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本文由520147727貢獻(xiàn) ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機(jī)查看。 第4章 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器技術(shù) 章 網(wǎng)絡(luò)資源設(shè)備的集成是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成項(xiàng)目 中至關(guān)重要的內(nèi)容。 中至關(guān)重要的內(nèi)容。本章重點(diǎn)介紹網(wǎng)絡(luò)資 源設(shè)備中的服務(wù)器系統(tǒng), 源設(shè)備中的服務(wù)器系統(tǒng),包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。 和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。 本章主要內(nèi)容 1 2 3 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)打印技術(shù) 4.1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是最重要的網(wǎng)絡(luò)資源設(shè)備,對(duì)整個(gè) 網(wǎng)絡(luò)上的用戶提供諸如文件共享、打印共享、 數(shù)據(jù)庫、WWW、E-mail等一系列服務(wù)是網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器的重要功能。 服務(wù)器定義:在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下提供網(wǎng)上客戶機(jī)共 享資源(包括查詢、存儲(chǔ)、計(jì)算等)的設(shè)備。 廣義而言,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中凡能為某類應(yīng)用提供服 務(wù)的設(shè)備或部件(軟/硬件)都可以被視為服 務(wù)器。不論是巨型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)和中小 型計(jì)算機(jī),還是工作站、臺(tái)式機(jī)或微處理器, 都可以扮演服務(wù)器的角色。 4.1.1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的分類(1) 按用途劃分 文件打印服務(wù)器:通常文件打印服務(wù)器運(yùn)行的操作系統(tǒng)有NetWare 和NT,也有少數(shù)用戶使用UNIX系統(tǒng)提供文件打印服務(wù)。 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器:網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是一臺(tái)為網(wǎng)絡(luò)提供多種服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng), 包括因特網(wǎng)服務(wù)器、Web服務(wù)器和電子郵件服務(wù)器等,提供磁盤陣 列、打印機(jī)、繪圖儀等硬件和各種大型軟件、數(shù)據(jù)庫等各種網(wǎng)絡(luò)資 源,并負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)資源的訪問。它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)的核心。 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通常運(yùn)行UNIX或NT操作系統(tǒng),需要 配合數(shù)據(jù)庫來使用。 文件服務(wù)器:文件服務(wù)器的處理速度必須能夠滿足多個(gè)用戶的需要。 文件服務(wù)器的性能由其部件決定,如網(wǎng)絡(luò)適配器、內(nèi)存、CPU及總 線。一般來說,用速度較快的服務(wù)器作為文件服務(wù)器,會(huì)使網(wǎng)絡(luò)訪 問速度有明顯的改觀。 4.1.1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的分類(2) 按處理器類型劃分 CISC服務(wù)器:CISC(復(fù)雜指令集計(jì)算)CPU結(jié)構(gòu)從1964年IBM360系統(tǒng)開始, 基于CISC處理器的服務(wù)器大都是Intel架構(gòu)(IA)的PC服務(wù)器,包括Intel X86 列處理器和IA-32架構(gòu)的Pentium(Pro)、Pentium、Pentium (Xeon) 等?;贑ISC處理器的Intel架構(gòu)(IA)PC服務(wù)器根據(jù)安裝結(jié)構(gòu)可以分為機(jī)座 式服務(wù)器和機(jī)架式服務(wù)器。 RISC服務(wù)器:RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算)概念是IBM在70年代提出的。RISC技 術(shù)大幅度減少指令的數(shù)量,用簡(jiǎn)單指令組合代替過去的復(fù)雜指令,通過優(yōu)化 指令系統(tǒng)來提高運(yùn)行速度。RISC技術(shù)采用了更加簡(jiǎn)單和統(tǒng)一的指令格式、固 定的指令長(zhǎng)度以及優(yōu)化的尋址方式,使整個(gè)計(jì)算機(jī)體系更加合理。指令系統(tǒng) 的簡(jiǎn)化使得系統(tǒng)指令譯碼器的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度也大大簡(jiǎn)化了,并使完全由硬件 邏輯實(shí)現(xiàn)指令譯碼成為可能,而盡量減少使用內(nèi)嵌微代碼來完成譯碼操作, 大大提高了指令的執(zhí)行速度。RISC處理器比同等的CISC處理器性能提高50 75,因此各種大中小型計(jì)算機(jī)和超級(jí)服務(wù)器都采用RISC架構(gòu)的處理器, RISC處理器已經(jīng)逐漸成為高性能計(jì)算機(jī)的代名詞。RISC體系結(jié)構(gòu)的服務(wù)器的 代表有DEC的Alpha Server系列、HP的HP 9000系列、SUN的Sparc Center和 Ultra Enterprise系列、IBM的RS 6000和AS 400系列等。 小型機(jī)服務(wù)器:由于RISC架構(gòu)服務(wù)器技術(shù)和性能的進(jìn)步,現(xiàn)在除了一些特大 型的企業(yè)級(jí)服務(wù)器或特別密集的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用(如機(jī)場(chǎng)管理、售火車票、人口 普查等)外,一般難覓小型機(jī)服務(wù)器的蹤影。 4.1.1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的分類(3) 按網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用規(guī)模劃分 入門級(jí)服務(wù)器:通常只有l(wèi)個(gè)CPU,適用于在幾個(gè)辦公室之間完成文件共享和打 印服務(wù),也可以完成簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)庫處理、Internet接入等需求。 工作組級(jí)服務(wù)器:一般支持12個(gè)CPU(SMP對(duì)稱多處理器結(jié)構(gòu)),配置了小 型服務(wù)器所必備的各種特性,如采用SCSI總線的I/O系統(tǒng)、可選裝RAID、熱插 拔硬盤、熱插撥電源和增強(qiáng)服務(wù)器管理功能的SM總線等。功能全面、可管理 性強(qiáng)、易于維護(hù),具有高可用性特性。可滿足中型網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)據(jù)處理、文件 共享、Internet接入以及中型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的需求。 部門級(jí)服務(wù)器:一般支持24個(gè)CPU(SMP對(duì)稱多處理器結(jié)構(gòu)),具有較高的 可靠性、可用性、可擴(kuò)展性和可管理性。通常標(biāo)準(zhǔn)配置有熱插拔硬盤、熱插撥 電源和RAID。這類服務(wù)器的另一些普遍特點(diǎn)是:具有差錯(cuò)檢測(cè)和改正(ECC) 的存儲(chǔ)器,維護(hù)了存于磁盤和內(nèi)存RAM中數(shù)據(jù)的完整性,具有智能驅(qū)動(dòng)控制器 和冗余子系統(tǒng);數(shù)據(jù)處理能力較強(qiáng)、易于維護(hù)管理,是面向大型網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品。 企業(yè)級(jí)服務(wù)器:通常支持416個(gè)或更多的CPU、最新CPU技術(shù)及關(guān)鍵部件熱插 拔技術(shù),使得系統(tǒng)性能、系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間均得到最大的提升。