第1章 (1)网络操作系统概述

1网络操作系统概述本章内容•网络操作系统的基本服务•网络操作系统的简介•网络操作系统的特征•网络操作系统简介UNIX/LinuxWindowsNT/2000NetWare21.1概述操作系统（OS）是最靠近硬件的低层软件操作系统负责控制和管理计算机硬件和软件资源、合理地组织计算机工作流程并方便用户使用的程序集合，它是计算机和用户之间的接口。基本功能网络操作系统（NOS）是网络用户和计算机网络的接口，它除了提供标准OS的功能外，还管理计算机与网络相关的硬件和软件资源，诸如网卡、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以及电子邮件、等专项服务。HardwareBIOSOSApplicationsComputersystem操作系统的基本功能：1.文件管理2.设备管理3.进程管理4.存储管理5.作业管理6.用户接口3网络操作系统的类型集中式•通常运行在大型主机上，实现资源的一体化管理。用户通过简单的终端（有时也把PC模拟为一台终端）来访问主机。大型关键应用，如UNIX，常用于金融行业的集中式处理系统。客户/服务器（C/S）•这种模式代表了现代网络的潮流，在网络中连接多台计算机，有的计算机提供文件、打印、信息等服务，被称为服务器。而另外一些计算机则向服务器请求服务，称为客户机或工作站。客户机与集中式NOS中的终端不同，客户机有自己的处理能力，仅在需要网络服务时才向服务器发出请求。中等规模的应用，如Netware，WindowsServer对等式（PeertoPeer）•同时具有服务器和客户两种功能，提供最基本的通信和资源共享功能。适用于工作组内几台计算机之间，这种情况下无须购置专用服务器。小型应用，如Windows184网络操作系统的基本服务在网络环境中，服务主要以C/S形式提供。•网络操作系统中驻留着许多服务程序（也称服务器，server）：服务器始终监视用户的请求，执行请求所需的操作，并把结果返回给用户（应答）。主要的服务包括：•文件服务——把文件系统从单机扩展到网络；•打印服务——把本地打印扩展到网络打印；•目录服务——把网络资源以目录形式提供给用户；•通信服务——用户之间的消息传输；•安全管理——管理用户的权限和资源的访问权限。5文件服务文件服务是NOS所提供的最基本的服务之一。•文件服务器是一个提供文件存储和访问的计算机。•文件服务的主要形式：文件共享：主要用于局域网环境。•允许通过映射，使登录到文件服务器的用户可以像使用本地文件系统一样来使用文件服务器上的文件资源。•UNIX、Windows和Netware均提供这种形式的文件服务。FTP：主要用于广域网环境。•客户端的用户通过系统注册和登录，可以下载FTP服务器中的文件或将本地的文件资源上传到FTP服务器。6打印服务为何需要打印服务？•利用率：对单个用户来说利用率低，每个用户配置一台非常不经济；•成本：“购买＋维护＋使用”成本很高，特别是高档的激光/喷墨/彩色打印机常常是企事业单位的重要和稀少的资源；•为了局域网上的用户随时可以方便的使用这种资源，最好的办法就是在网上实现共享。打印服务器•软件形式：打印服务软件安装在网络服务器上或网上的任何一台计算机上；•硬件形式：专用的打印服务器硬件。PrinterServer打印服务器7目录服务目录服务可以将一个网络中的所有资源，包括邮件地址、计算机设备、外部设备（如打印机）等集合在一起，以统一的界面提供给用户进行访问，其基本形式如同电信部门所提供的“黄页”服务。•在理想情况下，目录服务将物理网络的拓扑结构和网络协议等细节掩盖起来，这样用户不必了解网络资源的具体位置和连接方式就可以进行访问；•目录中的资源动态、实时更新；•常见的目录服务包括：Novell的NetwareDirectoryService（NDS）；Microsoft的ActiveDirectory。