Определение сетевых операционных систем

Сетевая операционная система в учебной литературе определяется как операционная система отдельного компьютера, способного работать в сети. Это определение не отличается полнотой и точностью, а также не отражает современную ситуацию развития операционных систем, так как вопрос присоединения компьютера к сети на сегодняшний день не считается главной задачей. Основой функциональности сетевой операционной системы является не сам факт присоединения компьютера к сети, а предоставление различных услуг пользователям сети. Операционные же системы, которые могут предоставить только одну услугу присоединения компьютера к сети, корректнее было бы назвать «операционными системами с поддержкой сети», поскольку они обладают минимальным набором функциональных компонентов [20].

Рассмотрим подробнее функциональные компоненты операционной системы (рис. 1.2).

Рис 1.2 – Функциональные компоненты операционной системы,
достаточные для присоединения компьютера в сеть

Средства управления локальными ресурсами компьютера реализуют все функции операционной системы автономного компьютера (распределение оперативной памяти между процессами, планирование и диспетчеризацию процессов, управление внешней памятью, интерфейс с пользователем и т. д.);

Сетевые средства, в свою очередь, можно разделить на три компонента:

1) средства предоставления локальных ресурсов и услуг в общее пользование – серверная часть операционной системы;

2) средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам – клиентская часть операционной системы;

3) транспортные средства операционной системы, которые совместно с коммуникационной системой обеспечивают передачу сообщений между компьютерами сети.

Следовательно, упрощенно сетевое взаимодействие двух компьютеров сводится к взаимодействию сетевых средств их операционных систем. Работа операционной системы в сети происходит следующим образом. Предположим, что пользователь компьютера А решил разместить свой файл на диске другого компьютера сети – компьютера В. Для этого он дает соответствующую команду. Программный модуль операционной системы, отвечающий за интерфейс с пользователем, принимает эту команду и передает ее клиентской части операционной системы компьютера А.

Клиентская часть операционной системы не может получить непосредственный доступ к ресурсам другого компьютера – в данном случае к дискам и файлам компьютера В. Она может только «попросить» об этом серверную часть операционной системы, работающую на том компьютере, которому принадлежат эти ресурсы. Эти «просьбы» выражаются в виде сообщений, передаваемых по сети. Сообщения могут содержать не только команды на выполнение некоторых действий, но и собственно данные, например содержимое некоторого файла.

Управляют передачей сообщений между клиентской и серверными частями по коммуникационной системе сети транспортные средства операционной системы. Эти средства выполняют такие функции, как формирование сообщений, разбиение сообщения на части, организация надежной доставки сообщений, определение маршрута в сложной сети и т. д. Правила взаимодействия компьютеров при передаче сообщений по сети фиксируются в коммуникационных протоколах. Чтобы два компьютера смогли обмениваться сообщениями по сети, транспортные средства их операционных систем должны поддерживать некоторый общий набор коммуникационных протоколов. Коммуникационные протоколы переносят сообщения клиентских и серверных частей операционной системы по сети, не вникая в их содержание.

На стороне компьютера В, на диске которого пользователь хочет разместить свой файл, должна работать серверная часть операционной системы, постоянно ожидающая прихода запросов из сети на удаленный доступ к ресурсам этого компьютера. Серверная часть, приняв запрос из сети, обращается к локальному диску и записывает в один из его каталогов указанный файл. Конечно, для выполнения этих действий требуется не одно, а целая серия сообщений, переносящих между компьютерами команды операционных систем и части передаваемого файла.

Очень полезной для пользователей функцией клиентской части операционной системы является ее способность отличить запрос к удаленному файлу от запроса к локальному файлу. Если клиентская часть операционной системы умеет это делать, то приложения не должны заботиться о том, с каким файлом (локальным или удаленным) они работают, – клиентская программа сама распознает и перенаправляет (redirect)запрос к удаленной машине. Отсюда и название, часто используемое для клиентской части операционной системы, – редиректор. Иногда функции распознавания выделяются в отдельный программный мо­дуль – в этом случае редиректором называют не всю клиентскую часть, а только этот модуль.

Клиентская часть операционной системы выполняет также преобразование форматов запросов к ресурсам. Она принимает запросы от приложений на доступ к сетевым ресурсам в локальной форме, то есть в форме, принятой в локальной части операционной системы. В сеть же запрос передается клиентской частью в другой форме, соответствующей требованиям серверной части операционной системы, работающей на компьютере, где расположен требуемый ресурс. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверной части и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо.

Совокупность серверной и клиентской частей операционной системы, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса компьютера через сеть, называется сетевой службой. В приведенном выше примере клиентская и серверная части операционной системы совместно обеспечивают доступ через сеть к файловой системе компьютера, образуя файловую службу.

Сетевая служба предоставляет пользователям сети некий набор услуг. Эти услуги иногда называют также сетевым сервисом (от англоязычного термина «service»). Необходимо отметить, что этот термин в технической литературе переводится и как «сервис», и как «услуга», и как «служба».

