Системы. Аппаратное обеспечение является основой ИВС и определяет вычислительную мощность ИВС в целом

Аппаратное обеспечение

Аппаратное обеспечение является основой ИВС и определяет вычислительную мощность ИВС в целом. Все аппаратное обеспечение можно разделить на вычислительные установки, кабельное, канало- и сетеобразуюшее, периферийное и дополнительное оборудование.

Вычислительные установки (далее ВУ) служат для выполнения основных вычислительных задач, т.е. задач по хранению и обработке информации. Вычислительные установки можно разделить на две большие группы: серверы и рабочие станции.

Сервер (Server) — это вычислительная установка, которая служит преимущественно для совместного использования его информационно-вычислительных ресурсов, к которым относятся, прежде всего, центральный процессор или процессоры (например, если это SMP-система), оперативная и внешняя память (прежде всего, жесткие диски).

Основные требования к современному серверу:

1. Масштабируемость (Scalability) — возможность наращивания мощности ВУ (количество и быстродействие процессоров, объем оперативной и внешней памяти) для пропорционального увеличения скорости и плотности (определенное количество запросов в единицу времени) обработки запросов, а также объемов хранимой информации.

Аппаратное обеспечение

2. Отказоустойчивость (Intolerance) — возможность системы полностью восстанавливать свою работоспособность при аппаратных сбоях и высокая доступность (High Level of Availability) — возможность системы продолжать обслуживание запросов при аппаратных сбоях. Обеспечивается дублированием (Duplexing) основных аппаратных компонентов ВУ, чаше всего выходящих из строя (обычно имеющих механические части, а также избыточностью (Redundancy) хранящейся информации.

3. Управляемость (Manageability) — возможность удаленного управления, сбора сведений о работе подсистем сервера. Обеспечивается специальными программно-аппаратными комплексами, разрабатываемыми и поставляемыми производителями серверов.

Для обеспечения отказоустойчивости и высокой доступности в современных серверах используются следующие технологии и компоненты:

• горячая замена компонент (Hot Swapping) — позволяет менять компоненты аппаратного обеспечения, не отключая электропитания от ВУ. Есть решения для жестких дисков, источников питания, вентиляторов и плат расширения;

• ОЗУ с хранением избыточной информации;

• память с паритетом (Parity Checking) — обеспечивается обнаружение однократных ошибок в ОЗУ;

• ЕСС-память (Enhanced Correction Code - улучшенный код коррекции), обеспечивается исправление однократных ошибок и обнаружение двукратных ошибок в ОЗУ;

• Массивы независимых резервных дисков (Redundant

Классификация RAID по способу исполнения:

1. Аппаратный RAID. Существует две реализации:

• в виде хост-адаптера - вместо SCSI-адаптера шина со SCSI-дисками подключается к RAID-адаптеру;

• SCSI-to-SCSI — такой RAID является обычным SCSI-устройством с точки зрения SCSI-адаптера, при этом можно органи-зовать более емкую внешнюю память, являющуюся отказоустойчивой.

2. Программный RAID. Реализуется системным ПО на

уровне ядра ОС.

Классификация по принципу функционирования:

1. RAID0 - разделение;

2. RAID1 — зеркалирование (дублирование) данных;

3. RAID4 - разделение данных с избыточностью (с выделенным диском четности);

4. RAID5 — разделение данных с избыточностью (с равноправными дисками, т.е. информация о четности размыта по дискам).

Кластерные технологии (Clustering).

Кластер - это объединение двух и более ВУ (точнее, пары «процессор + оперативная память»), называемых узлами кластера, для работы с обшей внешней памятью. При выходе из строя одного из узлов кластера, остальные узлы кластера берут на себя нагрузку по обслуживанию клиентских подключении. Для клиентов кластер выглядит как один узел сети.

Рабочая станция (Workstation) — это вычислительная установка, которая преимущественно используется как индивидуальное рабочее место пользователя ИВС и служит точкой входа в ИВС.

Основные требования к рабочей станции:

1. Удобство работы (Convenience) — обеспечивается прежде всего установкой и поддержкой высокоскоростной графической подсистемой ввода-вывода (графическая плата, монитор, мышь).

