[互联网]第6章网络操作系统与网络结构

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1、计算机网络基础（第2版）,第6章 网络操作系统与网络结构,2006-10,计算机网络基础 杜煜,2,操作系统概述,单机操作系统 作为计算机和用户之间的接口，为用户提供本机资源的手段； 由一些程序模块组成，管理和控制计算机系统中的硬件及软件资源； 合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强、使用方便的工作环境； 只为本地用户服务，不能满足网络环境的要求；,2006-10,计算机网络基础 杜煜,3,网络操作系统,网络操作系统 屏蔽本地资源与网络资源的差异； 作为网络用户和计算机网络的接口； 管理计算机的硬件和软件资源，如网卡、网络打印机、大容量外存等； 为用户提供文件共享

2、、打印共享等各种网络服务； 完成网络的共享资源管理、网络的安全管理； 网络操作系统的定义：“利用局域网低层所提供的数据传输功能，为网络用户提供局域网共享资源管理服务和其他网络服务功能的局域网系统软件”；,2006-10,计算机网络基础 杜煜,4,网络操作系统的特征,与硬件无关 广域网连接 支持多客户端和多用户 网络管理 系统容错 安全性和存取控制,2006-10,计算机网络基础 杜煜,5,网络操作系统的服务功能,文件服务 打印服务 数据库服务 通信服务 信息服务 目录服务 网络管理服务 Internet/Intranet服务,2006-10,计算机网络基础 杜煜,6,网络系统的结构及相关概念,

3、计算机网络有两种基本的网络结构类型： 对等网络； 基于服务器的网络； 从资源的分配和管理的角度来看，对等网络和基于服务器的网络最大的差异就在于共享网络资源是分散到网络的所有计算机上，还是使用集中的网络服务器。 对等网络采用分散管理的结构； 基于服务器的网络采用集中管理的结构。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,7,对等网络,网络上的计算机平等地进行通信。 每一台计算机都负责提供自己的资源（文件、目录、应用程序、打印机、调制解调器或传真卡等），供网络上的其他计算机使用。 每一台计算机还负责维护自己资源的安全性。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,8,对等网络的优点,对等网络的结构简单，网

4、络中对硬件的需求比较低。 由于对等网络中的资源被分布到许多计算机中，因此不需要高端服务器，节省了网络成本。 针对网络用户较少的网络，对等网络很容易安装和管理。 每一台机器都可以对本机的资源进行管理，如设置网络上其他用户可以访问的本地资源，以及设置访问密码等。管理网络的工作被分配给每台计算机的用户。 对等网络并不需要使用网络操作系统，只要每台计算机安装有支持对等连网功能的操作系统，就可以实现对等网络。 支持对等网络的操作系统有Windows 95/98、Windows NT Workstation/2000 Professional/XP等。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,9,对等网络的

5、缺点,用户计算机的性能受影响 网络的安全性无法保证 备份困难,2006-10,计算机网络基础 杜煜,10,基于服务器的网络,使用一台高性能的计算机（服务器）用于存储共享资源，并向用户计算机分发文件和信息。 网络资源由服务器集中管理，服务器控制数据、打印机以及客户机需要访问的其他资源，当客户机或工作站需要使用共享资源时，可以向服务器发出请求，要求服务器提供服务。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,11,基于服务器网络的优点,易于实现资源的管理和备份 具有良好的安全性 具有较好的性能 可靠性较高,2006-10,计算机网络基础 杜煜,12,网络服务器的种类,文件服务器 文件服务器主要提供共享的

6、硬盘来存储数据和应用程序，以便向客户机分发这些资源。当一台客户机需要使用文件服务器上的资源时，客户机首先将所需的文件复制到客户机本地，然后再对这些资源进行处理。在服务器上，不进行应用程序的处理，所有任务都在客户机本地进行。 应用服务器 在客户机和应用服务器上都运行有应用程序。客户机运行本地的程序，向服务器发出服务请求，要求服务器对某个数据进行处理，而服务器会将处理后的信息返送给客户机。通过这种方法，客户机几乎不处理信息，所有任务都由服务器处理。 数据库服务器。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,13,其他类型的服务器,邮件服务器 邮件服务器专为处理客户机的电子邮件需要而建立，为客户机提供发

