилася і була обрана багатьма фірмами-виробниками, зокрема Sun Microsystems. Хоча системи BSD та System V лежать в основі більшості інших версій UNIX, самі вони ніколи не мали комерційного впливу. Зазвичай поставники обирали одну з таких систем в якості базового варіанту, на основі якого розробляли власну ОС. Іноді на світ з’являлися гібриди, що об’єднували в собі риси обох базових систем. Не дивно, що з часом версії UNIX почали достатньо суттєво відрізнятися одна від одної. Поширення різних версій UNIX привело до необхідності вироблення стандарту на цю ОС. У розроблювачів цих програм не було іншого способу довідатися про те, у яких версіях будуть працювати програми, призначені для використання в середовищі UNIX. У середині 80-х років з'явилися два конкуруючих стандарти: один був створений на основі версії AT&T, а другий - на основі версії BSD. Компанія AT&T згодом передала роботи по UNIX новій організації, UNIX System Laboratories, що зосередила свої зусилля на розробці стандартної системи, що поєднує основні версії UNIX. У 1991 році UNIX System Laboratories розробила System V версії 4, у якій були реалізовані практично всі можливості варіантів System V версії 3, BSD версії 4.3, SunOS і Xenix. У відповідь на появу System V версії 4 кілька компаній, зокрема IBM і Hewlett-Packard, створили Фонд відкритого програмного забезпечення (Open Software Foundation, OSF), метою якого стала розробка власної стандартної версії UNIX. У результаті з'явилися два конкуруючих комерційних стандартних варіанти UNIX - версія OSF і System V версії 4. У 1993 році компанія AT&T продала свою частку прав на UNIX фірмі Novell, і якийсь час UNIX Systems Laboratories належала Novell. За цей час фірма випустила власні версії UNIX на базі System V версії 4, що одержали загальну назву UNIXWare. Система UNIXWare призначена для взаємодії із системою NetWare розробки Novell. В даний час UNIX System Laboratories належить фірмі Santa Cruz Operation. ОС Solaris ознаменувала собою орієнтацію фірми Sun на System V версії 4. Два конкуруючих графічних користувальницьких інтерфейси для UNIX - Motif і Open Look, були об'єднані в новому стандарті робочого столу - Common Desktop Environment (CDE). Протягом майже усього свого розвитку UNIX залишалася операційною системою, що була вимогливою стосовно апаратних засобів і для ефективної роботи якої необхідно було мати робочу станцію чи міні-ЕОМ. Деякі версії UNIX були розраховані в основному на робочі станції. Систему SunOS розробили для робочих станцій Sun, а систему AIX - для робочих станцій IBM. В міру нарощування потужності персональних комп'ютерів стали з'являтися повідомлення про розробку версій UNIX для ПК. Зокрема, Xenix і System V/386 є такими комерційними версіями UNIX для IBM-сумісних ПК. AUX - версія UNIX, що працює на ПК Macintosh. To, що UNIX встановлюється на комп'ютерах практично всіх типів (робочих станціях, міні-ЕОМ і навіть супер-ЕОМ ), - зайве свідчення властивої їй мобільності, що і забезпечило можливість створення ефективної версії UNIX для персональних комп'ютерів.