8其他服务网络操作系统还可以提供其他各种通信或增值服务。例如：•ApplicationServer（Middleware，中间件）•groupwareserver（协同工作）•Webserver•Mailserver•Faxserver•Proxyserver•视频/音频服务器（流媒体服务）•…9网络操作系统的特征硬件无关性：•不同规模的计算机系统•不同类型的网络硬件设备•不同类型的网络（拓扑、技术）广域网连接：•X.25，ATM，ISDN，……支持不同类型的客户端：•DOS、Windows、UNIX、Linux、AppleTalk，……网络目录服务多用户、多任务支持网络管理•访问控制、性能检测、网络状态监视、故障检测、计费网络安全控制•登录控制、用户权限控制、资源访问控制强大的系统容错能力•高度可靠性的软、硬件10系统容错能力NOS提供的系统容错功能表现在：•存储的数据不会因服务器出现故障而丢失：采用的技术包括磁盘镜像和磁盘双工。•连续服务的能力：采用的技术包括双机切换和双机热备份；更复杂的技术是多台服务器构成的“群集系统”。11系统容错技术磁盘镜像(DiskMirroring)•每一个工作硬盘都配备一个镜像盘；•写数据时同时写入工作盘和镜像盘，读数据时只从工作盘读出；•若工作盘发生故障，则立刻用镜像盘接替工作盘。•优缺点：速度快，但无法避免磁盘控制器出现的故障。另外存储效率只有50％。磁盘控制器工作盘镜像盘写数据12系统容错技术磁盘双工(DiskDuplex)•配置两个磁盘控制器，每个磁盘控制器各控制一个或多个硬盘，读写数据时两路同时操作。磁盘控制器工作盘备份盘写数据磁盘控制器13系统容错技术双机备份(DiskDuplex)•同时配置两台完全相同的服务器，一台作为工作机，另一台作为备份机。•平常只有工作机处于Active状态，备份机则处于Standby状态。•正常工作时，工作机会通过心跳线定时向备份机通告“Iamalive”。若在一定时间间隔内，备份机收不到该信息，它就使自己从备用状态转为活动状态，顶替成为工作机。•双机备份通常需要一个磁盘阵列作为共享的外存储器，它由处于活动状态的服务器进行控制。也可以互相共享对方的硬盘。备份服务器“心跳”线工作服务器局域网磁盘阵列14系统容错技术群集(Clustering)•多台服务器构成服务器群。如果一台服务器出现故障，群集系统中的另一台服务器就会自动接替它的职责（切换操作对用户完全透明）。WindowsNT：•支持磁盘镜像和磁盘双工；•在第三方软件的支持下也可实现双机备份。UNIX、Windows2000AS：•支持磁盘镜像、磁盘双工和群集；•在第三方软件的支持下也可实现双机备份。Netware•支持磁盘镜像、磁盘双工和特有的SFT技术：•SFT：双机备份技术的更高级形式，将磁盘和内存的内容实时地进行镜像（即两台机器的运行状态完全同步）。151.2常见网络操作系统简介UNIX操作系统WindowsNT•理解域和工作组，活动目录。NetWare•了解其作为文件服务器的优点和NFS。16UNIX和LinuxUNIX是唯一能在各种规模的计算机上运行的操作系统：•微型机（PC）、小型机、大型机、巨型机。在计算机网络尤其是因特网的发展中发挥了极其重要的作用：•在因特网中提供服务的各类主机中，10％以上都使用UNIX或类UNIX操作系统。Linux是目前广泛在微机上运行的类UNIX系统：•因其具有优良的稳定性及开放源代码的优点，正在迅速地普及，成为Windows的有力竞争对手。•其它的类UNIX包括：表6.3类UNIX操作系统制造商AIXIBMSolarisSUNESIXEsix计算机HP-UX惠普MPD/iX惠普OSF/1开放软件基金会SINlX西门子UniplusUnisoftUTSAmdahlVenixVenturecomVMSPOSIXDECRedhatLinuxRedhat红旗Linux中软公司17UNIX系统的设计思想小的系统就是好的系统；•尽量减小UNIX系统的内核，使之完成最基本的功能，其他功能则由外部命令实现或由用户自己实现。