7、送和接收电子邮件的环境。 Web服务器 Web服务器广泛应用于Internet和Intranet，用户通过客户机上的浏览器应用程序，浏览Web服务器上的信息。 通信服务器 通信服务器为处理远程用户拨号入网而建立。为安全起见，通信服务器应用程序通常放置在单独的服务器上。 视频服务器 视频服务器可以提供视频点播业务，同时支持多个视频流的单播或广播。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,14,服务器技术,多处理器技术 总线能力 内存 磁盘接口技术 容错技术 磁盘阵列技术 热插拨技术 双机热备份 服务器状态监视,2006-10,计算机网络基础 杜煜,15,多处理器技术,中央处理器（CPU）是决定服务

8、器性能好坏的重要因素之一。虽然服务器对其他组件的性能要求也很高，但处理器对于决定服务器的性能仍然是很重要的。服务器可以使用一个处理器或多个处理器运行 多处理器技术的类型 非对称多处理器AMP； 对称多处理器SMP； 对多处理器的选择 根据使用的网络操作系统； 根据服务器所完成的功能； CPU的种类 Intel、AMD、Cyrix等,2006-10,计算机网络基础 杜煜,16,总线和内存,服务器需要内部的高速总线来完成各种任务。 总线是计算机系统中的数据传送的“主干线路”，CPU、内存和其他的设备组件都连接到总线上。在某一时刻，服务器可能将大量的数据从磁盘传送到网卡、处理器、系统内存，并在处理完

9、数据后将其传送回磁盘。 内存分为三种 非奇偶校验RAM 奇偶校验RAM 带有错误检查和更正（ECC）的RAM,2006-10,计算机网络基础 杜煜,17,磁盘接口技术,计算机系统基本上采用两种硬盘接口，即EIDE（Enhanced Integrated Drive Electronics）和SCSI（Small Computer Systems Interface）。 SCSI系列标准： SCSI-1 SCSI-1是最基本的SCSI技术规范，它使用8位的数据带宽，以大约5Mbps的速度将数据读出或写入硬盘。由于SCSI技术的不断发展，使得SCSI-1基本上不再使用了。 SCSI-2 SCSI-

10、2扩展了SCSI技术规范，而且向SCSI添加了许多特性，还允许更快的SCSI连接。另外，SCSI-2 大大提高了不同SCSI设备制造商之间的SCSI兼容性。 FAST-SCSI FAST-SCSI使用了基本的SCSI-2技术规范，将SCSI总线的数据传输速度从5Mbps增加到10Mbps。FAST-SCSI也被称为“Fast NARROW-SCSI”。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,18,磁盘接口技术,SCSI系列标准 WIDE-SCSI WIDE-SCSI也是基于SCSI-2的技术，WIDE-SCSI将SCSI-2从8位增加到16位或32位的数据带宽。使用16位的WIDE-SCSI最

11、高可以达到20Mbps。 Ultra-SCSI Ultra-SCSI也被称为“SCSI-3”，它将SCSI总线的数据传输速度增加到20Mbps。使用8位的总线时，Ultra-SCSI可以达到20Mbps的速度。使用16位总线时，速度可以提高到40Mbps。 Ultra2-SCSI Ultra2-SCSI是SCSI标准的另一个发展，Ultra2-SCSI 使Ultra-SCSI 的性能再次提高。Ultra2-SCSI 系统使用16位的总线，速度可达到80Mbps。 Ultra3-SCSI Ultra3-SCSI使得Ultra2-SCSI 的性能再一次提高，达到了160Mbps的速度。,2006-