Справжнім потрясінням для всього світу UNIX була поява ядра Linux, яке на сьогодні вбудоване в багатьох UNIX-системах. Система Linux призначена спеціально для персональних комп'ютерів з елементною базою Intel. Її розробка починалася з проекту Лінуса Торвальдса, студента факультету обчислювальної техніки Хельсинкського університету. У той час студенти користалися операційною системою Minix, що демонструвала різні можливості UNIX. Ця програма, яку розробив професор Ендрю Танебаум, широко поширилася по мережі Internet серед студентів усього світу. Лінус вирішив створити на основі Minix ефективну версію UNIX, призначену для персонального комп'ютера. Він розробив таку операційну систему, назвав її Linux і в 1991 році випустив версію 0.11. Linux широко поширилася по Internet і в наступні роки піддалася доробкам з боку інших програмістів, що ввели в неї можливості й особливості, властивим стандартним системам UNIX. У Linux, зокрема, минулому перенесені практично всі основні програми-менеджери вікон. У цієї ОС використовуються всі утиліти Internet, включаючи засоби підтримки протоколу FTP, Web-броузери і програми керування віддаленими з'єднаннями по протоколу ррр. Є і повний набір засобів розробки програм, у тому числі компілятори і відладчики C++. Незважаючи на такі широкі можливості, операційна система Linux залишається невеликою, стабільною і швидкодіючою. У мінімальній конфігурації вона може ефективно працювати навіть при наявності оперативної пам'яті обсягом лише 4 Мбайт. Незважаючи на те що Linux розвивається у вільному і відкритому середовищі Internet, вона відповідає офіційним стандартам UNIX. Унаслідок поширення в минулі десятиліття різних версій UNIX Інститут інженерів по електротехніці і радіоелектроніці (IEEE) розробив незалежний стандарт UNIX для Американського національного інституту стандартів (ANSI). Цей новий стандарт UNIX називається Portable Operating System Interface for Computer Environments (POSIX, інтерфейс переносимих операційних систем для обчислювальних середовищ), він визначає порядок роботи системи, подібної UNIX, і описує деякі особливості її роботи, наприклад системні виклики й інтерфейси. POSIX - це універсальний стандарт, якому повинні відповідати усі версії ОС UNIX. Більшість найбільш популярних версій UNIX вже сумісні з ним. Linux із самого початку розроблялася відповідно до норм POSIX. На систему Linux поширюється також стандарт FSSTND (FileSystem STaNDard), що визначає місцезнаходження файлів і каталогів у файловій системі Linux. В наслідок різноплановості розвитку UNIX-систем виникає необхідність чіткого розуміння – яка саме операційна система потрібна для виконання поставлених задач. Це розуміння повинно грунтуватися на чіткому уявленні про можливості кожної системи. В сучасних умовах можна розглядати декілька основних гілок розвитку UNIX. А саме : - Solaris – операційна система кампанії Sun Microsystems, що відноситься до сімейства System V - HP-UX – кампанії Hewlett-Packard – є гібридом між System V та Berkeley UNIX, але з своїми “особливостями” - Linux – сама по собі має велику кількість гілок розвитку, які в більшості випадків не сумісні програмно - Free BSD – версія, що основана на 4.4BSD-Lite Але не дивлячись на різноманітність підходів всі ці системи належать до UNIX і відповідно мають спільні риси. Саме тому ми можемо розглядати питання адміністрування цих систем, як адміністрування UNIX взагалі. При цьому необхідно враховувати специфіку кожної системи і спільні риси притаманні всім системам UNIX. В даній роботі в якості прикладів по адмініструванню ми будемо використовувати операційну систему Free BSD, так як вона орієнтована на платформу Intel x86 і на відміну від Linux є стандартизованою ОС і не має різноманітних гілок розвитку.
4 Сімейство MAC-OS.
Mac OS (Macintosh Operating System) являє собою сімейство пропрієтарних (приватних) операційних систем з графічним інтерфейсом, створених спеціально для комп'ютерів Apple Macintosh. Варто зазначити, що багато експертів ІТ-галузі вважають Mac OS першою з сучасних оперативних систем, яка застосувала графічний інтерфейс користувача, на відміну від традиційної командного рядка. Тобто тепер можна було використовувати всі доступні системні об'єкти і функції у вигляді графічних компонентів екрану (вікон, значків, меню, кнопок, списків і т. п.). При цьому на відміну від інтерфейсу командного рядка, користувач мав довільний доступ (за допомогою клавіатури або вказівного пристрою введення - маніпулятора "миша") до всіх видимих екранних об'єктів - елементів інтерфейсу. До слова, деякі програмісти в той час порівнювали роботу в графічному інтерфейсі з керуванням власним світом - настільки ця технологія була зручна. Таким чином, Mac OS задала якусь планку, до якої почали прагнути розробники інших операційних систем. Поява операційної системи Mac OS відноситься до 1984 року, коли компанія Apple Computer представила ЕОМ Macintosh. Новинка мала унікальні для того часу можливостями - користувачі управляли своїм комп'ютером не тільки вводяться з клавіатури командами та інструкціями, але і за допомогою нового в ті часи пристрою, названого мишею. Миша керувала покажчиком (курсором), який, у свою чергу, на екрані монітора керував видимими графічними об'єктами - папками, ярликами файлів і т.д. Крім того, операційна система Mac OS вперше використала всім знайомий сьогодні віконний інтерфейс, який призначався для представлення та організації інформації. Система Mac OS була заснована на прототипі графічного інтерфейсу користувача, запозиченим керівництвом Apple в дослідницькому центрі Xerox PARC.
