第8章网络操作系统与网络结构

第8章网络操作系统与网络结构计算机网络基础2第6章网络操作系统与网络结构学习目标新课讲授本章小结本章习题返回主要内容计算机网络基础3本章主要内容网络操作系统及其特点网络系统的结构及相关概念网络服务器的种类服务器技术典型的网络操作系统目录页计算机网络基础4本章学习目标掌握网络操作系统及其特点；掌握网络系统的结构及相关概念；了解网络服务器的种类；掌握服务器技术；了解典型的网络操作系统。目录页计算机网络基础56.1网络操作系统及其特点6.2网络系统的结构及相关概念6.3网络服务器的种类6.4服务器技术6.5典型的网络操作系统第8章网络操作系统与网络结构目录页计算机网络基础6计算机系统的组成硬件系统（裸机）：CPU、存储器（主存、辅存）、I/O、I/O控制系统软件系统：系统软件、应用软件☻系统软件：管理计算机本身的操作。如操作系统、编译….☻应用软件：提供给用户进行解题。如，科学计算、事物管理操作系统简介计算机网络基础7图6.1计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构计算机网络基础8目前存在着多种类型的OS，不同类型的OS，其目标各有所侧重。通常在计算机硬件上配置的OS，1.方便性2.有效性3.可扩充性4.开放性操作系统的目标计算机网络基础9•计算机系统由硬件和软件组成•操作系统在硬件基础上的第一层软件•是其他软件和硬件之间的接口操作系统的地位计算机网络基础10游戏MIS。。。编译器命令解释器网络，数据库操作系统机器语言微程序物理设备操作系统设计者应用软件设计者应用软件设计者计算机网络基础11•OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口•OS作为计算机系统资源的管理者•OS用作扩充机器操作系统的作用计算机网络基础12•不断提高计算机资源利用率••器件的不断更新换代•计算机体系结构的不断发展操作系统的发展动力计算机网络基础138.1.1操作系统概述单机操作系统作为计算机和用户之间的接口，为用户提供本机资源的手段；由一些程序模块组成，管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源；合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境；只为本地用户服务，不能满足网络环境的要求；目录页计算机网络基础14网络操作系统网络操作系统NOS屏蔽本地资源与网络资源的差异；作为网络用户和计算机网络的接口；管理计算机的硬件和软件资源，如网卡、网络打印机、大容量外存等；为用户提供文件共享、打印共享等各种网络服务；完成网络的共享资源管理、网络的安全管理；网络操作系统的定义：“利用局域网低层所提供的数据传输功能，为网络用户提供局域网共享资源管理服务和其他网络服务功能的局域网系统软件”；计算机网络基础156.1.2网络操作系统的特征与硬件无关广域网连接支持多客户端和多用户网络管理系统容错安全性和存取控制计算机网络基础168.1.3网络操作系统的服务功能文件服务打印服务数据库服务通信服务信息服务目录服务网络管理服务Internet/Intranet服务计算机网络基础178.2网络系统的结构及相关概念计算机网络有两种基本的网络结构类型：对等网络；基于服务器的网络；从资源的分配和管理的角度来看，对等网络和基于服务器的网络最大的差异就在于共享网络资源是分散到网络的所有计算机上，还是使用集中的网络服务器。对等网络采用分散管理的结构；基于服务器的网络采用集中管理的结构。计算机网络基础188.2.1对等网络网络上的计算机平等地进行通信。每一台计算机都负责提供自己的资源（文件、目录、应用程序、打印机、调制解调器或传真卡等），供网络上的其他计算机使用。每一台计算机还负责维护自己资源的安全性。