2. Управляемость (Managability) — обеспечивается ПО, разрабатываемым и поставляемым производителями рабочих станций, а также

Кабельное оборудование

Кабельное оборудование (кабельная система) представляет собой физическую среду, которая связывает воедино разрозненные ВУ и другое оборудование ИВС. Кабельное оборудование представлено кабелями различных типов, а также специальными розетками и вилками для подключения кабельных сегментов друг к другу н к сетевому оборудованию.

Распространенные типы кабелей:

1. Коаксиальный кабель (Coaxial Cable) — представляет собой изолированную медную жилу, помещенную в медную оплетку, покрытую гибкой изоляционной оболочкой.

Кабель на основе «витых пар» (Twisted Pairs Cable) — представляет собой изолированные медные провода, попарно скрученные и заключенные в гибкую оболочку. Существует неизолированный (UTP) н изолированный (STP) варианты данного типа кабеля. В последнем случае скрученные пары проводов заключаются в медную оплетку, которая заземляется. Характеризуется так называемой категорией, в частности, для сетей на базе технологии Ethernet допускается использование кабеля категории 3 и выше. С кабелем данного типа используются вилки и розетки стандарта RJ-45. Используется для построения сети по топологии «звезда».

Оптоволоконный кабель (Fiber Optical Cable) — представляет собой стеклянную жилу (световод), заключенную в гибкую оболочку. Используется для построения сети по топологии «точка-точка». Применяется для построения магистралей, т.е. создания каналов связи между удаленными частями сети, а также для подключения серверов.

Существуют две разновидности данного кабеля:

• многомодовый — допускается передача нескольких пучков света — «мод» — по одному световоду, при этом обеспечивается дальность связи до 2 км:

• одномодовый — вследствие меньшего диаметра световода возможна передача только одного пучка света, при этом обеспечивается дальность связи до 80 км (теоретически возможная).

Сетевое оборудование

Канало- и сетеобразующее оборудование (или просто «сетевое оборудование») - это оборудование для сопряжения кабельной системы ИВС с ВУ, а также различных частей кабельной системы. Каналообразующее оборудование обеспечивает функции канального уровня модели OSI для организации сети, а сетеобразующее -функции канального и сетевого уровня модели OSI.

Сетевое оборудование можно разделить на две группы:

- Оконечное оборудование - сетевые платы и модемы, которые устанавливаются в ВУ и обеспечивают подключение ВУ к сети.

- Коммутационное оборудование - концентраторы, мосты и коммутаторы, маршрутизаторы, которые служат для связи частей кабельной системы в единую сетевую инфраструктуру.

Периферийное оборудование

Периферийное оборудование — это оборудование, расширяющее функциональные возможности ВУ (прежде всего функциями ввода, вывода). Периферийное оборудование подключается прямо к ВУ посредством специализированных интерфейсов, либо посредством канало- и сетеобразующего оборудования. Включает мониторы, клавиатуры, мыши, принтеры, сканеры, дисковые массивы и т. д.

Дополнительное оборудование

Дополнительное оборудование — оборудование, необходимое для более эффективной и надежной работы основного оборудования ИВС. Включает прежде всего источники бесперебойного питания (далее ИБП), а также анализаторы сети, датчики состояния окружающей среды и т.п.

Существуют два подхода к защите оборудования от неисправностей электропитания, предусматривающих использование ИБП:

Централизованный подход — все компьютерное оборудование подключено к одному мощному ИБП. который постоянно работает и обеспечивает это оборудование электропитанием в течение достаточно продолжительного периода времени в случае сбоев. Подход на основе распределенной схемы защиты электропитания — каждый узел сети (рабочая станция, сервер, маршрутизатор и т.д.) подключается при необходимости к отдельному ИБП, который и обеспечивает некоторое время работу узла сети в случае сбоев в электропитании.

Программное обеспечение

Программное обеспечение (Software) служит посредником между аппаратным обеспечением ИВС и пользователем ИВС при доступе последнего к ресурсам ИВС и выполнении различных информационно-вычислительных задач.

Деление по функциональным возможностям:

1) Серверная операционная система (далее СОС) —хранится на дисках сервера и выполняется на процессоре(-ах) сервера, обслуживая другие информационно-вычислительные задачи (СУБД, почтовая система и т.д.). В зависимости от производителя и версии СОС обладает различной функциональностью и возможностями.

