第四章服务器操作系统.doc

网络操作系统本章所占分值为47分。 一网络操作系统 网络操作系统也称分布式操作系统、服务器操作系统。主要的网络操作系统有著名的UNIX系统、Microsoft公司的Windows系统、Novell公司的NetWare系统以及发展势头强劲的Linux系统。 网络操作系统是用户与网络资源的接口，它是负责管理整个网络资源和方便网络用户的软件集合。除具有传统单机操作系统的管理与服务功能外，主要增强了网络通信与资源共享功能，为用户的请求提供各种网络服务。 1.单机操作系统 （1）操作系统的定义：最靠近硬件的一层系统软件，它是用户与计算机之间的接口。其任务是改善人机界面、管理全部资源、控制程序运行、支持应用软件等，可以概括为： l把硬件裸机扩展为一台容易使用的虚拟机，为应用程序提供运行环境，为用户提供简单方便的工作界面； l成为计算机的资源管理器，使计算机资源(包括硬件、软件及数据资源)的利用效率更高，使上层的应用程序可以获得比硬件提供的功能更多的支持。 操作系统提供的用户界面由窗口、菜单、图标、按钮组成，单击鼠标即可完成操作。操作系统内部则包括数百个内置的子程序，通称为函数。应用程序通过调用这些函数来完成基本的操作任务。 （2）操作系统的管理功能（重点） l进程管理 所谓进程就是一个将执行的程序，它附有该进程的地址空间(存放程序、数据以及进程进行读写的存储空间)、相应的寄存器组(程序计数器、栈指针等)以及运行程序所需要的其他信息。操作系统必须提供一种启动进程的机制。在DOS中，该机制就是EXEC函数。在Windows中启动进程的函数是CreateProcess，它的代码存储在操作系统的内核里，即在KERNEL32DLL文件中。Windows是多任务操作系统，其内核含有分时器，允许多个进程同时运行。Windows进程还包含一个或多个执行线程。 l内存管理 主要实现内存的分配与回收、存储保护以及内存的扩充等。目标：一是给每一个应用程序分配所必需的内存空间，而又不占用其他应用程序的内存。二是采取某些步骤以阻止应用程序访问不属于它的内存。DOS的内存管理相对简单，它运行在实模式下，内存空间比较小。Windows的内存管理相对复杂，它运行在保护模式下。 l文件系统 负责管理在硬盘和其他大容量存储设备中存储的文件，通过文件管理向用户提供创建文件、删除文件、读写文件、打开和关闭文件等功能。操作系统提供高级函数，以便应用程序调用来生成文件、打开文件进行读写，以及完成一些文件管理的琐事，例如重命名和删除等。要从一个文件读数据，应用程序首先要调用操作系统函数并传送文件名，再选择一个到该文件的路径来打开文件。该函数取回一个顺序号，即文件句柄，该文件句柄对于打开的文件是唯一的识别依据。操作系统所以能够找到磁盘上的文件，是因为有磁盘上的文件名与存储位置的记录。在DOS里，它称为文件表(FAT)；在Windows里，称为虚拟文件表（VFAT)；在IBM的操作系统0S2里，称为高性能文件系统(HPFS)。一般来说，HPFS的性能要比FAT和VFAT的都好些，FAT和VFAT对软盘和小规模硬盘还工作得令人满意，但对大型磁盘则不尽如人意。 l设备I/O 操作系统的设备管理负责分配和回收外部设备，以及控制外部设备按用户程序的要求进行操作。设备IO是操作系统的又一个重要角色。所谓设备是指键盘、鼠标以及显示器、打印机等硬件。DOS使用的设备驱动程序都是非常基本的，如屏幕、硬盘和打印机的驱动程序。这些低级子程序通常都放在计算机的BIOS中。Windows使用特殊的设备驱动程序来把输入输出请求翻译成命令传给特定的硬件设备。 （3）操作系统的结构 操作系统通常有4类组件：驱动程序、内核、接口库和外围组件。操作系统的常见结构包括：简单结构、层次结构、微内核结构、垂直结构和虚拟机结构。 l简单结构没有清晰的整体结构，系统中的各个部分混杂在一起。如：MSDOS。 l内核结构内核(kernel)是操作系统最核心、最基础的组件。内核的结构可以分为单内核、微内核、超微内核以及外核等。 2.网络操作系统 网络操作系统(NOS)是指能使网络上各个计算机方便而有效地共享网络资源，为用户提供所需的各种服务的操作系统软件。它除具备单机操作系统所需的功能(如CPU管理、文件管理、内存管理、输入输出管理等)外，还应提供高效而可靠的网络通信能力，并提供多项网络服务功能，如远程打印、文件传输、电子邮件、远程管理等。 NOS的基本任务就是：屏蔽本地资源与网络资源的差异性，为用户提供各种基本网络服务功能，实现网络系统资源的共享管理，并提供网络系统的安全保障。 