计算机A计算机B计算机C计算机E调制解调器共享文件夹共享某个文件共享整个硬盘共享打印机共享Modem打印机计算机DInternet计算机网络基础198.2.1.1对等网络的优点对等网络的结构简单，网络中对硬件的需求比较低。由于对等网络中的资源被分布到许多计算机中，因此不需要高端服务器，节省了网络成本。针对网络用户较少的网络，对等网络很容易安装和管理。每一台机器都可以对本机的资源进行管理，如设置网络上其他用户可以访问的本地资源，以及设置访问密码等。管理网络的工作被分配给每台计算机的用户。对等网络并不需要使用网络操作系统，只要每台计算机安装有支持对等连网功能的操作系统，就可实现对等网络。支持对等网络的操作系统有Windows95/98、WindowsNTWorkstation/2000Professional等。计算机网络基础208.2.1.2对等网络的缺点用户计算机的性能受影响网络的安全性无法保证备份困难计算机网络基础218.2.2基于服务器的网络在20世纪80年代初，PC微机使计算机通信与网络走上了高速发展之路。早期的PC微机(如CPU为8088，内存64KB~1MB，硬盘20MB)，在应用中处理数据力不从心，于是局域网应运而生。LAN是以服务器为中心(Server―Centric)的应用模式，也称为资源共享(Resource―Sharing)模式，它向单个用户站点(Workstation)提供灵活的服务，但管理控制和系统维护工具的功能很弱。计算机网络基础228.2.2基于服务器的网络以服务器为中心的应用模式的主要特点是：(1)共享驻留在服务器上的应用、数据等。(2)每个用户工作站点上的应用提供自己的界面，并对界面给予全面的控制。(3)所有的用户查询或命令处理都在工作站方完成。图6.2客户机/服务器模式用户界面客户应用操作系统网络接口局域网操作系统网络接口服务器应用核心服务驱动查询/命令结果/响应客户机服务器LANClientServer计算机网络基础238.2.2基于服务器的网络客户机/服务器应用模式在客户机/服务器(Client―Server，简写为C/S)应用模式中，应用分成前端(FrontEnd)(即客户机部分)和后端(BackEnd)(即服务器部分)，如图6.2所示。客户机/服务器应用模式最大的技术特点是能充分利用客户机和服务器双方的智能、资源和计算能力，共同执行一个给定的任务，即负载由客户机和服务器共同承担。计算机网络基础248.2.2基于服务器的网络客户机/服务器应用模式的特点从整体上看，C/S应用模式有以下的特点：(1)桌面上的智能。客户机负责处理用户界面，把用户的查询或命令变换成一个可被服务器理解的预定义语言，再将服务器返回的数据提交给用户。(2)最优化地共享服务器资源(如CPU、数据存储域)。(3)优化网络利用率，由于客户机只把请求的内容传给服务器，经服务器运行后把结果返回到客户机，因而可不必传输整个数据文件的内容。(4)在低层操作系统和通信系统之上提供一个抽象的层次，允许应用程序有较好的可维护性和可移植性。计算机网络基础258.2.2基于服务器的网络客户机/服务器应用模式的中间件中间件(Middleware)是支持客户机/服务器模式进行对话、实施分布式应用的各种软件的总称，其目的是为了解决应用与网络的过分依赖关系，透明地连接客户机和服务器。图6.3中间件的体系结构中间件前端软件用户客户方中间件后端软件服务服务器计算机网络基础268.2.2基于服务器的网络从应用的角度看，中间件对网络的作用类同于操作系统对本地计算机资源(内存、硬盘、外设等)的作用。例如，在本地计算机上编写软件时，应用程序员可以不必考虑磁盘寻道、内存换页或I/O端口。显然，成功的中间件也要对网络达到这种效果。中间件的功能有两个方面，即连接功能和管理功能，具体体现为分布式服务、应用服务和管理服务，大体上分为：传输栈、远程过程调用(RPC)、双向消息队列、数据库互访、安全、管理和名字等。