2) Клиентская операционная система (далее КОС) — хранится на дисках рабочей станции (или на дисках сервера), выполняется на процессоре рабочей станции, обеспечивая пользователю ИВС базовый интерфейс (средство взаимодействия) для доступа к ресурсам

ИВС. Также может обслуживать дополнительные задачи.

3) Система управления базами данных (далее СУБД) — служит для эффективного хранения и обработки большого объема упорядоченной определенным способом информации. На сегодняшний день чаше всего используются СУБД, поддерживающие реляционную модель хранения данных.

4) Почтовая система — служит для взаимодействия пользователей ИВС посредством самой ИВС, аналог обычной почты, реализованный в электронном виде. Система групповой работы (Groupware) — более совершенное средство взаимодействия пользователей, позволяет упорядочить и формализовать обмен сообщениями.

5) Средства обеспечения взаимодействия с Internet/Intranet— работа пользователей в ИВС на базе ГВС предполагает на сегодня работу в Internet. Intranet— ИВС предприятия, использующая средства Internet для транспортировки своих информационных потоков

между разбросанными по земному шару частями ИВС.

6) ПО для обеспечения прикладных сервисов — серверы WWW. FTP, SMTP/POP3 и т.п.

7) ПО для получения доступа к прикладным сервисам — броузеры Интернет, FTP-клиенты, РОРЗ-клиенты.

8) ПО на границе ЛВС/ГВС для обеспечения

безопасности корпоративных сетей — брандмауэры (Firewalls), прокси-серверы (Proxy), шлюзы (Gateways), туннели (Tunnels).

9) Средства сетевого и системного управления.

Администратору большой ИВС требуется специальный инструментарий, позволяющий легко выполнять задачи по администрированию, сопровождению и управлению

частями и компонентами ИВС.

10) Прикладное ПО — не связанное напрямую с ресурсами ИВС ПО. Служит для решения задач прикладной области: работа в офисе, автоматизация работы бухгалтерии, графическое макетирование и издательская деятельность и т.п.

11) Дополнительное ПО — облегчающее и делающее более удобной работу пользователей ИВС.

Деление ПО на системное и прикладное:

Системное ПО — служит для выполнения задач по обслуживанию ИВС, прежде всего ее аппаратного обеспечения. К системному ПО относится большая часть программных компонент в составе ОС, а также различное ПО для обслуживания аппаратного обеспечения ИВС: ПО для резервного копирования, ПО для настройки сетевого оборудования и т.д.

Прикладное ПО - служит для выполнения информационно-вычислительных задач, решаемых обычными пользователями ИВС. К прикладному ПО относятся СУБД, почтовая система, программные пакеты для работы в офисе и т.д.

Деление ПО по месту выполнения:

Серверное ПО — выполняющееся как один и более процессов на ВУ, выполняющей роль сервера.

Клиентское ПО — выполняющееся как один и более процессов на ВУ. выполняющей роль рабочей станции.

Клиент-серверное ПО — распределенное ПО, выполняющееся как два и более процесса на двух и более ВУ.

Современное ПО не является монолитным и чаще всего строится по модульному принципу на основе уровневой архитектуры. В современном ПО можно выделить следующие основные уровни (или слои):

1) Уровень представления информации (уровень интерфейса с пользователем) — является передним краем приложения (FrantEnd), обращенным к пользователям. На этом уровне реализуется ввод информации для последующей обработки функциональными блоками и вывод обработанной информации. На сегодняшний день этот уровень чаще всего реализуется через функции программного интерфейса ОС, реализующие работу с примитивами графического интерфейса (например, Windows GDI API): окна, меню, панели инструментов, кнопки.

2) Уровень бизнес-правил (функциональный уровень) — является функциональной частью приложения и отвечает за проверку на допустимость, обработку и преобразование информации. На сегодняшний день налицо тенденция распределять слой бизнес-правил по нескольким ВУ.

3) Уровень именования и идентификации — отвечает за именование и идентификацию информационных ресурсов, а также аутентификацию пользователей в рамках программной системы. Данный уровень может использовать внешнюю службу именования и идентификации ресурсов и пользователей (например, службу справочника в составе серверной ОС).