支持無磁盤柜 集群方式,擁有獨(dú)立的雙PCI通道和內(nèi)存擴(kuò)展板設(shè)計(jì),具有高內(nèi)存帶寬,大容 量熱插拔硬盤和熱插撥電源,具有超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力,同時(shí)系統(tǒng)的監(jiān)控管理 也得到很大簡(jiǎn)化。這類產(chǎn)品具有高度的容錯(cuò)能力及優(yōu)良的擴(kuò)展性能,可作為替 代傳統(tǒng)小型機(jī)的大型企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。適合運(yùn)行在需要處理大量數(shù) 據(jù)、高處理速度,以及對(duì)可靠性要求極高的金融、證券、交通、郵電和通信等 行業(yè)中。 4.1.1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的分類(4) 按系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)劃分 UMA體系結(jié)構(gòu):UMA(Uniform Memory Access,通用內(nèi)存訪問), 即SMP(Symmetry Multi-Processor,對(duì)稱多處理器)體系結(jié)構(gòu)采 用共享內(nèi)存,所有CPU訪問內(nèi)存的時(shí)間是一致的,處理器與處理器 之間通過總線或高速交叉開關(guān)相連,運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu) 的優(yōu)點(diǎn)是易于管理和資源的有效利用,但缺點(diǎn)是比較昂貴和擴(kuò)展性 差。在SMP中,共享存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)器總線是系統(tǒng)性能的瓶頸。 SMP不具有高可擴(kuò)展能力,因?yàn)樗褂酶?jìng)爭(zhēng)總線和集中式共享存儲(chǔ) 器。同時(shí),單操作系統(tǒng)映像(SSI)及共享存儲(chǔ)器是兩個(gè)潛在的單 失效點(diǎn),會(huì)降低SMP的可用性。 NUMA體系結(jié)構(gòu):NUMA(Non-Uniform Memory Access,非通用 內(nèi)存訪問)體系結(jié)構(gòu)也稱為分布式內(nèi)存結(jié)構(gòu),每個(gè)處理器訪問內(nèi)存 的時(shí)間是可變的,處理器與處理器之間通過以太網(wǎng)或?qū)S镁W(wǎng)絡(luò)連接, 運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)拷貝,內(nèi)存和IIO都是分布式資源。這種體系結(jié) 構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是比較便宜、擴(kuò)展性能好,但缺點(diǎn)是難于管理和資源使用 效率低。分布式存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和高帶寬交叉開關(guān)網(wǎng)絡(luò)解決了SMP系統(tǒng) 中通常存在的許多瓶頸問題,減輕了并行計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜度; 系統(tǒng)能進(jìn)行靈活的多處理,從而實(shí)現(xiàn)較高的工作效率。 4.1.2 影響服務(wù)器性能和穩(wěn)定 的因素 影響服務(wù)器性能和穩(wěn)定的因素主要有: 中央處理器(CPU) 系統(tǒng)內(nèi)存 硬盤和硬盤控制器 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 系統(tǒng)總線等 4.1.2 影響服務(wù)器性能和穩(wěn)定 的因素(續(xù)1) 中央處理器(CPU) CPU的數(shù)據(jù)總線寬度。數(shù)據(jù)總線的寬度決定CPU在一個(gè)處理周 期內(nèi)能存取的信息量,總線越寬,性能越好。 CPU的時(shí)鐘速度。 高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)。高速緩沖存儲(chǔ)器容量越大,CPU 傳遞信息的效率越高。多數(shù)CPU都有某種形式的Cache,內(nèi)嵌 在CPU中的Cache常稱之為第1級(jí)高速緩存(L1 Cache);另 有一些放在CPU之外的Cache,稱作L2 Cache 或L3 Cache。在 設(shè)計(jì)Cache時(shí)使用了兩種新技術(shù):一種是總線監(jiān)聽規(guī)程,它使 CPU在查到自己的Cache故障后可以訪問保存在另一個(gè)CPU Cache中的數(shù)據(jù);另一種是管道技術(shù),在數(shù)據(jù)從主存取出時(shí), 可以避免CPU不必要的等待。按工作原理通常將Cache分為四 種: 通過Cache完成寫操作。 回寫式Cache。 直接映射式Cache。 雙向相連Cache。 4.1.2 影響服務(wù)器性能和穩(wěn)定 的因素(續(xù)2) 系統(tǒng)內(nèi)存 由于CPU速度的不斷提高,對(duì)于高性能系統(tǒng)的需求也不斷增加。采用先 進(jìn)的內(nèi)存技術(shù)如同步模式(SDRAM)、DDR技術(shù),及采用較大的內(nèi)存容 量可以提高整個(gè)服務(wù)器的性能。 硬盤和硬盤控制器 硬盤是文件服務(wù)器中最容易出故障的部分。服務(wù)器的硬盤配置對(duì)服務(wù)器 的總體效率和可靠性具有關(guān)鍵性的影響。選擇硬盤主要從硬盤的容量、 性能、價(jià)格以及硬盤的接口等幾個(gè)方面考慮。如果考慮冗錯(cuò),硬盤的個(gè) 數(shù)還要增加。 硬盤的性能主要由以下因素決定: 旋轉(zhuǎn)速率:服務(wù)器硬盤中的磁盤的旋轉(zhuǎn)速率至少是每分鐘7200轉(zhuǎn),一般為每 分鐘10000轉(zhuǎn)或10000轉(zhuǎn)以上; 平均尋道時(shí)間; 平均存取時(shí)間; 數(shù)據(jù)傳輸率:數(shù)據(jù)傳輸率主要由硬盤驅(qū)動(dòng)器與系統(tǒng)的接口決定,依賴于系統(tǒng) 總線、硬盤控制器的支持和所用的數(shù)據(jù)傳輸模式。服務(wù)器的硬盤控制器一般 選用速度很快的SCSI(小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)控制器,傳輸速率在10Mbit/s 以上。 4.1.2 影響服務(wù)器性能和穩(wěn)定 的因素(續(xù)3) 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器性能: CPU數(shù)據(jù)總線的時(shí)鐘速度; CPU數(shù)據(jù)總線的寬度; 等待狀態(tài)的數(shù)目; 存儲(chǔ)器芯片的速度。 存儲(chǔ)器故障檢驗(yàn)與校正(ECC)。 系統(tǒng)總線 服務(wù)器中的系統(tǒng)總線分為服務(wù)器內(nèi)部 I/O總線和服務(wù)器外部I/O總線。服務(wù) 器的內(nèi)部I/O總線主要有ISA、EISA、VL-Bus和PCI等4種總線?,F(xiàn)在最常用 的是PCI總線。硬盤與主機(jī)的連接是通過外部I/O總線實(shí)現(xiàn)的。目前常用的 I/O總線主要有ATA/EIDE和SCSI兩種。 系統(tǒng)總線對(duì)提高服務(wù)器傳遞信息的效率起重要作用,原則上是越高越好。 影響系統(tǒng)總線性能的因素有兩個(gè): 系統(tǒng)總線的寬度 系統(tǒng)總線的時(shí)鐘頻率。 4.1.2 影響服務(wù)器性能和穩(wěn)定 的因素(續(xù)4) 綜上所述,Cache系統(tǒng)用來管理對(duì)內(nèi)存的 訪問,以使CPU能得到充足的指令或數(shù)據(jù) 供應(yīng)??偩€控制的I/O設(shè)備也要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)內(nèi) 存的訪問,但它運(yùn)行速率比CPU低得多。 高性能的服務(wù)器應(yīng)該使CPU和I/O設(shè)備能 同時(shí)訪問內(nèi)存,得到最大的并行運(yùn)行和 最小的競(jìng)爭(zhēng)。 4.1.3 PC服務(wù)器與臺(tái)式機(jī)的區(qū)別 可靠性的要求不同:作為網(wǎng)絡(luò)的中樞,要求服務(wù)器具有較高的可靠 性。因?yàn)椋绻慌_(tái)臺(tái)式機(jī)出了故障,只影響到它本身,而如果一 臺(tái)服務(wù)器出了故障,則會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。所以,在服務(wù)器的 設(shè)計(jì)上,充分考慮了對(duì)可靠性的要求,并且往往有一些監(jiān)控的手段 (如監(jiān)控服務(wù)器內(nèi)的電壓、溫度等),內(nèi)存至少使用奇偶校驗(yàn)內(nèi)存, 甚至使用能夠自動(dòng)糾錯(cuò)的ECC內(nèi)存,硬盤一般也采用可靠性比較高 的熱插拔硬盤。 擴(kuò)展性要求不同:由于服務(wù)器的可擴(kuò)展性要求較高,因此服務(wù)器一 般都是塔式機(jī)箱,能夠提供的設(shè)備安裝托架比臺(tái)式機(jī)要多,如PC服 務(wù)器一般要求有6個(gè)左右的硬盤托架,而臺(tái)式機(jī)只要求2個(gè)左右。 