Розробники Macintosh використовували деякі ідеї прототипу Xerox, допрацювавши і розширивши їх, додавши власні. Варто зазначити, що згодом ряд інших компаній використовував у своїх продуктах ідеї Apple, наприклад, компанія Microsoft, яка представила схожу на Mac OS графічну оболонку для своєї операційної системи MS-DOS, названу Windows (в перекладі з англійської - вікна). На противагу продуктам конкурентів Apple хотів, щоб комп'ютери Macintosh стали альтернативою більшості ЕОМ. У компанії навіть придумали визначення для своєї продукції. У розумінні Apple Macintosh комп'ютер являв собою продукт "для всіх інших" ("for the rest of us"), тобто для того меншості, яка не користується PC. Дана обставина вказувало на унікальність Macintosh. Але при цьому операційна система, багато в чому завдяки якій комп'ютери Mac відрізнялися від інших ЕОМ, аж до середини 90-х років ХХ століття не мала офіційної назви. Ранні версії Mac OS були сумісні тільки з комп'ютерами Macintosh, заснованими на процесорах Motorola 68k, пізніше оперативна система від Apple була сумісна з архітектурою процесора PowerPC (PPC). Останні версії ОС - Mac OS X - стали сумісні з архітектурою Intel x86. Однак політика компанії не дозволяє встановлювати Mac OS на будь-які пристрої, засновані архітектурі Intel x86. Оперативна система Mac може встановлюватися тільки на комп'ютери і ноутбуки Apple. Однак, як показує практика, зламану (піратську) версію Mac OS можна встановити практично на будь-який комп'ютер, що підтримує архітектуру Intel x86. Такі піратські версії операційної системи розробляються спільнотою OSx86 і доступні за допомогою файлообмінних мереж. Але, варто зазначити, що установка Mac OS на комп'ютерах, випущених не компанією Apple, незаконна, оскільки суперечить умовам ліцензії на операційну систему. При цьому варто врахувати, що технічних протипоказань для такого кроку немає: з 2006 року комп'ютери Apple використовують процесори Intel (старі Macintosh були побудовані на базі PowerPC) і мало відрізняються за складом комплектуючих від звичайних ПК, а сама Mac OS сумісна з великим асортиментом комплектуючих персональних комп'ютерів. Тому Apple не покладається на одну лише законослухняність користувачів, а захищає свою операційну систему від нелегального використання апаратними методами - в комп'ютери Macintosh встановлюють додатковий чіп, і без нього інсталяція ОС блокується. Mac OS X - операційна система, заснована на мікроядрі Mach (застосовується для розв'язання задач з використанням розподілених обчислень) і ряді підсистем BSD 4.4 (використовується для розповсюдження програмного забезпечення у вихідних кодах для обміну досвідом між навчальними закладами), випускається для комп'ютерів Macintosh на базі процесорів PowerPC і Intel. Mac OS X є POSIX-сумісної операційної системою, тобто може використовувати набір стандартів, що описують інтерфейси між операційною системою та прикладною програмою. Mac OS X значно відрізняється від попередніх версій Mac OS. В основі системи лежить Darwin - відкрита POSIX-сумісна операційна система, випущена Apple Inc. в 2000 році.