4) Уровень безопасности — отвечает за разграничение прав доступа пользователей и проверку полномочий при доступе к информационным ресурсам через уровень представления. Данный уровень тесно взаимодействует с уровнем именования и

идентификации, поэтому также может использовать внешнюю службу для обеспечения безопасности.

5) Уровень оптимизации — выполняет анализ занятости вычислительных ресурсов и оптимально перераспределяет вычислительную и т.п. (см. выше рассмотренные уровни) нагрузку по доступным приложению ВУ.

6) Уровень хранения и извлечения информации — является базовой и наиболее удаленной от пользователей частью приложения, обращенной к ресурсам ВУ (BackEnd), обеспечивает эффективные структуры хранения введенной через приложение информации, а также алгоритмы извлечения информации для последующей обработки и отображения. Может использовать внешнюю СУБД либо самостоятельно реализовывать вышеуказанные структуры н алгоритмы (например, файловая система в составе ОС).

На сегодняшний день программное обеспечение разрабатывается на основе нескольких моделей вычислений в зависимости от места реализации тех или иных уровней приложения:

Локализованная и централизованная модель вычислений — обработка и хранение данных осуществляется на одной ВУ. На основе этой модели реализуется большинство примеров современного прикладного ПО, некоторые почтовые системы и т.д.

Модель вычислений на основе файлового хранилища — разновидность локальной модели вычислений, только данные хранятся не на локальном диске ВУ, а на файловом сервере.

Распределенная модель вычислений — обработка и хранение данных осуществляется на двух и более ВУ. Наиболее яркими и распространенными на сегодняшний день разновидностями являются:

• Клиент-серверная модель. Такая модель вычислений реализована в современных СУБД с поддержкой SQL, также в современных почтовых системах и ПО групповой работы. С использованием этой модели работает большинство служб сетевых ОС, имеются

успешные попытки встраивания этой модели вычислений в ОС для выполнения прикладного ПО.

• Модель на основе сервера приложений/монитора транзакций — реализуется пока ограниченно, чаше для доступа к ресурсам обычных клиент-серверных приложений через Web-интерфейс. Также есть попытки встраивания в ОС.

ПО, реализующее распределенную модель вычислений, называется распределенным ПО. В составе распределенного ПО должен быть реализован уровень взаимодействия — дополнительный уровень, который обеспечивает взаимодействие программных

компонент, выполняющихся на разных ВУ.

Операционная система

Сетевые и персональные ОС

С точки зрения готовности для работы в сети ОС делятся на сетевые (серверные и клиентские) и несетевые (персональные).

Серверная ОС позволяет предоставить ресурсы ВУ для совместного использования (сетевые ресурсы).

Клиентская ОС позволяет выдавать запросы на использование сетевых ресурсов.

Чаше всего под сетевой ОС подразумевается именно серверная ОС.

Клиент-серверные и одноранговые ОС

Клиент-серверная (Client/Server) — в сети явно выделяются ВУ, выполняющие роль серверов, и ВУ, выполняющие роль клиентов или рабочих станций. На сервере устанавливается только серверный компонент сетевого ПО, а на рабочей станции - только клиентский компонент сетевого ПО.

Одноранговая (Peer-Jo-Peer) — в сети не выделяются ВУ выполняющие определенные функции. На одной и той же ВУ может быть запущена как служба редиректора, так и служба сервиса прикладного уровня.

ОС для рабочих групп и масштаба предприятия

Архитектура для работы в рабочих группах (Workgroup Computing) — данная архитектура предполагает выделение для каждого подразделения своего сервера, обслуживающего процессы регистрации и аутентификации. Связь между серверами на уровне БД учетных записей не поддерживается.

Архитектура для работы в сети масштаба предприятия (Network Enterprise Computing) — данная архитектура предполагает наличие единой службы регистрации и аутентификации в сети предприятия. Служба регистрации и аутентификации должна отражать организационную структуру предприятия.

Требования к серверной ОС

Сегодня к СОС предъявляются дополнительные требования:

- наличие высокопроизводительной службы для

совместного использования файлов и принтеров;

- поддержка многочисленных клиентских сред (DOS.