對(duì)外設(shè)訪問的速度和連接外設(shè)的數(shù)量要求不同:由于服務(wù)器往往連 接大容量的硬盤,并且需要頻繁地進(jìn)行硬盤的讀寫,所以服務(wù)器一 般使用高速的SCSI接口,并且往往把SCSI控制器集成在主板上。而 臺(tái)式機(jī)一般采用IDE或EIDE接口。另外,服務(wù)器一般采用PCI+EISA 的總線結(jié)構(gòu)以與以前開發(fā)的一些高速EISA接口的RAID卡、網(wǎng)卡等 兼容,而臺(tái)式機(jī)一般采用PCI+ISA的總線結(jié)構(gòu)。 4.1.4 服務(wù)器系統(tǒng)中的主要技術(shù) 對(duì)稱多處理技術(shù) 分區(qū)技術(shù) 負(fù)載均衡技術(shù) 集群高可用性技術(shù) 磁盤陣列和熱插拔 ECC內(nèi)存 ISC服務(wù)器控制技術(shù) EMP應(yīng)急管理端口 智能輸入/輸出(I2O)技術(shù) 對(duì)稱多處理技術(shù) 對(duì)稱多處理(SMP)是為了彌補(bǔ)單個(gè)CPU處理能力不足而引入的一種體系 結(jié)構(gòu),是指在一個(gè)計(jì)算機(jī)上匯集了一組處理器(多CPU),各CPU之間共 享內(nèi)存子系統(tǒng)以及總線結(jié)構(gòu)。雖然同時(shí)使用多個(gè)CPU,但是從管理的角 度來看,它們的表現(xiàn)就像一臺(tái)單機(jī)一樣。系統(tǒng)將任務(wù)隊(duì)列對(duì)稱地分布于 多個(gè)CPU之上,從而極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。內(nèi)存中只 需要一個(gè)操作系統(tǒng)的副本,任務(wù)可以在任何一個(gè)CPU上運(yùn)行,對(duì)上層軟 件而言是透明的。它可以利用多個(gè)CPU的并行工作來提高整體的系統(tǒng)性 能以及系統(tǒng)的可靠性。目前常見的SMP有兩種結(jié)構(gòu): 共享Cache結(jié)構(gòu):實(shí)現(xiàn)起來比較容易。一般兩個(gè)CPU插槽都做在主板上, 但是兩個(gè)CPU比一個(gè)CPU的性能提高只有20%30%。目前市場(chǎng)上聲稱能 夠支持兩個(gè)CPU的服務(wù)器一般都是這種結(jié)構(gòu),如IBM的320系列、 Compaq的1500系列、長(zhǎng)城的S900/ES等。 獨(dú)立Cache結(jié)構(gòu):獨(dú)立Cache的SMP結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。一般采用單 獨(dú)的CPU卡來做,但是性能提高很多,兩個(gè)CPU比一個(gè)CPU性能可以提高 80%90%。一般只有高檔的服務(wù)器才采用這種結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)下的服 務(wù)器一般能夠支持14個(gè)或更多的CPU,增加一個(gè)CPU時(shí)價(jià)格會(huì)有較大的 增加。 分區(qū)技術(shù)(1) 系統(tǒng)分區(qū)可以分為物理分區(qū)和邏輯分區(qū)。 早在上個(gè)世紀(jì)七十年代,IBM在大主機(jī)上 發(fā)明了分區(qū)(Partition)技術(shù)。隨著時(shí)間 的推移,技術(shù)在不斷進(jìn)步,分區(qū)技術(shù)經(jīng) 歷了從物理分區(qū)到邏輯分區(qū)的進(jìn)化,發(fā) 展到今天已經(jīng)能做到多個(gè)邏輯分區(qū)共用 一個(gè)物理資源,并且能做到負(fù)載均衡。 分區(qū)技術(shù)(2) 物理分區(qū):物理分區(qū)是在一個(gè)大型的SMP系統(tǒng)中,硬 件資源如CPU、內(nèi)存和I/O等被組織為一個(gè)物理單元。 這樣的物理單元結(jié)合在一起,運(yùn)行一個(gè)操作系統(tǒng)映像。 如圖4-1所示,在三個(gè)物理單元上運(yùn)行兩個(gè)操作系統(tǒng)映 像。 分區(qū)技術(shù)(3) 邏輯分區(qū):邏輯分區(qū)是將SMP系統(tǒng)中的硬件資源(如CPU、內(nèi)存 和I/O等)邏輯的進(jìn)行劃分。它不依賴于任何的物理單元。如圖42所示,8個(gè)CPU分屬于三個(gè)邏輯分區(qū)中(其中一個(gè)CPU未屬于任 何分區(qū))。 分區(qū)技術(shù)(4) 分區(qū)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 服務(wù)器集中。服務(wù)器的集中 管理和應(yīng)用模式的集中可以 減少總擁有成本(TCO)。 隔離生產(chǎn)環(huán)境和測(cè)試環(huán)境。 在一臺(tái)物理的機(jī)器上,可以 把一個(gè)分區(qū)作為生產(chǎn)環(huán)境; 另一個(gè)分區(qū)作為測(cè)試環(huán)境。 它們有各自獨(dú)立的系統(tǒng)環(huán)境, 互不干擾。這是一個(gè)很誘人 的工作模式。 提高硬件的使用率。當(dāng)一個(gè) 較大的應(yīng)用實(shí)例不能充分發(fā) 揮整個(gè)機(jī)器的硬件能力時(shí), 可考慮將其劃分成若干個(gè)較 小的應(yīng)用實(shí)例,運(yùn)行在機(jī)器 不同的邏輯分區(qū)上,以提高 整體的處理能力。 隔離不同的應(yīng)用環(huán)境。如果 應(yīng)用程序需要不同的系統(tǒng)環(huán) 境(例如時(shí)鐘)時(shí),可將其 運(yùn)行在不同的邏輯分區(qū)上。 提高硬件資源分配的靈活性。 在業(yè)務(wù)高峰時(shí),為該應(yīng)用分 配更多的系統(tǒng)資源(如CPU、 內(nèi)存等)。這通過調(diào)整不同 邏輯分區(qū)之間的硬件資源來 實(shí)現(xiàn)。 提高硬件資源的可靠性。即 使在某個(gè)分區(qū)內(nèi)發(fā)生了不可 自動(dòng)修復(fù)的硬件故障,也只 能造成這一分區(qū)的系統(tǒng)停止, 而不會(huì)影響到其他分區(qū)內(nèi)的 系統(tǒng)。已經(jīng)將硬件故障造成 整個(gè)系統(tǒng)癱瘓的可能性降到 了最低點(diǎn)。 負(fù)載均衡技術(shù) 在多處理器、多任務(wù)應(yīng)用環(huán)境和異構(gòu)系統(tǒng)平臺(tái)中,由 于系統(tǒng)訪問和數(shù)據(jù)請(qǐng)求頻繁,對(duì)服務(wù)器的處理速度將 會(huì)造成很大壓力,用戶的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng),從而降低整 個(gè)系統(tǒng)的性能。 負(fù)載均衡技術(shù)指的是采用一種對(duì)訪問服務(wù)器的負(fù)載進(jìn) 行均衡(或者說分擔(dān))的措施,使兩個(gè)或兩個(gè)以上的 服務(wù)器為客戶提供相同的服務(wù)。 隨著技術(shù)的發(fā)展,負(fù)載均衡從結(jié)構(gòu)上分為本地負(fù)載均 衡和地域負(fù)載均衡(全局負(fù)載均衡),前一種是指對(duì) 本地的服務(wù)器集群做負(fù)載均衡,后一種是指對(duì)分別放 置在不同的地理位置、在不同的網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器群集之 間作負(fù)載均衡。 負(fù)載均衡可以通過設(shè)置多臺(tái)服務(wù)器或通過軟件方式實(shí) 現(xiàn)。 負(fù)載均衡技術(shù)(續(xù)1) 多主機(jī)負(fù)載均衡:每個(gè)主機(jī)運(yùn)行一個(gè)所需服務(wù)器程序 的獨(dú)立拷貝,諸如Web、FTP、E-mail服務(wù)器程序。對(duì) 于某些服務(wù)(如運(yùn)行在Web服務(wù)器上的那些服務(wù))而 言,程序的一個(gè)拷貝運(yùn)行在群集內(nèi)所有的主機(jī)上,而 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡則將工作負(fù)載在這些主機(jī)問進(jìn)行分配。 對(duì)于其他服務(wù)(例如E-mail),只有一臺(tái)生機(jī)處理工作 負(fù)載,針對(duì)這些服務(wù),網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡允許網(wǎng)絡(luò)通信量 流到一個(gè)主機(jī)上,并在該主機(jī)發(fā)生故障時(shí)將通信量移 至其他主機(jī)。在UNIX系統(tǒng)管理中,用戶可以設(shè)置一臺(tái) 生服務(wù)器,指定一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器作為從服務(wù)器,一 方面可以分擔(dān)系統(tǒng)訪問流量,另一方面可以提高整個(gè) 系統(tǒng)的安全可用性。 軟件技術(shù):一些軟件公司提供了專門的負(fù)載管理軟件, 其中包括Platform Computing公司的LSF軟件。 負(fù)載均衡技術(shù)(續(xù)2) 服務(wù)代理和內(nèi)容分發(fā)技術(shù) 使用代理服務(wù)器,可以將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部的服務(wù)器,使用這種加速 模式顯然可以提升靜態(tài)網(wǎng)頁的訪問速度。