Дана ОС поєднує в собі код, написаний самій Apple, з кодами, отриманими від систем NeXTSTEP, FreeBSD, а також вільних програмних проектів. У загальних рисах Darwin є набором основних компонентів, що використовуються як в Mac OS X (комп'ютери та ноутбуки Mac), так і в iPhone OS (телефони). Операційна ситемаMac OS названа таким чином фірмою розробником - компанією Apple, що в оргіналі звучить як "MacSystemSoftware", це була її перша назва. Спершу ця операційна ситема розроблялася лише як операційна ситсема для перших процесорів Motorola. Проте завдяки апаратному забезпеченню від Macintosh, ця операційна система зіграла особливу роль в світовій історії настільних систем. Перша версія даного продукту побачила світ 1984 року. Це була система розрахована на одного користувача і майже повністю приховувала повний шлях до своїх файлів і директорій.
Наступна версія операційної системи вже повноцінно використовувала файлову систему HFS, що не розрізняла букви верхнього та нижнього регістрів. Наступне покоління системи “System 5.0” була першою ОС що дозволяла запускати в собі одночасно декілька програм. Впритик до версії 6.0 осноначастина ОС писалася на асемблері і частково на паскалі, і використовувала 24-розрядну адресацію (32-бітова адресація підтримувалася вже з версії 7.0). Представлена в 2006 MacOS X вже підтримувла x86 архітектуру.
AppleMac OS X на даний момент представлена в двох варіантах: версія для робочих станцій і ноутбуків, а також версія для сервера, необхідна для організації роботи локальної мережі підприємства. Після виходу версії Mac OS X 10.0 було випущено ще шість її модифікацій, кожна з яких носить назву тварини з сімейства котячих. Mac OS X 10.0 Cheetah (Гепард): перша оновлена версія операційної системи Mac OS, березень 2001 року створена на основі ОС UNIX і сервісів FREEBSD. Mac OS X 10.1 Puma: безкоштовне оновлення розроблене компанією Apple, дозволяло відновити операційну систему Mac OS X 10.0 Cheetah до версії 10.1 (Puma), що дало можливість виправити ряд недоробок, що існували в першій версії і підвищити стабільність роботи. У ній з'явилися такі функції як: персоніфікація, висока якість графіки, швидкий доступ до системних параметрів, розширення спектру мережевих можливостей і периферійних пристроїв, відтворення і запис DVD дисків. Mac OS X 10.2 Jaguar: у нову версію операційної системи Mac OS X було внесене більше 150 видів різних змін і доповнень, головною з яких стала підтримка апаратного прискорення призначеного для користувача інтерфейсу із застосуванням технології QuartzExtreme, в результаті цього вся обробка зображень здійснюється процесором відеокарти. Mac OS X 10.3 Panther: з'явилася на ринку 24 жовтня 2003 року, в неї була упроваджена технологія шифрування даних FileVault. Mac OS X 10.4 Tiger: вийшла в квітні 2005 року і включила більше 200 змін і доповнень, які необхідні для швидшої і стабільнішої роботи комп'ютера. Mac OS X 10.5 Leopard: з'явилася на ринку 26 жовтня 2007 року, вона включає більше 300 поліпшень і доповнень.В даний момент Mac OS X 10.5 Leopard визнана повноцінною системою UNIX. Важливою подією стала поява в даній версії програми BootCamp, за допомогою якої на комп'ютери Macintosh тепер можна встановлювати ОС Windows, як друга робоча операційна система. Mac OS X 10.6 SnowLeopard: була представлена в червні 2008 року і включає ряд кардинальних змін. Тепер вона працює лише на процесорах Intel, використовує в роботі 64-розрядні технології, однаково працює з 64-розрядними і 32-розрядними застосуваннями, займає майже в два рази менше місця на диску, швидше встановлюється, вантажитися і працює. Всі стандартні додатки Mac OS X (Finder, Mail, Safari, iCal і iChat і ін.) в новій версії були перекладені на 64-розрядний код, що значно підвищило їх продуктивність і зробило їх стійкішими до атак хакерів.Збільшена швидкість резервного копіювання, для передачі даних з метою запобігання збоїв з'єднання в iChat тепер може використовуватися сервер ретрансляції AIM.