OS/2, Windows. Mac. UNIX); S возможность обслуживать сложную сеть масштаба

предприятия (архитектура Enterprise Computing);

- совместимость с различными программными и аппаратными средствами, аппаратная

независимость;

Требования к серверной ОС

- обеспечение информационной безопасности;

- тесная интеграция с Internet;

- открытость и поддержка со стороны третьих фирм -производителен ПО.

- масштабируемость, отказоустойчивость и управляемость — традиционные требования к

серверным компонентам ИВС (как программным, так и аппаратным).

Функции серверной ОС

- обеспечение возможности совместного использования файлов и принтеров — файлы, каталоги, расположенные на дисках сервера, и принтеры, подключенные к серверу, используются многими пользователями;

- обеспечение прозрачного доступа к совместно использующимся ресурсам из разных клиентских сред;

- поддержка большого количества пользователей за счет службы справочника, обеспечение возможности однократной регистрации в системе в противовес отдельной регистрации в каждой системе и/или сетевой службе;

- возможность автоматического обнаружения и регистрации новых устройств и средств расширения автоматическая настройка ОС при появлении новых вычислительных ресурсов (память, процессоры, диски);

_ встроенные средства шифрования с использованием технологии сертификатов:

- поддержка средств архивирования и резервного копирования данных;

- поддержка служб работы в Internet (WWW, FTP, Java).

Службы серверной ОС

- Служба для совместного использования ресурсов

файловой системы;

- Служба для совместного использования принтеров;

- Служба справочника;

- Служба безопасности;

- Служба аудита и журналирования;

- Служба архивирования и резервного копирования;

- Службы для обеспечения работы в Internet.

1. Служба для совместного использования ресурсов файловой системы.

Обеспечивает совместное использование дискового пространства. ВУ с установленной и запущенной службой для совместного использования ресурсов файловой системы (FS) называется файловым сервером. Может поддерживать одну и более FS в составе серверной ОС (Windows NT: FAT, NTFS; Netware: TurboFAT).

В зависимости от производителя и версии ОС в совместное использование предоставляются все ресурсы FS (NetWare), либо только часть ресурсов (Windows NT. OS/2 LAN Server), при этом на администратора возлагается обязанность по разделению сетевых ресурсов.

2. Служба для совместного использования принтеров.

Эта служба обеспечивает совместное использование принтеров, подключенных локально к ВУ, а также к сетевым принтерам с других ВУ. ВУ с установленной и запушенной службой для совместного использования принтеров называется сервером печати. Для поддержки различных клиентских сред обеспечивается возможность прозрачного доступа к услугам сервера печати в соответствии с теми стандартами, которые приняты в соответствующих средах.

3. Служба справочника

Служба справочника обеспечивает идентификацию информационно-вычислительных ресурсов, регистрацию и аутентификацию пользователей в системе, поддерживает базу данных учетных записей. Служба тесно взаимодействует со службой безопасности.

На сегодняшний день служба справочника является одной из основных служб ОС, обеспечивающих эффективное построение ИВС и управление ресурсами ИВС.

Требования к службе справочника:

- единая процедура входа в сеть - пройдя один раз процедуру аутентификации, пользователь должен получить возможность доступа ко всем ресурсам сети, на которые он имеет право доступа.

- единая база данных для хранения информации как о физических, так и о логических ресурсах сети / иерархическая логическая структура, отражающая организационную структуру подразделений предприятия: а также логическую структуру ИВС

- одна утилита для управления всеми ресурсами ИВС S масштабируемость - разбиение базы данных на части позволяет распределять БД службы справочника по серверам сети

и выравнивать нагрузку на серверы при росте количества объектов в БД

- надежность - возможность дублирования (тиражирования) частей базы данных службы справочника / различные программно-аппаратные платформы

Служба безопасности

Отвечает за управляемый доступ к ресурсам ВУ, а также к другим службам ОС. Основной задачей является защита информации от несанкционированного доступа, что предполагает, прежде всего, возможность присваивания пользователям определяемых

администратором прав доступа к ресурсам.

Выполнение функций обеспечивается:

- списками управления доступом к защищенным ресурсам;

- проверкой прав доступа (авторизацией);

- управляемой реакцией/ шифрованием информации;

- системными политиками.