然而,也可以考慮這樣一 種技術(shù),使用代理服務(wù)器將請(qǐng)求均勻轉(zhuǎn)發(fā)給多臺(tái)服務(wù)器,從而達(dá)到 負(fù)載均衡的目的。 這種代理方式與普通的代理方式有所不同,標(biāo)準(zhǔn)代理方式是客戶使 用代理訪問多個(gè)外部服務(wù)器,而這種代理方式是代理多個(gè)客戶訪問 內(nèi)部服務(wù)器,因此也被稱為反向代理模式。雖然實(shí)現(xiàn)這個(gè)任務(wù)并不 是特別復(fù)雜,然而由于要求特別高的效率,實(shí)現(xiàn)起來并不簡(jiǎn)單。 使用反向代理的好處是,可以將負(fù)載均衡和代理服務(wù)器的高速緩存 技術(shù)結(jié)合在一起,提供有益的性能。然而它本身也存在一些問題, 首先就是必須為每一種服務(wù)都專門開發(fā)一個(gè)反向代理服務(wù)器,這就 不是一個(gè)輕松的任務(wù)。代理服務(wù)器本身雖然可以達(dá)到很高效率,但 是針對(duì)每一次代理,代理服務(wù)器就必須維護(hù)兩個(gè)連接:一個(gè)對(duì)外的 連接,一個(gè)對(duì)內(nèi)的連接。因此對(duì)于特別高的連接請(qǐng)求,代理服務(wù)器 的負(fù)載也就非常之大。反向代理方式下能應(yīng)用優(yōu)化的負(fù)載均衡策略, 每次訪問最空閑的內(nèi)部服務(wù)器來提供服務(wù)。但是隨著并發(fā)連接數(shù)量 的增加,代理服務(wù)器本身的負(fù)載也變得非常大,最后反向代理服務(wù) 器本身更會(huì)成為服務(wù)的瓶頸。 集群高可用性技術(shù) 集群技術(shù)是將一組相互獨(dú)立的計(jì)算機(jī)通過高速的通信網(wǎng)絡(luò)而組成的一 個(gè)單一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),并以單一系統(tǒng)的模式加以管理。其出發(fā)點(diǎn)是提 供高可靠性、可擴(kuò)充性和抗災(zāi)難性。 一個(gè)服務(wù)器集群包含多臺(tái)擁有共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的服務(wù)器,各服務(wù)器 之間通過內(nèi)部局域網(wǎng)進(jìn)行相互通信。 在集群系統(tǒng)中運(yùn)行的服務(wù)器并不一定是高檔產(chǎn)品,但服務(wù)器的集群卻 可以提供相當(dāng)高性能的不停機(jī)服務(wù);每一臺(tái)服務(wù)器都可承擔(dān)部分計(jì)算 任務(wù),并且由于群集了多臺(tái)服務(wù)器的性能,整體系統(tǒng)的計(jì)算能力將有 所提高;同時(shí),每臺(tái)服務(wù)器還能承擔(dān)一定的容錯(cuò)任務(wù),當(dāng)其中某臺(tái)服 務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí),系統(tǒng)可以在專用軟件的支持下將這臺(tái)服務(wù)器與系統(tǒng) 隔離,并通過各服務(wù)器之間的負(fù)載轉(zhuǎn)移機(jī)制實(shí)現(xiàn)新的負(fù)載平衡,同時(shí) 向系統(tǒng)管理員發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 集群系統(tǒng)通過功能整合和故障過渡技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可用性和高可靠 性,集群技術(shù)還能夠提供相對(duì)低廉的總體擁有成本和強(qiáng)大靈活的系統(tǒng) 擴(kuò)充能力。 集群高可用性技術(shù)可用兩種方法來實(shí)現(xiàn): 雙機(jī)容錯(cuò) 多機(jī)集群 雙機(jī)容錯(cuò)技術(shù)(1) 雙機(jī)系統(tǒng)是由兩臺(tái)服務(wù)器和共享存儲(chǔ)子系統(tǒng)組成的。 在雙機(jī)系統(tǒng)中,每臺(tái)主機(jī)都有自己的系統(tǒng)盤,安裝操作系統(tǒng)和應(yīng) 用程序;每臺(tái)主機(jī)至少安裝兩塊網(wǎng)卡,一塊連接到網(wǎng)絡(luò)上,對(duì)外 提供服務(wù),另一塊相互與另一臺(tái)主機(jī)連接,用于偵測(cè)對(duì)方的工作 狀況;每臺(tái)主機(jī)都連接在共享磁盤子系統(tǒng)上,共享磁盤子系統(tǒng)通 常均為有容錯(cuò)功能的磁盤陣列,各種應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)均儲(chǔ)存在磁 盤陣列子系統(tǒng)上。 雙機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)有兩種工作模式: Active/Standby模式下,兩臺(tái)服務(wù)器一主一備。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),主 服務(wù)器處于工作狀態(tài)(Active),另一臺(tái)服務(wù)器則處于備用 (standby)狀態(tài);當(dāng)主服務(wù)器出現(xiàn)故障不能提供相關(guān)服務(wù)時(shí),由各 用服務(wù)器接替主服務(wù)器工作,從而實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)功能。 在Active/Active模式下,正常運(yùn)行時(shí),兩臺(tái)服務(wù)器都處于工作狀態(tài), 提供相同的或不同的服務(wù):當(dāng)其中任何一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí),它 所承擔(dān)的工作被對(duì)方所接替,使服務(wù)不被中斷。 在雙機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)的配置中,雙機(jī)軟件是必不可少的。 雙機(jī)容錯(cuò)技術(shù)(2) 雙機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)物理連接圖 集群技術(shù) 近年來,SMP系統(tǒng)常被作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成更大的并行巨 型機(jī)系統(tǒng),這就是Cluster SMP(CSMP,集群SMP)系 統(tǒng)。在集群系統(tǒng)中,所有節(jié)點(diǎn)可一起工作,如同一個(gè)單 一集成的計(jì)算資源;每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的操作系統(tǒng),并 能通過共享磁盤來共享關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。對(duì)于 CSMP系統(tǒng)來說,擴(kuò)展能力只是增加更多的處理器、磁 盤、存儲(chǔ)器、I/O帶寬或另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 CSMP雖然在技術(shù)上比傳統(tǒng)的SMP系統(tǒng)更復(fù)雜,但卻有很 多好處,如容易編程、硬件自動(dòng)容錯(cuò)、動(dòng)態(tài)聯(lián)機(jī)后備、 動(dòng)態(tài)批量負(fù)載平衡等,且可用性通常比其他結(jié)構(gòu)高。因 此,CSMP代表了未來巨型機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)的重要方向。 集群技術(shù)的關(guān)鍵是一個(gè)結(jié)構(gòu)獨(dú)立的集群軟件,可以是獨(dú) 立的軟件廠家的產(chǎn)品,它為多臺(tái)應(yīng)用服務(wù)群的高可用性 管理提供了解決方案。 磁盤陣列和熱插拔 磁盤陣列一般指的是RAID磁盤陣列,也就是采用多余 的磁盤來對(duì)信息進(jìn)行冗余保存,從而提高磁盤系統(tǒng)的 可靠性。當(dāng)某個(gè)硬盤發(fā)生故障時(shí),可以通過保存在其 他硬盤上的冗余信息把故障硬盤上的數(shù)據(jù)全部恢復(fù)出 來。 熱插拔是一種不停機(jī)恢復(fù)故障硬盤的技術(shù),一般需要 和磁盤陣列配合使用。當(dāng)磁盤發(fā)生故障時(shí),可以在不 停機(jī)的情況下更換故障硬盤并恢復(fù)故障硬盤中的數(shù)據(jù), 而此時(shí)系統(tǒng)正常工作仍在繼續(xù)。這種技術(shù)只有在發(fā)生 故障時(shí)也不允許服務(wù)中斷的某些關(guān)鍵場(chǎng)合才需要。但 是這種技術(shù)只解決了磁盤子系統(tǒng)的故障問題,當(dāng)系統(tǒng) 發(fā)生其他故障時(shí)還是需要停機(jī)處理,所以在可靠性要 求更高的場(chǎng)合還有雙機(jī)熱備份等技術(shù)。 ECC內(nèi)存 內(nèi)存是一種很重要的部件,程序需要在內(nèi)存中保存并 運(yùn)行,所有的數(shù)據(jù)也都需要在內(nèi)存中處理,內(nèi)存出錯(cuò) 肯定會(huì)引起數(shù)據(jù)錯(cuò)誤甚至造成系統(tǒng)死機(jī)。在服務(wù)器上 一般采用奇偶校驗(yàn)內(nèi)存,它能夠檢測(cè)到內(nèi)存1位的錯(cuò)誤。 在可靠性要求較高的場(chǎng)合,特別是當(dāng)采用的內(nèi)存量較 大的時(shí)候,應(yīng)該采用ECC內(nèi)存。