WebOS是一个运行在网页浏览器中的虚拟操作系统。更精确地说，WebOS是一个运行在网页浏览器中的应用程序集合，这些应用程序一同来模拟、取代或在很大程度上来补充桌面操作系统的环境。有人把NOS称为服务器操作系统，而把WebOS称为客户端操作系统。 例题：（2010年3月）关于文件系统的描述中，正确的是 A)文件系统独立于OS的服务功能 B)文件系统管理用户 C)文件句柄是文件打开后的标识 D)文件表简称为BIOS试题解析：文件系统是基于操作系统的服务功能，负责管理在硬盘和其他大容量存储设备中存储的文件，文件句柄对于打开的文件是唯一的识别依据，文件表简称FAT。所以本题的正确答案为C。操作系统的演变二操作系统的演变 20世纪80年代，具有简单文件服务和打印服务的NOS登上历史舞台。20世纪90年代中期，NOS市场开始向集成网络环境的方向发展。 lNetWare41有高级文件与打印功能和强大的目录与名字服务。它的目录服务比WindowsNTServer的域名服务优越得多。但是，NetWare在运行网络数据库和消息发送方面不如WindowsNT。NetWare又不能在非Intel处理器上运行。 l0S2WarpServerAdvanced除基本的文件与打印服务外，它还提供了LAN远程访问软件和实用程序，可进行系统管理、软件发布、软硬件检测和网络备份与恢复。但它也缺乏强大的目录服务。 lVines60也是颇有特点的网络操作系统。它提供了当时最强大的目录服务功能。 lWindowsNTServer351具有良好的文件与打印能力、优秀的应用程序服务以及可选的数据库、主机连接和管理应用程序，几乎提供了网络操作环境所需的一切功能。但是，MicrosoftWindowsNTServer没有全局性的目录服务功能。它的命名服务基于域，每个域只能定义一个组织机构，不同的域可以链接，但它的链接设置和管理都过于复杂 现在的网络操作系统都是NOS与Internet的综合技术。此外，现在NOS还包括多用户、多任务、多进程。在多进程系统中，为了避免两个进程并行处理所带来的问题，可以采用多线程的处理方式。抢先式多任务就是操作系统不专门等待某一线程完成后，再将系统控制交给其他线程，而是主动将系统控制交给首先申请得到系统资源的其他线程，这样就可以使系统具有更好的操作性能。操作系统的类型和功能三操作系统的类型和功能 1.操作系统的分类 一般来说，网络操作系统可以分为两类：专用型NOS与通用型NOS。对于通用型网络操作系统，一般又分为两类：变形级系统与基础级系统。变形级系统是在原有的单机操作系统基础上，通过增加网络服务功能构成的；基础级系统则是以计算机硬件为基础，根据网络服务的要求，直接利用硬件与少量软件资源专门设计的网络操作系统。 2网络操作系统的结构（重点） （1）对等结构网络操作系统 在对等结构的网络操作系统中，所有联网结点的地位平等，安装在每个结点的操作系统软件相同，联网计算机的资源在原则上都是可以相互共享的。对等结构的网络操作系统可以提供共享硬盘、共享打印机、收发电子邮件、共享屏幕与共享CPU服务。 对等结构网络操作系统的优点是：结构相对简单，网中的任何结点间均能直接通信。但是，对等结构网络操作系统的缺点是：每台联网结点既要当工作站使用，又要完成服务器的功能。 （2）非对等结构网络操作系统 把联网计算机结点分为网络服务器和网络工作站或客户机。在非对等结构的局域网中，服务器采用高配置与高性能的计算机，以集中方式管理局域网的共享资源，并为工作站提供各类服务。工作站一般是配置比较低的微型计算机系统，主要为本地用户访问本地资源与访问网络资源提供服务。 非对等结构的网络操作系统软件分为相互协作的两部分：一部分运行在服务器上，另一部分运行在工作站上。 （3）硬盘服务器 在局域网中安装一台或几台带有大容量硬盘的硬盘服务器，以便为网络工作站提供存储数据的服务。硬盘服务器将共享的硬盘空间划分成多个虚拟盘体，虚拟盘体可以分为3个部分：专用盘体、公用盘体与共享盘体。 早期的网络操作系统由于能够提供共享硬盘、共享打印机、电子邮件与通信服务等基本服务功能，因此在局域网中得到了广泛的应用。共享硬盘服务系统的缺点是：用户每次使用服务器硬盘时首先需要进行链接；那时用户需要自己使用DOS命令来建立专用盘体上的DOS文件目录结构，并且要求用户自己进行维护。因此，使用很不方便，系统效率较低，安全性也较差。 （4）文件服务器 基于文件服务的网络操作系统分为文件服务器部分和工作站软件部分。