使用应尽量简单；•用统一的方法处理文件、设备和目录，把它们都作为文件来对待。尽量保证通用性；•在设计过程中考虑了通用性，使之适合于不同类型用户的需要（如分时系统和批处理系统）。无消息就是好消息；•如果程序执行有错，会显示错误的位置和出错类型；但如果无错，执行后就不会给出任何消息。开放系统就是好系统；•设计时就考虑到开放性，操作系统源程序一开始就向学术界开放。18UNIX系统的硬件环境UNIX是一个多用户、多任务、分时操作系统。•主机：主要包括CPU、内存及辅存等；•终端：包括两部分：显示器和键盘。终端不进行数据处理，只是用作数据输入和显示；PC机也可以在Windows中仿真成终端：•开始→程序→附件→通讯→超级终端•控制台：系统管理员使用的终端，用于管理整个系统。用户在使用UNIX系统时，每个用户通过一台终端访问主机（本地连接或通过网络连接）；UNIX系统也可以提供单用户使用环境。LAN终端控制器控制台PC机终端终端终端UNIX主机终端终端WAN20UNIX系统的组成UNIX是控制计算机的一组程序，它提供给用户：•一个通用的操作环境。用户可以通过它完成各种计算任务。•一个交互式环境。允许用户直接同计算机通信，并接受用户的请求，对用户的请求立即响应和向用户发送消息。•一个多用户环境。允许多个用户共享计算机资源。•一个多任务环境。允许用户同时运行多个程序。用户可以在后台运行多个作业，并在自己的终端上监视正在运行的程序。21UNIX系统主要由四个部分组成：•内核（Kernal）：是组成操作系统的核心，它控制任务的调度运行，管理计算机存储器，维护文件系统，并在用户中分配计算机资源。内核对用户透明。•外壳（Shell）：Shell是一个程序（类似于DOS中的COMMAND.COM），它解释用户所提交的命令并把该命令提交给核心执行，执行结果再返回给用户。Shell也是一种程序设计语言，用户可以使用Shell命令来设计程序（类似于DOS中的批作业）。•文件系统：文件系统是指在系统中供用户使用的全部文件的集合，它使信息的存储和检索更为容易。（在UNIX中，设备和目录也是文件）•各种外部命令（有300多种）：命令就是完成某种操作的实用程序。UNIX系统提供的命令包括：文本编辑、文件管理、软件开发工具、系统配置、通信等。22UNIX系统提供的网络服务UNIX网络功能包括：文件传输•把文件从一个系统拷贝到另一个系统。如UUCP命令。远程登录•从远地登录到UNIX系统，就好像在本地运行一样。如Telnet命令。远程文件链接•将远程文件系统链接到本地文件系统中，就像这些文件是在自己的系统上一样。标准网络服务•如E-mail、FTP、DNS等。23UNIX中三个主要的网络包TCP/IP•包括TCP、UDP、IP、DNS等标准协议。基本网络实用程序•提供UUCP、远程登录、远程执行、发送邮件、连接远地终端、串行通信等功能。网络文件系统NFS（NetworkFileSystem）•实现不同系统间文件和目录的透明访问，这种文件共享方式独立于计算机、操作系统和网络体系。24UNIX系统的基本概念和操作•UNIX账户UNIX登录更改口令•UNIX文件系统创建和命名文件创建和命名目录路径和目录列出文件和目录查看文件重命名或移动文件删除文件和目录文件的访问权限•UNIX联机帮助25UNIX账户使用UNIX前，需要申请一个用户名和口令。需要让系统管理员预先在系统中创建账户。当创建用户账户时，系统将同时为新用户建立一个用户主目录和一个电子邮箱。UNIX中的用户主目录，实际就是磁盘上的一个目录。每个用户都有自己的主目录，用户可以在自己的主目录中进行各种文件操作，也可以建立新的子目录。但未经许可用户无权进入其他用