Каждая служба связана с определенным типом сетевых ресурсов и/или определенным способом доступа к этим ресурсам. Например, служба печати обеспечивает доступ пользователей сети к разделяемым принтерам сети и предоставляет сервис печати, а почтовая служба предоставляет доступ к информационному ресурсу сети – электронным письмам. Способом доступа к ресурсам отличается, например, служба удаленного доступа – она предоставляет пользователям компьютерной сети доступ ко всем ее ресурсам через коммутируемые телефонные каналы. Для получения удаленного доступа к конкретному ресурсу, например к принтеру, служба удаленного доступа взаимодействует со службой печати. Таким образом, файловая служба и служба печати являются главными, но не единственными.

Среди сетевых служб можно выделить такие, которые ориентируются не на простого пользователя, а на администратора. Данные службы используются для организации работы сети.

От того, насколько широкий набор услуг предлагает операционная система конечным пользователям, приложениям и администраторам сети, зависит ее позиция в общем ряду сетевых операционных систем.

Сетевые службы по своей природе являются клиент-серверными системами. Поскольку при реализации любого сетевого сервиса, естественно, возникает источник запросов (клиент) и исполнитель запросов (сервер), то и любая сетевая служба содержит в своем составе две несимметричные части: клиентскую и серверную. Сетевая служба может быть представлена в операционной системе либо обеими (клиентской и серверной) частями, либо только одной из них. Обычно взаимодействие между клиентской и серверной частями стандартизируется, так что один тип сервера может быть рассчитан на работу с клиентами разного типа, реализованными различными способами и разными производителями. Единственное условие – клиенты и сервер должны поддерживать общий стандартный протокол взаимодействия.

На практике сложились два подхода к построению сетевых операционных систем, различающиеся глубиной внедрения сетевых служб в операционную систему:

1) сетевые службы глубоко встроены в операционную систему;

2) сетевые службы производятся и поставляются в виде отдельного продукта.

В первом случае речь идет о возможностях сетевых операционных систем, в которых сетевые функции глубоко встраивают в основные модули системы, что обеспечивает ее логическую стройность, простоту эксплуатации и модификации, а также высокую производительность. Если все сетевые службы хорошо интегрированы, то есть рассматриваются как неотъемлемые части операционной системы, то все внутренние механизмы такой операционной системы могут быть оптимизированы для выполнения сетевых функций. Например, операционная система Microsoft Windows XP за счет встроенных сетевых средств обеспечивает высокие показатели производительности и защищенности информации.

Случай реализации сетевой службы в виде отдельного продукта также имеет широкое распространение и связан с увеличением функциональности операционных систем из-за установки дополнительного программного обеспечения.

Итак, исходя из ранее сказанного, в рамках классификации операционных систем по возможностям работы с сетью выделяются сетевые, несетевые операционные системы и операционные системы с поддержкой сети.

Несетевая операционная система является операционной системой локального компьютера, которая не позволяет ему быть присоединенным к сети.

Операционная система с поддержкой сети – операционная система, обладающая минимумом функциональных возможностей, достаточных для присоединения компьютера к сети. Таким минимумом обычно является поддержка коммуникационных протоколов и реализация удаленного доступа к файлам и принтерам. Никаких дополнительных услуг по надежности, безопасности и функциональности указанные системы не осуществляют.

Сетевая операционная система – набор сетевых служб, способных согласованно работать в общей операционной среде и обеспечивающих высокий уровень функциональности и безопасности работы пользователя в сети.

Помимо указанной классификации, существует классификация операционных систем по функциональным особенностям работы в сети. В рамках данной классификации выделяют серверные, клиентские и универсальные операционные системы.

Серверная операционная система – операционная система, с помощью которой компьютер занимается исключительно обслуживанием запросов других компьютеров.

Клиентская операционная система – сетевая операционная система или операционная система с поддержкой сети, с помощью которой компьютер может обращаться с запросами к серверной операционной системе или независимо работать с другими компьютерами, если такового сервера в сети не существует.

Универсальная операционная система – серверная операционная система с невключенными серверными функциями, работающая как компьютер с клиентской операционной системой.

В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, последние могут выступать в трех разных ролях:

1) компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети;

2) компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, исполняет роль клиентского узла;

3) компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом.

Очевидно, что сеть не может состоять только из клиентских или серверных узлов. Сеть, оправдывающая свое назначение и обеспечивающая взаимодействие компьютеров, может быть построена по одной из трех следующих схем:

1) сеть на основе одноранговых узлов – одноранговая сеть;

2) сеть на основе клиентов и серверов – сеть с выделенными серверами;

3) сеть, включающая узлы всех типов, – гибридная сеть.

Каждая из этих схем обладает достоинствами и недостатками, определяющими область их применения.

В одноранговых сетях (рис. 1.3) все компьютеры равны в возможностях доступа к ресурсам друг друга. Каждый пользователь может по своему желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут с ним работать. В одноранговых сетях на всех компьютерах устанавливается такая операционная система, которая предоставляет всем компьютерам в сети потенциально равные возможности (клиентские и универсальные операционные системы). Сетевые операционные системы такого типа называются одноранговыми операционными системами.