ECC內(nèi)存能夠檢測(cè)并自 動(dòng)糾正錯(cuò)誤。一般能夠檢測(cè)2位錯(cuò)誤,自動(dòng)糾正任何1 位錯(cuò)誤。ECC內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)在服務(wù)器上也有兩種形式:一 種是內(nèi)存的插槽與普通內(nèi)存一樣,為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SIMM 插槽,內(nèi)存采用特殊的ECC內(nèi)存條,錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正功 能在內(nèi)存條上實(shí)現(xiàn),低檔服務(wù)器一般都采用這種方法; 另一種方法是采用特殊的ECC內(nèi)存卡,多條SIMM內(nèi)存 條插在內(nèi)存卡上,內(nèi)存卡上有電路來實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤的檢測(cè) 和糾正,高檔服務(wù)器一般采用這種方法。 ISC服務(wù)器控制技術(shù) ISC(Intel Server Control)是一種網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù),只 適用于使用Intel架構(gòu)的帶有集成管理功能主權(quán)的服務(wù) 器。采用這種技術(shù)后,用戶在一臺(tái)普通的客戶機(jī)上, 就可以監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)上所有使用Intel主板的服務(wù)器,監(jiān)控 和判斷服務(wù)器是否正常。 一旦服務(wù)器中機(jī)箱、電源、風(fēng)扇、內(nèi)存、處理器、系 統(tǒng)信息、溫度、電壓或第三方硬件中的任何一項(xiàng)出現(xiàn) 錯(cuò)誤,就會(huì)報(bào)警提示管理人員。值得一提的是,監(jiān)測(cè) 端和服務(wù)器端之間的網(wǎng)絡(luò)可以是局域網(wǎng)也可以是廣域 網(wǎng),可直接通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行啟動(dòng)、關(guān)閉或重新 置位,極大地方便了管理和維護(hù)工作。 EMP應(yīng)急管理端口 EMP(Emergency Management Port)是服務(wù)器主板 上所帶的一個(gè)用于遠(yuǎn)程管理服務(wù)器的接口。遠(yuǎn)程控制 機(jī)可以通過Modem與服務(wù)器相連,控制軟件安裝于控 制機(jī)上。遠(yuǎn)程控制機(jī)通過EMP Console控制界面可以對(duì) 服務(wù)器進(jìn)行下列工作: 打開或關(guān)閉服務(wù)器的電源。 重新設(shè)置服務(wù)器,甚至包括主權(quán)BIOS和CMOS的參數(shù)。 監(jiān)測(cè)服務(wù)器內(nèi)部情況,如溫度、電壓、風(fēng)扇情況等。 以上功能可以使技術(shù)支持人員在遠(yuǎn)地通過Modem和電 話線及時(shí)解決服務(wù)器的許多硬件故障。這是一種很好 的實(shí)現(xiàn)快速服務(wù)和節(jié)省維護(hù)費(fèi)用的技術(shù)手段。通過ISC 和EMP兩種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。 智能輸入/輸出(I2O)技術(shù) 隨著處理器性能的飛速提高,服務(wù)器系統(tǒng)的 作用越來越大,一旦作為網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)備后, 其數(shù)據(jù)傳輸量會(huì)大大增加,因而I/O數(shù)據(jù)傳輸 經(jīng)常會(huì)成為整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸。 智能輸入/輸出(I2O)技術(shù)把任務(wù)分配給智 能I/O系統(tǒng),在這些子系統(tǒng)中,專用的I/O處 理器將負(fù)責(zé)中斷處理、緩沖存取以及數(shù)據(jù)傳 輸?shù)确爆嵉娜蝿?wù),這樣,系統(tǒng)的吞吐能力就 得到了提高,服務(wù)器的主處理器也能被解放 出來去處理更為重要的任務(wù)。 4.2 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是最基本的系統(tǒng)軟件,它是控制和管理計(jì)算機(jī)硬件與軟 件資源、合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程,以及方便用戶使用計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)的眾多程序的集合。從用戶的觀點(diǎn)看,它是用戶和計(jì)算機(jī) 之間的接口;從資源管理觀點(diǎn)看,它是控制和管理計(jì)算機(jī)資源的 軟件。操作系統(tǒng)通常管理文件、存儲(chǔ)器、程序的加載和運(yùn)行、設(shè) 備、輸入/輸出、多個(gè)程序之間的CPU調(diào)度等多種資源。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NOS,Network Operating System NOS Network System)就是通常所 說的服務(wù)器操作系統(tǒng),是網(wǎng)絡(luò)的核心。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)通常安裝在 中央控制節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上,提供網(wǎng)絡(luò)操作的基本環(huán)境,除了具 有常規(guī)操作系統(tǒng)的處理器管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管 理、作業(yè)管理等功能之外,還具有多協(xié)議支持、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、容錯(cuò)、 網(wǎng)絡(luò)用戶管理、網(wǎng)絡(luò)資源管理、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)安全性 的建立、網(wǎng)絡(luò)信息通信等其它網(wǎng)絡(luò)服務(wù)管理功能。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)都是多任務(wù)、多用戶的操作系統(tǒng)。 目前網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)種類極少,常用的有:UNIX/Linux系列,如 SCO公司和Solaris公司的UNIX系統(tǒng)、Turbo Linux等;微軟公司的 Windows NT/2000;Novell公司的NetWare等。 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)概述 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的分類 按照不同的分類方法,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可分為不同的類別 按聯(lián)網(wǎng)范圍分類:網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可分為廣域網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和局 域網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)和各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、 通信協(xié)議的發(fā)展,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的地域界限將變得模糊起來。 按網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和傳輸協(xié)議分類:網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可分為支持 TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),支持SPX/IPX的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),支持 SNA的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),支持NET BIOS的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),支持 SMB的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),支持NFS的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)以及支持Apple Talk的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等等。 