计算机操作系统第8章网络操作系统ppt课件

1、清华大学出版社,计算机操作系统,刘 腾 红 编著,Computer Operating System,第8章 网络操作系统,要求学生掌握网络操作系统的功能和特 征，网络操作的系统结构，网络操作系 统的通信方式，网络操作系统的资源共 享，网络操作系统的服务软件，网络操 作系统的应用程序接口。,第8章 网络操作系统,8.1 概述 8.2网络操作系统的结构 8.3网络操作系统的通信 8.4资源共享 8.5服务软件 8.6应用程序接口,网络操作系统的设计不是完全独立的，与单 机系统不可分离。20世纪80年代随着个人计 算机的广泛应用以及局域网技术的创立与应 用,如何在各种机器之间共享资源成为人们研 究

2、的焦点. 网络操作系统可以为用户提供网 络接口、管理共享资源以及提供各种网络服 务，因此有人也将其称为网络管理系统。但 是，网络操作系统并非仅仅只有这些功能， 它是建立在单机操作系统之上的，因此也具 有一个单机操作系统的所有功能。,8.1 概述,NOS定义,通常将网络操作系统(Network Operating System，NOS)定义为：是在网络环境下，用户与网络资源之间的接口，是使网络上各计算机能方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供所需的各种服务软件和有关规程的集合，用以实现对网络资源的管理和控制。,网络操作系统的基本任务,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

3、能，完成网络共享系统资源的管理，并提供网络系统的安全性服务。同时在多个用户争用系统资源时，网络操作系统进行资源调剂管理。,8.1.1 网络操作系统的功能,网络操作系统除了具备单机操作系统所需的功能，如内存管理、CPU管理、输入输出管理、文件管理等外，还提供高效可靠的网络通讯能力以及提供多项网络服务功能，如远程管理、文件传输、电子邮件、远程打印等。,NOS对网络资源的管理功能：,1文件服务（File Service） 2打印服务（Print Service） 3数据库服务（Database Service） 4通信服务（Communication Service） 5信息服务（Message S

4、ervice） 6分布式服务（Distributed Service） 7网络管理服务（Network Management Service） 8Internet/Intranet服务（Internet/Intranet Service）,8.1.2网络操作系统的特征,(1)开放性 (2)一致性 (3) 并行性 (4)透明性 (5)可靠性 (6)安全性,网络操作系统的安全性表现在以下几个方面：,网络操作的安全性 用户身份验证 资源的存储控制 网络传输的安全性,8.2 网络操作系统的结构,网络操作系统与单机操作系统一样，其结构通常 由两部分组成：内核和核外部分。内核是操作系 统的核心；核外部分也

5、叫外壳，由一些实用程序 组成。网络操作系统主要用于管理共享资源。网 络操作系统软件既可以相等地分布在网络上的所 有节点，即对等式结构；也可以将主要部分驻留 在中心节点管理资源，为其他节点提供服务，称 为集中式结构。作为整个网络与用户的界面，网 络操作系统是整个网络的核心，它的结构决定了 网络上文件传输的方式及文件处理的效率。,8.2.1 网络操作系统结构设计的模式,操作系统结构设计的模式是指将操作系统所 提供的特性、服务及系统所执行的任务统一 成一体化的概括性框架。 NOS分为两种不同的机制。如果NOS软件相等地分布在网 络上的所有节点， 这种机制下的NOS称之为对等式网络操 作系统；如果NO

6、S的主要部分驻留在中心节点， 则称为集 中式NOS。集中式NOS下的中心节点称为服务器，使用由 中心节点所管理资源的应用称为客户。因此，集中式NOS 下的运行机制就是人们平常所谓的“客户服务器”方式。,网络操作系统结构设计的主要模式：,客户/服务器模式 如果NOS的主要部分驻留在中心节点， 则 称为集中式NOS。集中式NOS下的中心节点 计算机称为服务器，用于向其它节点提供数 据和服务；向服务器提出请求数据和服务的 计算机称为客户。因此，集中式NOS下的运 行机制就是人们平常所谓的“客户服务器” 方式。,客户/服务器模式下的操作系统,对等模式 在对等模式中，网络上任一节点机所拥有的资 源都作为

7、网络公用资源，可被其它节点机上的 网络用户共享。,对象模式 在对象模式中，通常用对象表示系统中的资源，如：进程、文件、内存块等都可看成对象。把具有相同特性的对象归纳为对象类，对象类是描述资源类型的。 网络操作系统Windows NT广泛使用对象来表示共享的系统资源。但在严格的意义下，Windows NT并不是一个面向对象的系统，Windows NT的大部分代码是用C语言编写的，这是因为C语言具有良好的可移植性，但它并不支持面向对象的结构。因此，Windows NT只能算是一个基于对象的系统。无论是面向对象还是基于对象的系统，都可以认为是采用对象模式来进行操作系统结构设计的。,8.2.2客户/服

8、务器模式下的网络操作系统的组成,1、工作站操作系统 工作站上配置操作系统的目的是： 1）工作站上的用户，可使用本地资源 并执行在本地可以处理的应用程序和 用户命令。 2）实现工作站上的用户与服务器的交 互。,2、服务器操作系统 在客户/服务器模式下的网络操作系统主要 指的就是服务器操作系统。位于网络服务器 上的操作系统的主要功能是： 1）管理服务器上的各种资源，如：处理机、存储器、I/O设备以及数据库等； 2）实现服务器与客户的通信； 3）提供各种网络服务； 4）提供网络安全管理。,8.2.3 客户/服务器模式的工作过程,在原语或系统调用命令中包含相应的参数。客户机遇服 务器之间的交互过程如下