5 Операційні системи мейнфреймів (B5000, IBM System/360, UNIVAC 1108).
Мейнфрейм (також мейнфрейм, від англ. mainframe ) - Даний термін має три основних значення.
Велика універсальна ЕОМ - високо продуктивний комп'ютер зі значним обсягом оперативної і зовнішньої пам'яті, призначений для організації централізованих сховищ даних великої ємності і виконання інтенсивних обчислювальних робіт.
Комп'ютер c архітектурою IBM System/360, 370, 390, zSeries.
Найбільш потужний комп'ютер (наприклад, задовольняє ознаками значення (1)), використовуваний в якості головного або центрального комп'ютера (наприклад, в якості головного сервера).
1. Історія
Історію мейнфреймів прийнято називати з появи в 1964 універсальної комп'ютерної системи IBM System/360, на розробку якої корпорація IBM витратила 5 млрд доларів. Сам термін "мейнфрейм" походить від назви типових процесорних стійок цієї системи. В 1960-х - початку 1980-х років System/360 була беззаперечним лідером на ринку. Її клони випускалися в багатьох країнах, в тому числі - в СРСР (серія ЄС ЕОМ).
Мейнфрейми IBM використовуються в більш ніж 25 000 організаціях по всьому світу (без урахування клонів), в Росії їх за різними оцінками від 1500 до 7000 (з урахуванням клонів). Близько 70% всіх важливих бізнес-даних обробляються на мейнфреймах. [1]
На початку 1990-х почалася криза ринку мейнфреймів, пік якого припав на 1993 рік. Багато аналітиків заговорили про повне вимирання мейнфреймів, про перехід від централізованої обробки інформації до розподіленої (за допомогою персональних комп'ютерів, об'єднаних дворівневої архітектурою "клієнт-сервер"). Багато стали сприймати мейнфрейми як вчорашній день обчислювальної техніки, вважаючи Unix - і PC- сервери більш сучасними і перспективними.
Важливою причиною різкого зменшення інтересу до мейнфреймам в 1980-х роках був бурхливий розвиток PC і Unix -орієнтованих машин, в яких завдяки застосуванню нових технологій створення мікросхем вдалося значно зменшити енергоспоживання, а їх розміри досягли розмірів настільних станцій. У той же час для установки мейнфреймів були потрібні величезні площі, а використання застарілих напівпровідникових технологій в мейнфреймах того часу спричиняло необхідність рідинного (наприклад, водяного) охолоджування. Так що, незважаючи на їх обчислювальну потужність, через дорожнечу і складність обслуговування мейнфрейми все менше користувалися попитом на ринку обчислювальних засобів.
Ще один аргумент проти мейнфреймів полягав у тому, що в них не дотримується основний принцип відкритих систем, а саме - сумісність з іншими платформами.
Віднесшись до критики конструктивно, керівництво компанії IBM, основного виробника апаратного та програмного забезпечення мейнфреймів, виробило кардинально нову стратегію стосовно цієї платформи з метою різко підвищити продуктивність, знизити вартість володіння, а також домогтися високої надійності і доступності систем. Досягненню цих планів сприяли важливі зміни в технологічній сфері: на зміну біполярної технології виготовлення процесорів для мейнфреймів прийшла технологія КМОП. Перехід на нову елементну базу дозволив значно знизити рівень енергоспоживання мейнфреймів і спростити вимоги до системи електроживлення та охолодження (рідинне охолодження було замінено повітряним). Мейнфрейми на базі КМОП-мікросхем швидко додавали в продуктивності і зменшувалися в габаритах. Поворотним же подією став перехід на 64-розрядну архітектуру z / Architecture. Сучасні мейнфрейми перестали бути закритою платформою: вони здатні підтримувати на одній машині сотні серверів з різними ОС.