Служба аудита и журналирования

Идея контроля использования ресурсов системы хорошо известна еще со времен больших ЭВМ. К сожалению, в составе операционных систем поставляются средства аудита только начального уровня. Однако существуют программные продукты производства третьих фирм, обеспечивающие более полное выполнение функций контроля и журналирования.

Функции службы контроля и журналирования:

- тесное взаимодействие с основными службами серверной ОС для получения в реальном масштабе времени информации о событиях, происходящих в системе;

- поддержка БД журнала службы контроля для оперативного документирования происходящих событий с возможностью фильтрации имеющихся записей по определенному условию;

- возможность независимого управления службой для проведения внешнего контроля.

Контроль может вестись на нескольких уровнях:

1. Аппаратный уровень — сбор и отслеживание изменений в конфигурации серверов.

2. Уровень основных служб ОС - сбор сведений о настройках ОС, контроль запуска драйверов и основных служб, контроль использования информационно-вычислительных ресурсов.

3. Уровень службы безопасности — сбор сведении о событиях безопасности.

4. Уровень приложений (включая некоторые службы ОС) — сбор сведений о функционировании приложений (запуск, изменение параметров, завершение работы).

Служба архивирования и резервного копирования

Архивирование заключается в выполнении сжатия данных, хранящихся на дисках сервера, с целью уменьшения объема пространства, занимаемого данными. В состав современных серверных ОС входят средства автоматического, либо ручного архивирования редко использующихся ресурсов файловой системы.

Резервное копирование заключается в создании на съемных носителях частичных или полных копий данных, хранящихся на дисках сервера. Современные серверные ОС имеют встроенные средства резервного копирования, поддерживающие различные устройства и носители.

Варианты выполнения резервного копирования:

1. Полное копирование — на съемном носителе создается полная копня данных.

2. Инкрементное копирование — стачала выполняется полное копирование, затем на каждом следующем шаге резервного копирования выполняется запись изменений, произошедших в данных со времени последнего резервного копирования.

3. Дифференциальное копирование — сначала выполняется полное копирование, затем на каждом следующем шаге выполняется запись изменений, произошедших в данных со времени полного копирования, т.е. происходит накопление изменений в данных.

Требования к службе архивирования и резервного копирования:

- автоматическая поддержка различных вариантов резервного копирования;

- наличие агентов для копирования данных с различных ВУ ;

- наличие или возможность подключения агентов для on-line резервного копирования данных, хранящихся в СУБД и других серверных приложениях;

- поддержка различных аппаратных и программных платформ;

- возможность создания системного диска для восстановления информации на дисках ВУ после механических сбоев;

- поддержка заданий, расписаний для автоматического выполнения заданий;

- поддержка режимов частичного и полного восстановления информации.

Службы для обеспечения работы в Internet

Многие современные сетевые ОС имеют встроенные средства поддержки служб Internet. Системы UNIX изначально основывались на протоколах Internet, поэтому поддержка Internet интегрирована в них наиболее полно.

Все современные сетевые ОС поставляются со встроенными средствами для работы в Internet.

Дополнительное ПО, расширяющее функции основных служб ОС

Не все службы, даже основные, имеющиеся в стандартной поставке различных версий серверных ОС, функционально идентичны. Поэтому для обеспечения некоторых функций приходится задействовать дополнительное ПО, расширяющее и дополняющее функциональность, обеспечиваемую службами, входящими в поставку ОС.

ВУ с установленным и запушенным серверным или клиент-серверным ПО, обеспечивающим дополнительные функции, называется сервером приложений.

Функции администратора серверной ОС

1. Установка и настройка серверной ОС:

>• Установка программных файлов ОС на ВУ в роли сервера.

> Создание и поддержка томов файловой системы, в том числе для целей совместного использования ресурсов файловой системы.

> Установка и настройка основных и дополнительных служб ОС.

2. Сопровождение серверной ОС:

> Управление объектами службы справочника, в том числе учетными записями пользователей.

> Обеспечение безопасного доступа пользователей к совместно использующимся ресурсам.

> Обеспечение надежности ресурсов файловой системы и выполнение их резервного копирования.

> Контроль работы серверной ОС и ее служб, включая контроль доступа к ресурсам.

> Подключение пользователей и настройка рабочей среды пользователей.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 197; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!