按網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)模塊分類:網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)包括很多模塊,如果 它們均等地分布在多個(gè)工作站上,由各個(gè)節(jié)點(diǎn)分擔(dān)局域網(wǎng)的資 源管理和分配,這種網(wǎng)絡(luò)稱為對(duì)等型網(wǎng)絡(luò)。則稱該系統(tǒng)為對(duì)等 式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng);若其中的部分模塊駐留在服務(wù)器上,作為服 務(wù)器軟件,而另有一部分模塊安裝在網(wǎng)絡(luò)工作站等有關(guān)設(shè)備上, 這樣的系統(tǒng)被稱為客戶機(jī)/服務(wù)器型操作系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特點(diǎn) 從體系結(jié)構(gòu)的角度看 當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可能不同于一般網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所需的完整的 協(xié)議通信傳輸功能,但具有所有操作系統(tǒng)的職能,如任務(wù)管 理、緩沖區(qū)管理、文件管理及磁盤、打印機(jī)等外設(shè)管理。 從操作系統(tǒng)的觀點(diǎn)看 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)大多是圍繞核心調(diào)度的多用戶共享資源的操作 系統(tǒng),包括磁盤處理、打印機(jī)處理、網(wǎng)絡(luò)通信處理等面向用 戶的處理程序和多用戶的系統(tǒng)核心調(diào)度程序。 從網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)看 可以將網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)層次模型作一比較,見下 表: 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)(續(xù)1) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與ISO/OSI參考模型的關(guān)系 OSI 7. 應(yīng)用層 6. 表示層 5. 會(huì)話層 4. 傳輸層 3. 網(wǎng)絡(luò)層 2. 數(shù)據(jù)鏈路層 1. 物理層 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 應(yīng)用程序:如文件、電子郵件等 子網(wǎng)協(xié)議:如NCP、SMB、NET BIOS等 SPP、SPX、TCP等 IP、IDP、IPX 網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動(dòng)程序 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)(續(xù)2) 在物理層和鏈路層,一般網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)支持多種網(wǎng)卡,其中有基 于總線的,也有基于令牌環(huán)的網(wǎng)卡及支持星型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)卡。因此, 從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來看,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可以運(yùn)行于總線型、環(huán)型、星型 等多種形式的網(wǎng)絡(luò)之上。換句話說,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了提供網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)性,一般網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)提供了多 種復(fù)雜的橋接、路由功能,可以將具有相同或不同的網(wǎng)卡、協(xié)議、 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)連接起來。 OSI模型的第35層的網(wǎng)絡(luò)軟件主要對(duì)應(yīng)于以下兩種功能:支持 高層服務(wù)。如建立客戶與一個(gè)應(yīng)用程序的服務(wù)器之間的對(duì)話或者 是用戶邏輯名和網(wǎng)絡(luò)資源的聯(lián)系等;支持有效的、可靠的網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)的傳輸,不考慮物理位置。一般來說,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的應(yīng)用 程序范圍可以認(rèn)為在第7層和第6層內(nèi)。 當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)一般將網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議作為內(nèi)置的功能來實(shí)現(xiàn), 因而其范圍包括了整個(gè)或大部分OSI模型的網(wǎng)絡(luò)體系層次。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)(續(xù)3) 應(yīng)具有可擴(kuò)充性、良好的系統(tǒng)使用性能和豐富 的應(yīng)用程序 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)還應(yīng)具有可擴(kuò)充性,如實(shí)現(xiàn)即插即用。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)具有良好的系統(tǒng)使用性能,能夠在 系統(tǒng)的安全、容錯(cuò)及吞吐量之間尋求一個(gè)平衡。一 個(gè)成熟的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),會(huì)有眾多的軟件廠商為它 開發(fā)應(yīng)用軟件,因此擁有豐富的應(yīng)用程序。通常這 些應(yīng)用軟件包含了如電子郵件系統(tǒng)、系統(tǒng)備份軟件、 防病毒軟件等等。 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特征 一個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),大都具有以下特征: 硬件獨(dú)立:網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可以在不同的網(wǎng)絡(luò)硬件上運(yùn) 行。 網(wǎng)橋/路由連接:可以通過網(wǎng)橋、路由功能與別的網(wǎng)絡(luò) / 連接。 多用戶支持:在多用戶環(huán)境下、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)給應(yīng)用 程序以及數(shù)據(jù)文件提供了足夠的、標(biāo)準(zhǔn)化的保護(hù)。 網(wǎng)絡(luò)管理:支持網(wǎng)絡(luò)實(shí)用程序及其管理功能,如系統(tǒng) 備份、安全管理、容錯(cuò)、性能控制等。 安全性和存取控制:對(duì)用戶資源進(jìn)行控制,并提供控 制用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)訪問的方法。 用戶界面:網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)會(huì)給用戶提供豐富的界面功 能,具有多種網(wǎng)絡(luò)控制方式。 4.2.2 NetWare網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) NetWare是美國Novell公司開發(fā)的一種高性能局域網(wǎng)操 作系統(tǒng),是Novell網(wǎng)的技術(shù)核心。 NetWare的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) NetWare最重要的特性是基于基本模塊設(shè)計(jì)思想的開放式系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)。NetWare是一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器平臺(tái),可以方便地對(duì) 其進(jìn)行擴(kuò)充。NetWare系統(tǒng)對(duì)不同的工作平臺(tái)、不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié) 議環(huán)境以及各種工作站操作系統(tǒng)提供了一致的服務(wù)。 使用NetWare的可安裝模塊(NLMs)可以建立及擴(kuò)充一個(gè)文 件服務(wù)器。 