Згідно одному з прогнозів Gartner, останній мейнфрейм передбачалося вимкнути в 1993 році. Термін цього прогнозу давно минув, а ринок мейнфреймів залишається стабільним, і їх продажу щороку зростають.
З 1994 року знову почалося зростання інтересу до мейнфреймам. Справа в тому, що, як показала практика, централізована обробка даних або централізовані обчислення на мейнфреймах вирішує багато завдань побудови інформаційних систем масштабу підприємства простіше і дешевше, ніж розподілена.
2. Особливості та характеристики сучасних мейнфреймів
Середній час напрацювання на відмову. Час напрацювання на відмову сучасних мейнфреймів оцінюється в 12-15 років. Надійність мейнфреймів - це результат їх майже 60-річного вдосконалення. Група розробки операційної системи VM / ESA затратила 20 років на видалення помилок, і в результаті була створена система, яку можна використовувати в самих відповідальних випадках.
Підвищена стійкість систем. Мейнфрейми можуть ізолювати і виправляти більшість апаратних і програмних помилок за рахунок використання наступних принципів:
Дублювання : два резервних процесора, резервні модулі пам'яті, альтернативні шляхи доступу до периферійних пристроїв.
Гаряча заміна всіх елементів аж до каналів, плат пам'яті і центральних процесорів.
Цілісність даних. В мейнфреймах використовується пам'ять з корекцією помилок. Помилки не призводять до руйнування даних в пам'яті, або даних, які очікують виведення на зовнішні пристрої. Дискові підсистеми побудовані на основі RAID -масивів з гарячою заміною і вбудованих засобів резервного копіювання захищають від втрат даних.
Робоче навантаження. Робоче навантаження мейнфреймів може становити 80-95% від їх пікової продуктивності. Операційна система мейнфрейма буде обробляти всі відразу, причому всі додатки будуть тісно співпрацювати і використовувати загальні компоненти ПЗ.
Пропускна здатність. Підсистеми введення-виведення мейнфреймів розроблені так, щоб працювати в середовищі з високою робочою навантаженням на введення-виведення даних.
Масштабування. Масштабування мейнфреймів може бути як вертикальним, так і горизонтальним. Вертикальне масштабування забезпечується лінійкою процесорів з продуктивністю від 5 до 200 MIPS і нарощуванням до 12 центральних процесорів в одному комп'ютері. Горизонтальне масштабування реалізується об'єднанням ЕОМ в Sysplex (Sys tem Com plex) - багатомашинний кластер, який виглядає з точки зору користувача єдиним комп'ютером. Всього в Sysplex можна об'єднати до 32 машин. Географічно розподілений Sysplex називають GDPS. У разі використання операційної системи VM для спільної роботи можна об'єднати будь-яку кількість комп'ютерів. Програмне масштабування - на одному мейнфреймів може бути налаштоване фактично нескінченне число різних серверів. Причому всі сервери можуть бути ізольовані один від одного так, як ніби вони виконуються на окремих виділених комп'ютерах і в той же час спільно використовувати апаратні і програмні ресурси і дані.
Доступ до даних. Оскільки дані зберігаються на одному сервері, прикладні програми не потребують зборі вихідної інформації з багатьох джерел, не потрібно додатковий дисковий простір для їх тимчасового зберігання, не виникають сумніви в їхній актуальності. Потрібна невелика кількість фізичних серверів і значно більш просте програмне забезпечення. Все це, в сукупності, веде до підвищення швидкості та ефективності обробки.
Захист. Вбудовані в апаратуру можливості захисту, такі як криптографічні пристрої, і Logical Partition, і засоби захисту операційних систем, доповнені програмними продуктами RACF або VM: SECURE, забезпечують надійний захист.
Інтерфейс користувача. Інтерфейс користувача у мейнфреймів завжди залишався найбільш слабким місцем. Зараз же стало можливо для прикладних програм мейнфреймів в найкоротші терміни і при мінімальних витратах забезпечити сучасний веб-інтерфейс.