12、10,计算机网络基础 杜煜,19,容错技术,容错是指在硬件或软件出现故障时，仍能完成处理和运算，不降低系统性能，即用冗余的资源使计算机具有容忍故障的能力，容错技术可分为： 软件容错 采用多处理器和具有容错功能的操作系统来实现容错。 硬件容错 由于硬件成本不断下降，而软件成本不断升高，因此硬件容错技术的应用越来越普遍。 硬件容错系统应具有的特性为： 使用双总线体系结构，确保系统的某一部分发生故障时仍能运行，不降低系统性能； 冗余CPU、内存、通信子系统、磁盘、电源等，确保这些关键部件的可靠性； 自动故障检测，以及故障部件的隔离和更换。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,20,磁盘阵列技术,磁

13、盘阵列（Disk Array）是由一个硬盘控制器来控制多个硬盘的相互连接，使多个硬盘的读写同步，以减少错误，提高效率和可靠性的技术。 RAID（Redundant Array of Inexpensive Disks）表示的是廉价磁盘冗余阵列，是磁盘阵列技术标准，RAID采用冗余的硬盘来对信息进行冗余保存，从而提高磁盘系统的可靠性。如果某个硬盘发生故障，则可以通过保存在其他硬盘上的冗余信息恢复故障硬盘的信息。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,21,RAID技术,RAID 0 RAID 0采用数据分割技术，将所有硬盘构成一个磁盘阵列，可以同时对多个硬盘进行读写操作； RAID 0阵列将数据

14、分成多个数据块，并将数据分块分布在两个或更多的硬盘上。 RAID 0阵列中的一个驱动器出错将会导致所有硬盘上的数据全部丢失，因此可靠性最差。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,22,RAID技术,RAID 1 RAID 1不采用将数据分块存储在多个硬盘上的方法，而是采用磁盘镜像技术。 使用两个硬盘，并且将一个硬盘的内容同步复制到另一个硬盘上。如果其中一个硬盘出现故障，另一个硬盘将继续正常工作。 RAID 1的可靠性较高，但硬盘的使用效率较低。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,23,RAID技术,RAID 3 RAID 3采用数据交错存储技术。RAID 3在多个数据磁盘上分块分布数据，

15、然后对各个数据磁盘上存储的所有数据使用异或操作，以产生一个校验数据（ECC数据），并将这个数据存储到一个校验硬盘（ECC硬盘）。如果其中一个存储数据的硬盘发生故障，导致数据出错或丢失，那么RAID 3先读出其余硬盘上的数据，再读出ECC硬盘上的校验数据，就可以恢复出错或丢失的数据。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,24,RAID技术,RAID 5 RAID 5对RAID3技术进行了改进，除了保持分块存储数据的功能外，RAID 5将校验数据存放在所有的硬盘中。 RAID 5的优点是不必依赖一个ECC驱动器来进行所有写操作，所有硬盘都共享ECC工作，因此RAlD 5的性能要比RAID 3稍高

16、一些，如果任何一个硬盘出现故障，可以将其替换，且数据也能够恢复。 RAID5能够将三至三十二个硬盘组合到一个阵列中。,2006-10,计算机网络基础 杜煜,25,服务器集群技术,服务器镜像技术 通过软件或磁盘镜像卡（RAID1卡）将两台服务器的硬盘做镜像。其中，一台服务器被指定为主服务器，另一台为从服务器。 高可用集群技术 将网络中的两台或多台服务器通过集群技术连接起来，集群节点中的每台服务器各自运行不同的应用，具有自己的广播地址，不但为用户提供服务，而且还要监测其他服务器的运行状态，并为指定服务器提供热备份作用。 容错集群技术,2006-10,计算机网络基础 杜煜,26,其他服务器技术,热插拨技术 大多数服务器都支持热插拨技术的组件（热插拨硬盘、热插拨电源和热插拨风扇等），它们可以在系统保持运行的同时被替换。 双机热备份 双机热备份是指在系统使用两台或多台服务器，其中一台主用，另外的备用，而且这些服务器都处于正常运行状态，如果主用服务器发生故障，则可自动启动备用服务器。 服务器状态监视 大多数服务器可以监视内部组件，并预先发出可能会出现问题的警告。高端的服务器通常可以监视以下情况：