作為一個(gè)NOS的環(huán)境,NetWare規(guī)定了與OSI參考模型相應(yīng)的 五層協(xié)議,提供文件和打印機(jī)共享,支持諸如電子郵件傳輸 和數(shù)據(jù)庫訪問等應(yīng)用。下圖4為NetWare的主要協(xié)議和OSI參 考模式的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 NetWare協(xié)議和ISO/OSI參考模 型的對(duì)應(yīng)關(guān)系 4.2.3 UNIX系列操作系統(tǒng) UNIX是一個(gè)多用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng),1969年誕生 于美國AT&T公司的貝爾實(shí)驗(yàn)室。UNIX已發(fā)展為兩個(gè)重 要的分支:一是AT&T公司的UNIX System V,在微機(jī) 上主要采用該版本;另一個(gè)是加州大學(xué)伯克利分校計(jì) 算機(jī)系統(tǒng)研究小組(CSRG)將UNIX改進(jìn)后的BSD UNIX(Berkeley Software Distribution),簡(jiǎn)稱伯克利 版本(BSD),主要運(yùn)行于大、中型機(jī)上。 UNIX是一組操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)有幾十種不同版本,可 以運(yùn)行在從PC到超級(jí)計(jì)算機(jī)的非常廣泛的服務(wù)器平臺(tái) 上,具有大型服務(wù)器操作系統(tǒng)的功能,并支持網(wǎng)絡(luò)文 件系統(tǒng)(NFS)和提供數(shù)據(jù)庫應(yīng)用,在廣域網(wǎng)中應(yīng)用比 較廣泛。 UNIX的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) UNIX操作系統(tǒng)在層次結(jié)構(gòu)上分為兩個(gè)層次:一個(gè)層次是操作系統(tǒng) 內(nèi)核(核心層),它提供最基本的系統(tǒng)能力,如設(shè)備驅(qū)動(dòng)、進(jìn)程 調(diào)度、資源管理等;另一個(gè)層次是系統(tǒng)應(yīng)用程序(實(shí)用層),包 括一組外部命令、軟件開發(fā)環(huán)境、窗口系統(tǒng)等。二者之間是單向 依賴關(guān)系,應(yīng)用程序只有通過內(nèi)核才能訪問各種硬件資源,內(nèi)核 的作用在于隱藏硬件技術(shù)細(xì)節(jié),向應(yīng)用程序提供通用的、功能增 強(qiáng)的界面,如圖所示。 核外 系統(tǒng)應(yīng)用程序 程序員界面 內(nèi)核 操作系統(tǒng)內(nèi)核 硬件 UNIX的TCP/IP協(xié)議與OSI/RM 模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系 OSI/RM 7. 應(yīng)用層 6. 表示層 5. 會(huì)話層 4. 傳輸層 3. 網(wǎng)絡(luò)層 2. 數(shù)據(jù)鏈路層 1. 物理層 ICMP、ARP、RARP LAN/WAN 物理層 IP TCP或UDP UNIX TCP/IP TELNET、FTP、TFTP、SNMP、DNS Linux操作系統(tǒng) 近兩年,Linux系統(tǒng)異軍突起。作為類UNIX操作系統(tǒng),Linux以 UNIX的品質(zhì)和獨(dú)有的開放性向傳統(tǒng)的NOS提出了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn), 目前Linux的裝機(jī)量與市場(chǎng)份額在穩(wěn)步增加。常見的Linux系統(tǒng)有 Red Hat和Xteam。 Linux可以在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上運(yùn)行,也可以在客戶機(jī)上運(yùn)行。它具有 以下基本特征:是一個(gè)多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng);符合POSTX (可移植操作系統(tǒng)接口)標(biāo)準(zhǔn);提供具有內(nèi)置安全措施的分層的 文件系統(tǒng)、提供Shell命令解釋程序(如Cohell、Bash)和編程語 言(如C、C+等)、提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理如遠(yuǎn)程管理功能; Linux還具有內(nèi)核的編程接口和圖形用戶接口,及大量的實(shí)用程序 和通信、聯(lián)網(wǎng)工具,并具有面向屏幕的編輯軟件。 除此之外,Linux還具有以下獨(dú)特之處,即它的內(nèi)核源代碼是公開 的,任何人都可以通過Internet下載它、修改它,并公布修改結(jié) 果;它還可以在多種硬件平臺(tái)上運(yùn)行,而且還支持對(duì)稱多處理器 (SMP)的服務(wù)器;它還可以仿真多種操作系統(tǒng)軟件環(huán)境,如 DOS、Windows、Windows NT等。 4.2.4 Windows NT系列操作系統(tǒng) Microsoft公司于1988年推出Windows NT?!癗T”意指 “New Technology”,它把多任務(wù)和存儲(chǔ)管理的功能與 Windows 95的優(yōu)美的用戶界面統(tǒng)一起來,是一個(gè)現(xiàn)代 化的、模塊化的、32位的可移植的操作系統(tǒng)。 Windows NT具有工作站及小型機(jī)的操作系統(tǒng)中所具有 的強(qiáng)大功能,這包括強(qiáng)大的文件系統(tǒng)、帶有優(yōu)先權(quán)的 多任務(wù)/多線程環(huán)境。Windows NT具有高性能的應(yīng)用 程序接口(API)通信功能及管理工具,支持對(duì)稱多處 理器,與DCE兼容的遠(yuǎn)程過程調(diào)用,支持POSIX及TCP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)功能,而且還獨(dú)立于硬件平臺(tái)。 Windows NT的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) Windows NT的結(jié)構(gòu)可以分為兩部分: 系統(tǒng)用戶態(tài)部分(Windows NT保護(hù)子系統(tǒng)):是由諸客戶進(jìn)程和 服務(wù)器進(jìn)程所構(gòu)成的,其結(jié)構(gòu)關(guān)系為客戶/服務(wù)器模型。Windows NT有兩類保護(hù)子系統(tǒng): 環(huán)境子系統(tǒng):每個(gè)環(huán)境子系統(tǒng)是一個(gè)用戶態(tài)服務(wù)器,為特定的操作系 統(tǒng)提供一個(gè)API。它為客戶進(jìn)程提供如下服務(wù):當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序調(diào)用 其相應(yīng)的某個(gè)API時(shí),一個(gè)消息通過執(zhí)行體的本地過程調(diào)用LPC工具, 發(fā)送給完成該API程序的服務(wù)器環(huán)境子系統(tǒng);子系統(tǒng)執(zhí)行API例程, 并通過LPC將結(jié)果返回應(yīng)用程序進(jìn)程。用戶態(tài)的每一個(gè)環(huán)境子系統(tǒng)都 可以支持多個(gè)客戶應(yīng)用程序同時(shí)運(yùn)行。 集成子系統(tǒng):是完成重要操作系統(tǒng)功能的服務(wù)器。 系統(tǒng)核心態(tài)部分(NT執(zhí)行體):NT的執(zhí)行體的結(jié)構(gòu)是層次式與微 內(nèi)核的結(jié)合。它由一組部件構(gòu)成,這些部件形成了層次結(jié)構(gòu): 最上面一層是由系統(tǒng)服務(wù)下面的幾個(gè)部件構(gòu)成,如對(duì)象管理程序、安 全調(diào)用監(jiān)視程序、進(jìn)程管理程序等; 中間層為NT內(nèi)核; 最底下的一層是硬件抽象層,它將NT執(zhí)行體的其余部分與運(yùn)行機(jī)器 的硬件特性隔離開來。 OSI/RM模型與NT的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 體系模型 SMB:Server Message Block 服務(wù)器報(bào)文塊 TDI:Time Delay Indicator 延時(shí)指示器 NDIS:Network Drive Interface Specification 網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序接口說明 Windows NT的網(wǎng)絡(luò)功能特點(diǎn)(1) 多種網(wǎng)絡(luò)支持:Windows NT擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)功能:支持對(duì)等網(wǎng)絡(luò)、 客戶/服務(wù)器型網(wǎng)絡(luò);可以在網(wǎng)絡(luò)中共享文件與資源;Windows NT支持與NetWare、UNIX服務(wù)器之間的多種協(xié)議會(huì)話;支持遠(yuǎn)程 過程調(diào)用(RPC)。 