Збереження інвестицій - використання даних і існуючих прикладних програм не тягне додаткових витрат з придбання нового програмного забезпечення для іншої платформи, перенавчанню персоналу, перенесення даних і т. д.
3. Положення на ринку
На даний момент мейнфрейми IBM займають домінуюче становище на світовому ринку [2]. Також на ринку зі своєю продукцією присутні фірми Hitachi, Fujitsu і Amdahl.
4. Мейнфрейми і суперкомп'ютери
Суперкомп'ютери - це машини, що знаходяться на піку доступних сьогодні обчислювальних потужностей, особливо в області операцій з числами. Суперкомп'ютери використовуються для наукових і інженерних задач (високопродуктивні обчислення, наприклад, в області метеорології або моделювання ядерних процесів), де обмежувальними факторами є потужність процесора і об'єм оперативної пам'яті, тоді як мейнфрейми застосовуються для цілочисельних операцій, вимогливих до швидкості обміну даними, до надійності і до здатності одночасної обробки великої кількості процесів (інвентаризація товарів, резервування авіаквитків, банківські операції). Продуктивність мейнфреймів, як правило, обчислюється в мільйонах операцій за секунду (MIPS), а суперкомп'ютерів-в операціях з плаваючою комою (крапкою) в секунду ( FLOPS).
У контексті загальної обчислювальної потужності мейнфрейми програють суперкомп'ютерів.
6. Архітектури мікропроцесорів
Поняття архітектури мікропроцесора визначає його складові частини та зв'язки і взаємодію між ними. Архітектура містить: структурну схему самого МП; програмну модель МП (описання функцій регістрів); інформацію про організацію пам'яті (ємність пам'яті та способи її адресації); опис організації процедур введення-виведення.
Існують два основних типи архітектури — фоннейманівська і гарвардська. Фоннейманівську архітектуру (рис. 1.6, а) у 1945 р. запропонував американський математик Джо фон Нейман. Особливістю цієї архітектури є те, що програма і дані знаходяться у спільній пам'яті, доступ до якої здійснюється по одній шині даних і команд.
Гарвардську архітектуру вперше запроваджено у 1944 р. в релейній обчислювальній машині Гарвардського університету (СІЛА). Особливістю цієї архітектури є те, що пам'ять даних і пам'ять програм розділені і мають окремі шину даних і шину команд (рис. 1.6, б), що дає змогу підвищити швидкодію МП системи.
Структурні схеми обох архітектур містять: процесорний елемент, пам'ять, інтерфейси введення-виведення (ІВВ) і ПВВ. Пам'ять і ІВВ для різних типів МП можуть бути як внутрішніми, тобто розміщуватися на тому самому кристалі, що й процесорний елемент, так і зовнішніми. Процесорний елемент містить регістри, арифметико-логічний пристрій (АЛП), пристрій керування і виконує функції оброблення даних та керування процесами обміну інформацією.
Рис. 1.6. Основні типи архітектури:
а — фоннейманівська; 6 — гарвардська
Пам'ять забезпечує зберігання кодів команд програми і даних. Інтерфейси призначені для зв'язку з ПВВ, наприклад з клавіатурою, дисплеєм, друкувальними пристроями, датчиками інформації. Усі елементи структурної схеми з'єднані за допомогою шин.
Схема процесора містить пристрій керування, АЛП і регістри: адреси, даних, команд, а також стану, акумулятор, лічильник команд, покажчик стеку.
Тема 4. Протоколи прикладного рівня
1. Протоколи HTTP, FTP, SMTP, POP3, IMAP4v1. 2. Протокол передачі гіпертексту. 3. Протокол передачі файлів. 4. Простий протокол передачі пошти. 5. Поштовий протокол версії 3. 6. Протокол доступу до повідомлень мережі Інтернет – версія 4 тип 1.
Дата добавления: 2016-10-17; просмотров: 1022;