9、: 客户机提出服务请求。 客户机上的网络软件把它装配成请求包(其中包含相应的参数)。 经过传输协议软件把请求包发送给服务器. 服务器上的传输协议软件接受到请求包后，对该请求包进行检查。如无错误，便将它提交给服务器方的网络软件进行处理 服务器方网络软件根据请求包中的请求，完成相应的处理或服务。并将结果装配成一个响应包。 通过传输协议把响应包发给客户机。 由客户的传输协议软件把收到的响应包交给客户的网络软件。 网络软件做适当的处理后提交给客户。,8.2.4 内核结构,操作系统的内核是对硬件的首次扩充，是实现操 作系统资源管理的基本功能。操作系统的内核具 有两方面的接口：一方面是内核与硬件的接口，

10、由一组驱动程序和一些基本例程组成；另一方面 是内核与Shell的接口，由一组系统调用组成。 网络操作系统中有两种内核组织形式：一种是强 内核（Monolithic Kernel），另一种是微内核 （Micro Kernel）。,微内核结构是一种新的结构,它体现了操作系统结构设计的新思想。微内核的设计目标是使操作系统的内核尽可能小，使其它所有的操作系统服务一般都放在核外用户级完成。微内核主要提供四种服务： 进程间的通信机制； 某些存储管理； 有限的低级进程管理和调度； 低级I/O。,微内核操作系统是具有微内核的操作系统。微内核的基本思想是良好的结构化、模块化，最小的公共服务。它作为一个必不可少的

11、核心，提供最基本、最必要的服务，其它服务都以服务器的形式建立在微内核上。如图8-3所示,微内核结构与强内核结构相比具有如下优点,1）开放性。 2）灵活性 3）可扩充性 当然，强内核也有一个潜在的优势，那就是陷入 内核要比向远程服务发送消息要快。但实际上， 这一优势并不存在，因为其它一些因素占支配地 位，而使消息传送时间可以忽略不计。操作系统 的发展趋势将是微内核占据统治地位。,8.3 网络操作系统的通信,网络中各节点之间的通信是所有信息交换 的基础，对于网络操作系统而言，对各节 点之间通信的支持是必须的。网络操作系 统中，基本上可分为两种类型的通信方式： 基于共享变量的通信方式和基于消息传递

12、的通信方式。,8.3.1基于共享变量的通信方式,基于共享变量的通信方式适用于网络 中各节点主机内各个进程间的通信，因为 各节点主机都有一个共享存储器可供节点 机内各个进程访问。在这种情况下与单机 操作系统中各个进程的通信相同。,基于共享变量的主要通信方式有： 1、进程间的同步与互斥 2、消息缓冲通信 3、信箱通信,8.3.2基于消息传递的通信方式,在计算机网络系统中，在各节点之间，一 般无共享存储器，因此不同节点机上的进 程之间普遍采用消息传递通信方式。 在基于消息传递的通信方式中，一个进程 发送一条消息，而另一个进程接收这条消 息。这种通信机制的核心成分是发送原语 和接收原语。,在发送原语中

13、，要指明发送的目的进程标识和发送的消 息。如：send(dest， socket_state state; long flags; struct proto_ops *ops; void *data; struct socket *conn; strcut socket *iconn; struct socket *next; struct wait_queue *wait; struct inode *inode; struct fasync_struct *fasync_list; struct file *file; ;,2、INET套接字层 INET套接字层是用于支持Internet地

14、址族的套接字层。它和 BSD套接字之间的接口通过Internet地址族套接字操作集实 现。如前所述，这些操作集实际是一组协议的操作例程。 网络的初始化过程中，这一操作集在BSD套接字层中注册， 并且和其他注册的地址族操作集一起保存在pops向量中。 BSD套接字层通过调用proto_ops结构中的相应函数执行任 务，例如，当应用程序给定INET地址族来创建BSD套接字 时，将利用INET套接字创建函数来执行这一任务。在每次 的套接字操作函数调用中，BSD套接字层向INET套接字层 传递socket数据结构来代表一个BSD套接字，但在INET套接 字层中，它利用自己的sock数据结构来代表该套接

15、字，因 此，这两个结构之间存在着链接关系，如图8-10所示。,8.7小结,网络操作系统（NOS，Network Operating System）是程序的组合，是在网络环境下， 用户与网络资源之间的接口，用以实现对 网络资源的管理和控制。它为网络用户提 供所需的各种服务的软件与协议的集合。,习题八,1、什么是网络操作系统？其主要功能是什么？ 2、简述网络操作系统的特点。 3、叙述强内核与微内核的含义，微内核提供哪些主要服 务？微内核结构与强内核结构相比具有哪些优点？ 4、什么叫操作系统结构设计的模式？网络操作系统结构 设计的主要模式有哪几种？ 5、在客户/服务器模式下，工作站配置操作系统的主要 目的是什么？ 6、在客户/服务器模式下，服务器上操作系统的主要功 能是什么？为实现此功能，服务器操作系统应配置哪些 软件？,7、简述网络操