文件服务器具有分时系统文件管理的功能，提供网络用户访问文件、目录的并发控制和安全保密措施。因此，文件服务器应具备完善的文件管理功能，能够对全网实行统一的文件管理，各工作站用户可以不参与文件管理工作。文件服务器能为网络用户提供完善的数据、文件和目录服务。 （5）应用服务器 除了常用的文件服务、打印服务外，还有数据库服务器、通信服务器、Web服务器、域名服务器等各种应用服务器。 3.网络操作系统的基本功能（重点） （1）文件服务文件服务是最重要与最基本的网络服务功能。 （2）打印服务打印服务可以通过设置专门的打印服务器完成，或者由工作站或文件服务器来担任。 （3）数据库服务 （4）通信服务 （5）信息服务 （6）分布式服务 （7）网络管理服务 （8）InternetIntranet服务 例题：（2008年4月）关于网络操作系统的描述中，正确的是（） A）经历了由非对等结构向对等结构的演变 B）对等结构中各用户地位平等 C）对等结构中用户之间不能直接通信 D）对等结构中客户端和服务器端的软件不可以互换试题解析：根据对等结构的定义，所有联网结点的地位平等，安装在每个结点的操作系统软件相同，而网络操作系统经历了由对等结构向非对等结构的演变。所以本题选B。Windows网络操作系统四Windows网络操作系统 1.Windows的发展 lWindows31操作系统：在DOS环境中增加图形用户界面GUI。 lWindowsforWorkgroup操作系统：一种对等式结构的操作系统。 lWindowsNT3.1操作系统：非对等结构的网络操作系统，一种真正的32位操作系统。 lWindowsNT35：不仅降低了对微型计算机配置的要求，而且在网络性能、网络安全与网络管理等方面都有了很大的提高。 lWindows2000操作系统：括服务器版、高级服务器版、数据中心版和客户端版。Windows2000Server是服务器端的多用途网络操作系统，是以WindowsNTServer40为基础开发出来的，可为部门级工作组或中小型企业用户提供文件和打印、应用软件、Web与通信等各种服务。 lWindows2003操作系统、Windows2008操作系统等。 1.WindowsNT WindowsNT操作系统分为两个部分：其中，WindowsNTServer是服务器端软件；而WindowsNTWorkstation是客户端软件。域模型和工作组模型。 （1）域的概念（重点） WindowsNTServer操作系统以“域”(Domain)为单位实现对网络资源的集中管理。域中有主域控制器、备份域控制器和通服务器，它们都是运行WindowsNTServer操作系统的计算机。 主域控制器为域用户与用户组提供信息，备份域控制器的主要功能是提供系统容错，它保存着域用户与用户组信息的备份。 （2）特点 l内存与任务管理WindowsNTServer内部采用32位体系结构，使得应用程序访问的内存空间可达4GB。 l开放的体系结构允许用户同时使用不同的网络协议。内置的标准网络协议有：TCPIP协议；MWLink协议；NetBIOS的扩展用户接口(NetBEUI)；数据链路控制协议。 l内置管理通过操作系统内部的安全保密机制，使得网络管理人员可以为每个文件设置不同的访问权限，规定用户对服务器的操作权限与用户审计。 l集中式管理利用域与域信任关系实现对大型网络的管理。 l用户工作站管理通过用户描述文件，来对工作站用户的优先级、网络连接、程序组与用户注册进行管理。 （3）WindowsNT的优缺点 Microsoft公司的具有联网功能的真正32位操作系统，支持多种硬件平台，保留了受用户欢迎的Windows3x用户界面。 优点： l兼容性及可靠性 l便于安装及使用 l优良的安全性符合C2标准。 其缺点是：管理比较复杂，开发环境也不能令人满意。 2.Windows2000Server （1）Windows2000家族组成 包括Windows2000Professional、Windows2000Server、Windows2000AdvancedServer与Windows2000DatacenterServer等4个成员。其中，Windows2000Professional是运行于客户端的操作系统。Windows2000Server、Windows2000AdvancedServer与Windows2000DatacenterServer都是运行在服务器端的操作系统。 （2）Windows2000Server的特点 最重要的新功能之一是它的活动目录管理，活动目录包括两个方面：一个是目录，另一个是目录服务。通过活动目录，可以对用户与计算机、域、信任关系以及站点与服务进行管理。 （3）活动目录的逻辑结构（重点） 基本管理单位是域。域是安全边界，即域管理员只能管理域的内部，除非其他域赋予他管理权限，他才能够访问或者管理其他的域。 l每个域都有自己的安全策略以及它与其他域的安全信任关系； l活动目录采用树状的逻辑结构，若干个域可以构成一棵域树，若干棵域树可以构成域森林； l域模式的最大好处就是单一的网络登录能力，用户只要在域中有一个账户，就可以在整个网络中漫游； l活动目录服务把域又划分成组织单元(OU)； l在Windows2000网络中，所有的域控制器之间都是平等的关系，不再区分主域控制器与备份域控制器； lWindows2000Server不再划分全局组和本地组，组内可以包含任何用户和其他组账户。 3.WindowsServer2003 WindowsServer2003依据NET架构对NT技术做了实质性的改进。 lWindowsServer2003Web版 lWindowsServer2003标准版 lWindowsServer2003企业版 lWindowsServer2003数据中心版 WindowsServer2003提供了一个可靠的、高性能、高效、互连和集成的应用程序服务器解决方案。这是许多企业必须具备的关键网络业务。通过IIS(InternetInformationServices)60、NETFramework20和ASPNET等技术以及Microsoft的VisualStudio2005工具集的结合，可为各类企业提供所需要的、运行在Web应用平台上的应用服务器。 总之，WindowsServer2003为构建和运行增强安全性的网络应用程序提供了最佳平台。WindowSServer2003具有内置的高性能Web服务器、事务管理、Web服务、增强安全性的事件日志、消息队列，集成管理框架等集成技术和服务，为快速构建高性能的网络应用程序提供了强大的应用程序平台。 WindowsServer2003R2：以WindowsServer2003ServicePackl(SPl)所提供的增强的安全性、可靠性和性能为基础构建，有助于保护服务器的安全，并防御黑客的攻击。扩展了对本地和远程资源的连接和控制。由于实现了对企业中资源的增强管理和控制，降低了成本，提高了效率。 5.WindowsServer2008 （1）WindowsServer2008 WindowsServer2008有4个方面的创新性能： l虚拟化技术在操作系统与硬件之间，以一个角色(Role)的身份添加一个Hyper.V软件层，负责直接管理虚拟机的工作； l增强平台的可靠性通过服务器内核(ServerCore)、外壳(PowerShell)、WindowsDeploymentServices以及增强的联网与集群技术，为应用要求和工作负荷提供可靠的WindowsServer平台； l提高安全性为网络、数据和业务提供网络接入保护、联合权限管理以及只读的域控制器，增强了操作系统的安全性； l广泛适合的网络解决方案 （2）VisualStudio2008 Microsoft公司把VisualStudi02008定位为“下一代用户体验与Web平台”。 （3）SQLServer2008 SQLServer2008具有商务智能(BI)，可帮助用户对数据进行深入分析和挖掘，让数据为其业务运作提供更多决策支持。 例题：（2008年9月）关于Windows2000Server基本服务的描述中，错误的是 A）活动目录存储有关网络对象的信息 B）活动目录服务把域划分为组织单元 C）域控制器不区分主域控制器和备份域控制器 D）用户组分为全局组和本地组试题解析：Windows2000Server不再划分全局组和本地组，组内可以包含任何用户和其他组账户。所以本题应选D。NetWare网络操作系统五NetWare网络操作系统 1.NetWare操作系统的组成 以文件服务器为中心的，它主要由3个部分组成：文件服务器内核、工作站外壳与低层通信协议。 文件服务器内核负责对网络工作站网络服务请求的处理，完成以下几种网络服务与管理任务：内核进程管理；文件系统管理；安全保密管理；硬盘管理；系统容错管理；服务器与工作站的连接管理；网络监控。 网络服务器软件提供了文件与打印服务、数据库服务、通信服务、消息服务等功能。