安全性:Windows NT有極高的安全性:Windows NT要求用戶使 用口令登錄,并可以定義對(duì)文件和打印機(jī)等資源的存取控制。 管理方便:Windows NT采用圖形用戶界面,并提供了一系列有 關(guān)系統(tǒng)設(shè)置、文件系統(tǒng)、管理工具的應(yīng)用程序,簡(jiǎn)單易用。在上 述的應(yīng)用程序中也包含了很多有關(guān)網(wǎng)絡(luò)配置、網(wǎng)絡(luò)管理的應(yīng)用, 使得網(wǎng)絡(luò)用戶和網(wǎng)絡(luò)管理員可在更友好的界面下管理、使用網(wǎng)絡(luò)。 自動(dòng)連接:自動(dòng)重新連接為用戶提供了極大的方便。如果網(wǎng)絡(luò)出 現(xiàn)瞬時(shí)故障,當(dāng)服務(wù)器恢復(fù)正常工作后,Windows NT可以自動(dòng) 建立起網(wǎng)絡(luò)連接,用戶甚至不知道服務(wù)器曾經(jīng)停止過工作。 系統(tǒng)容錯(cuò)能力:Windows NT有內(nèi)在的容錯(cuò)能力,包括驅(qū)動(dòng)器雙 工、磁盤鏡像等功能,保證網(wǎng)絡(luò)在出現(xiàn)故障時(shí)仍能正常工作。 Windows NT的網(wǎng)絡(luò)功能特點(diǎn)(2) 內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò)功能:通常的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是在傳統(tǒng)操作系統(tǒng)之上附加 上具有網(wǎng)絡(luò)功能的軟件。但Windows NT不是這樣,它把網(wǎng)絡(luò)功 能做在操作系統(tǒng)之中,稱之為內(nèi)裝,而且是作為該操作系統(tǒng)執(zhí)行 體的輸入/輸出(I/O)系統(tǒng)的一部分。 NT內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò)的工作過程是:當(dāng)用戶態(tài)軟件(例如Win32 I/O API)通 過調(diào)用本機(jī)NT I/O服務(wù)子程序發(fā)出I/O請(qǐng)求(如向?qū)Ψ綄懕P)時(shí), I/O管理程序?yàn)樗鼊?chuàng)建一個(gè)I/O請(qǐng)求包(IRP),并將其傳送給 Windows NT重定向程序(文件系統(tǒng)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序);重定向程序 將請(qǐng)求包提交給傳輸驅(qū)動(dòng)程序,傳輸驅(qū)動(dòng)程序?qū)φ?qǐng)求包進(jìn)行處理, 并將其放在網(wǎng)絡(luò)上;當(dāng)請(qǐng)求到達(dá)Windows NT的目的地時(shí),由傳輸驅(qū) 動(dòng)程序接收并復(fù)制數(shù)據(jù)到緩沖區(qū),然后調(diào)用文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序,發(fā) 出I/O命令寫盤。 由上述內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò)工作過程可以看出,NT的內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò)功能有如下特點(diǎn): 將聯(lián)網(wǎng)能力加入到操作系統(tǒng)中,使之成為操作系統(tǒng)功能的一個(gè)組 成部分;NT系統(tǒng)支持文件復(fù)制、電子郵件和遠(yuǎn)程打印,而無需用 戶在機(jī)器上再安裝任何的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器軟件;內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò)包含很多部 件,最主要的是重定向程序、服務(wù)器和傳輸驅(qū)動(dòng)程序;NT支持多 個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;內(nèi)裝網(wǎng)絡(luò)是開放式結(jié)構(gòu),不僅重定向程序、服務(wù)器 和傳輸驅(qū)動(dòng)程序可以被動(dòng)態(tài)地裝入和卸出,而且很多不同的部件可 以并存。 Windows NT Server 4.0操作系統(tǒng) Windows NT Server 4.0作為Windows NT 4.0的服務(wù)器 版本(簡(jiǎn)稱NTS 4.0),支持對(duì)稱多處理器和多種類型 的CPU,具有32位地址空間,提供了支持4GB(2GB 2GB)的內(nèi)存空間,其中2GB供操作系統(tǒng)使用,另外 2GB供應(yīng)用程序使用,NTS 4.0擁有新一代文件管理系 統(tǒng)NTFS,使文件系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性都得 到了提高;同時(shí)它具有Windows 95/98的界面,支持 多種傳輸協(xié)議,并與Netware、UNIX等多種網(wǎng)絡(luò)兼容; 它還對(duì)所有應(yīng)用提供多線程、搶先多任務(wù)處理的支持, 具有強(qiáng)大的通信和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。 Windows 2000操作系統(tǒng) Windows 2000的新特性:Windows 2000是基于 Windows NT技術(shù)、并把Windows 98與Windows NT完 善結(jié)合的千禧年網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。它內(nèi)置了IE 5.0瀏覽器, 是純32位的系統(tǒng)內(nèi)核,能夠運(yùn)行絕大多數(shù)的Windows 95/98/NT的程序。 Windows 2000的新特性主要包括:多種風(fēng)格的個(gè)人界面設(shè) 計(jì);更新的系統(tǒng)保障和安全系統(tǒng);精簡(jiǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議; 封裝了PCanywhere遠(yuǎn)端控制軟件,并將此作為自帶功能; 全面的多媒體應(yīng)用手段,支持目前所有的視頻、音頻格式; 支持最新的DVD刻錄技術(shù);完整的DVD解碼、播放和壓縮 功能。這些新特性增強(qiáng)了系統(tǒng)安全,提升了網(wǎng)絡(luò)效率,并拓 寬了服務(wù)范圍。 Windows 2000的四個(gè)版本(1) Windows 2000有四個(gè)版本,由低到高依次是 Windows 2000 Professional、Windows 2000 Server、Windows 2000 Advanced Server及 Windows Data Center。每一個(gè)版本都包含了 前面版本的功能。 四個(gè)版本可以分成兩個(gè)等級(jí): 專業(yè)版(Professional),適合個(gè)人使用。 服務(wù)器版(Server、Advanced Server、Data Center Server),適合架設(shè)網(wǎng)站。 Windows 2000的四個(gè)版本(2) Windows 2000專業(yè)版 是給Windows 95/98用戶和Windows NT Workstation用戶升級(jí)使用的。因?yàn)閃indows 98的 穩(wěn)定性和安全性較差,而在Windows NT網(wǎng)絡(luò)工作 站上使用的Windows NT Workstation到現(xiàn)在仍普及 得不夠好,因此Windows 2000 Professional的出現(xiàn) 將全面提升個(gè)人用戶或NT工作站用戶計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定 性和安全性。 Windows 2000的四個(gè)版本(3) Windows 2000服務(wù)器版 從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的觀點(diǎn)來看,專業(yè)版是在客戶(Client)端,而服務(wù)器 版是在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(Server)端,有許多服務(wù)項(xiàng)目如網(wǎng)管功能、大 型數(shù)據(jù)庫存取功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)網(wǎng)上交易處理等都是Windows 2000 Server等級(jí)以上的版本才提供。Windows 2000的新增功能主 要有: Active Directory目錄服務(wù)。通過Active Directory目錄服務(wù),在一部 計(jì)算機(jī)中就可以控制網(wǎng)絡(luò)中所有的服務(wù)器以及用戶賬號(hào)等。 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換協(xié)議(Network Address Translation,NAT)。 Windows 2000 Server能夠支持路由及遠(yuǎn)程訪問服務(wù)。路由可以把 Windows 2000 Se
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