计算机网络基础278.2.2基于服务器的网络使用一台高性能的计算机（服务器）用于存储共享资源，并向用户计算机分发文件和信息。网络资源由服务器集中管理，服务器控制数据、打印机以及客户机需要访问的其他资源，当客户机或工作站需要使用共享资源时，可以向服务器发出请求，要求服务器提供服务。计算机A计算机C计算机E打印机文件服务器各种数据资源和应用程序集中管理数据库服务器数据库资源计算机网络基础288.2.2.1基于服务器网络的优点易于实现资源的管理和备份具有良好的安全性具有较好的性能可靠性较高计算机网络基础298.3网络服务器的种类文件服务器文件服务器主要提供共享的硬盘来存储数据和应用程序，以便向客户机分发这些资源。当一台客户机需要使用文件服务器上的资源时，客户机首先将所需的文件复制到客户机本地，然后再对这些资源进行处理。在服务器上，不进行应用程序的处理，所有任务都在客户机本地进行。应用服务器在客户机和应用服务器上都运行有应用程序。客户机运行本地的程序，向服务器发出服务请求，要求服务器对某个数据进行处理，而服务器会将处理后的信息返送给客户机。通过这种方法，客户机几乎不处理信息，所有任务都由服务器处理。数据库服务器。计算机网络基础30其他类型的服务器邮件服务器邮件服务器专为处理客户机的电子邮件需要而建立，为客户机提供发送和接收电子邮件的环境。Web服务器Web服务器广泛应用于Internet和Intranet，用户通过客户机上的浏览器应用程序，浏览Web服务器上的信息。通信服务器通信服务器为处理远程用户拨号入网而建立。为安全起见，通信服务器应用程序通常放置在单独的服务器上。视频服务器视频服务器可以提供视频点播业务，同时支持多个视频流的单播或广播。计算机网络基础318.4服务器技术多处理器技术总线能力内存磁盘接口技术容错技术磁盘阵列技术热插拨技术双机热备份服务器状态监视计算机网络基础328.4.1多处理器技术中央处理器（CPU）是决定服务器性能好坏的重要因素之一。虽然服务器对其他组件的性能要求也很高，但处理器对于决定服务器的性能仍然是很重要的。服务器可以使用一个处理器或多个处理器运行多处理器技术的类型非对称多处理器AMP；对称多处理器SMP；对多处理器的选择根据使用的网络操作系统；根据服务器所完成的功能；CPU的种类Intel、AMD、Cyrix等计算机网络基础33总线和内存服务器需要内部的高速总线来完成各种任务。总线是计算机系统中的数据传送的“主干线路”，CPU、内存和其他的设备组件都连接到总线上。在某一时刻，服务器可能将大量的数据从磁盘传送到网卡、处理器、系统内存，并在处理完数据后将其传送回磁盘。内存分为三种非奇偶校验RAM奇偶校验RAM带有错误检查和更正（ECC）的RAM计算机网络基础348.4.4磁盘接口技术计算机系统基本上采用两种硬盘接口，即EIDE（EnhancedIntegratedDriveElectronics）和SCSI（SmallComputerSystemsInterface）。SCSI系列标准：SCSI-1：是最基本的SCSI技术规范，它使用8位的数据带宽，以大约5Mbps的速度将数据读出或写入硬盘。由于SCSI技术的不断发展，使得SCSI-1基本上不再使用了。SCSI-2：扩展了SCSI技术规范，而且向SCSI添加了许多特性，还允许更快的SCSI连接。另外，SCSI-2大大提高了不同SCSI设备制造商之间的SCSI兼容性。FAST-SCSI：使用了基本的SCSI-2技术规范，将SCSI总线的数据传输速度从5Mbps增加到10Mbps。FAST-SCSI也被称为“FastNARROW-SCSI”。计算机网络基础35磁盘接口技术SCSI系列标准WIDE-SCSI：也是基于SCSI-2的技术，WIDE-SCSI将SCSI-2从8位增加到16位或32位的数据带宽。使用16位的WIDE-SCSI最高可以达到20Mbps。Ultra-SCSI：也被称为“SCSI-3”，它将SCSI总线的数据传输速度增加到20Mbps。使用8位