服务器与工作站之间的连接是通过通信软件与网卡、传输介质来实现的。通信软件包括网卡驱动程序及通信协议软件，在网络服务器与工作站、工作站与工作站之间建立通信连接。 工作站运行的重定向程序NetWareShell负责对用户命令进行解释。 NetWare2xx是适用于工作组环境的l6位网络操作系统。随着32位微型计算机的广泛使用，Novell公司很快推出了32位的网络操作系统NetWare3xx。 2.NetWare操作系统的特点 （1）NetWare的文件系统 在一个NetWare网络中，必须有一个或一个以上的文件服务器。文件服务器对网络文件的访问进行集中、高效的管理。访问一个文件的路径为：文件服务器名卷名：目录名子目录名文件名 （2）NetWare的用户类型 网络管理员、组管理员、网络操作员、普通网络用户。 1.NetWare的安全机制 NetWare操作系统提供了四级安全保密机制：注册安全性、用户信任者权限、最大信任者权限屏蔽、目录与文件属性。 2.NetWare的系统容错技术 系统容错技术主要是以下3种：三级容错机制、事务跟踪系统、UPS监控。 3.NetWare的优缺点 优点：强大的文件及打印服务能力；良好的兼容性及系统容错能力；比较完备的安全措施。 缺点：NetWare存在工作站资源无法直接共享、安装及维护管理比较复杂、多用户需同时获取文件及数据时会导致网络效率降低，以及服务器的运算功能没有得到充分发挥等缺点。 例题：（2008年4月）关于NetWare网络安全的描述中，错误的是（） A）提供了三级安全保密机制 B）限制非授权用户注册网络 C）保护应用程序不被复制、删除、修改或窃取 D）防止用户因误操作而删除或修改重要文件试题解析： NetWare操作系统提供了四级安全保密机制：注册安全性、用户信任者权限、最大信任者权限屏蔽、目录与文件属性。所以A选项是错误的。根据Netware操作系统的相关知识点，其他选项的描述都是正确的。UNIX网络操作系统六UNIX网络操作系统 长期以来，网络操作系统曾有老的三足鼎立之势：UNIX、NetWare和Windows。现在，网络操作系统新的三大阵营成为Windows、UNIX和Linux。 1.UNIX简述 1969年，贝尔实验室用汇编指令编写了UNIXVl。1973年，贝尔实验室用C语言重写了UNIX，成为UNIXV5。这是UNIX的重要转折点，使它具有其他系统所没有的优势，即可移植性。 2.UNIX特点 lUNIX系统是一个多用户、多任务的分时操作系统； lUNIX的系统结构可分为两大部分，一部分是操作系统的内核，另一部分是系统的外壳； lUNIX系统大部分是用C语言编写的，这使得系统易读、易修改、易移植； lUNIX提供了丰富的、经过精心挑选的系统调用，整个系统的实现十分紧凑、简洁； lUNIX提供了功能强大的可编程Shell语言，即外壳语言； lUNIX系统采用树状目录结构，具有良好的安全性、保密性和可维护性； lUNIX系统采用进程对换的内存管理机制和请求调页的存储管理方式，实现了虚拟存储管理，大大提高了内存的使用效率； lUNIX系统提供了多种通信机制，例如管道通信、软中断通信、消息通信。 3.Sun公司的Solaris操作系统 Solaris是Sun公司的UNIX操作系统，运行在使用Sun公司的RISC芯片的工作站和服务器上。Solaris系统的高性能使它成为Internet上使用最广泛的网络操作系统之一。 Solaris7系列产品是Sun公司用于网络计算的基本操作系统，是一种易安装、易管理和易配置的64位大型系统，硬件环境为Intel和SPARC系统，应用于工作组、数据中心和ISP的环境。针对不同的应用场合，其产品分为EasyAccessServer、EnterpriseServer和ISPServer三种服务器软件。 当前最新版本是SunSolarisl0系列。Solarisl0操作系统获得了广泛的业界支持，可在300多种系统平台上稳定运行。Solaris和Linux应用程序可同步运行。 4.IBM公司的AIX操作系统 AIX是IBM公司的UNIX操作系统，“深蓝”计算机就运行AIX操作系统。AIX5L通过C2级认证提供并全面使用了强大的行业标准安全技术和目录技术。 5.HP公司的HPUX操作系统 HPUX是HP公司的UNIX操作系统。HPUX的版本有l992年的第9版、l995年的第10版以及1997年的第11版。 例题：（2008年9月）关于Unix的描