При потенциальном равноправии всех компьютеров в одноранговой сети часто возникает функциональная несимметричность. Обычно в сети имеются пользователи, которые не желают предоставлять свои ресурсы в совместное пользование. В таком случае серверные возможности их операционных систем не активизируются и компьютеры выполняют роль «чистых» клиентов.

Рис. 1.3 – Функционирование одноранговых сетей

В то же время администратор может закрепить за некоторыми компьютерами сети только функции по обслуживанию запросов остальных компьютеров, превратив их таким образом в «чистые» серверы, за которыми не работают пользователи (файловые серверы). В такой конфигурации одноранговые сети становятся похожими на сети с выделенными серверами, но это только внешнее сходство – между этими двумя типами сетями остается существенное внутреннее различие. Изначально в одноранговых сетях специализация операционной системы не зависит от того, какую функциональную роль выполняет компьютер – клиента или сервера. Организация сетей с выделенными серверами возможна только при использовании в сети хотя бы одной серверной операционной системы со включенными серверными функциями, благодаря которым исчезает независимость компьютеров и они все становится зависимыми от сервера.

Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации. Существует ошибочное мнение, что одноранговые сети могут использоваться только в небольших сетях, количество компьютеров в которых не больше нескольких десятков. На наш взгляд, количество компьютеров не является основным фактором функционирования одноранговых сетей, которые целесообразно использовать в сетях, где не требуется централизованное администрирование. Примером таких сетей являются домашние сети, которые становятся все более популярными сегодня в нашей стране. Крупные домашние сети насчитывают сотни компьютеров, разбросанные на большом расстоянии, и каждый пользователь (житель) является администратором только своего компьютера и не имеет влияния на компьютер в другой квартире. В этом случае нет необходимости в применении централизованных средств администрирования.

Однако, если в сети любого масштаба средства централизованного администрирования, хранения и обработки данных, а особенно защиты данных становятся необходимыми, то такие возможности легче обеспечить в сетях с выделенными серверами.

В сетях с выделенными серверами (рис. 1.4) используются специальные варианты сетевых операционных систем, которые оптимизированы для работы в роли серверов, и называются серверными операционными системами. Если такие сети построенына серверных операционных системах Microsoft, то сеть носит название доменная, а сервер в сети – контроллер домена.

Пользовательские компьютеры в сетях с выделенными серверами работают под управлением клиентских и универсальных операционных систем.

Рис. 1.4 – Функционирование сетей с выделенными серверами

Специализация операционной системы для работы в качестве сервера является естественным способом повышения эффективности серверных операций, а необходимость такого повышения часто ощущается весьма остро, особенно в крупной сети. При существовании в сети сотен или даже тысяч пользователей интенсивность запросов к совместно используемым ресурсам может быть очень большой, и сервер должен справляться с этим потоком запросов без значительных задержек. Очевидным решением этой проблемы является использование в качестве сервера компьютера с мощной аппаратной платформой и операционной системой, оптимизированной для серверных функций.

Чем меньше функций выполняет операционная система, тем более эффективно можно их реализовать, поэтому для оптимизации серверных операций разработчики операционных систем вынуждены ограничивать некоторые другие ее функции, причем иногда вплоть до полного их исключения. Одним из ярких примеров такого подхода является серверная операционная система Novell NetWare. Ее разработчики поставили перед собой цель – оптимизировать выполнение файлового сервиса и сервиса печати. Для этого они полностью исключили из системы многие элементы, важные для универсальной операционной системы, в частности графический интерфейс пользователя, поддержку универсальных приложений, защиту приложений мультипрограммного режима друг от друга, механизм виртуальной памяти. Все это позволило добиться уникальной скорости файлового доступа и на долгое время вывело эту операционную систему в лидеры серверных операционных систем.

Однако излишне узкая специализация некоторых серверных операционных систем является одновременно и их слабой стороной. Так, отсутствие в NetWare универсального интерфейса программирования и средств защиты приложений не позволяет использовать ее в качестве среды для выполнения приложений, приводит к необходимости включения в сеть других серверных операционных систем, когда требуется выполнение функций, отличных от файлового сервиса и сервиса печати.

Поэтому разработчики многих серверных операционных систем отказываются от функциональной ограниченности и включают в состав серверных операционных систем все компоненты, позволяющие использовать их в качестве универсального сервера и даже в качестве клиентской операционной системы. Такие серверные операционные системы снабжены развитым графическим пользовательским интерфейсом и поддерживают универсальный API (Application Programming Interface), что сближает их с одноранговыми операционными системами. Однако существует несколько отличий, характерных именно для класса серверных операционных систем:

1) поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе мультипроцессорных;

2) поддержка большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений;

3) включение в состав операционной системы компонентов централизованного администрирования сети;

4) более широкий набор сетевых служб.

Клиентские операционные системы в сетях с выделенными серверами обычно освобождены от серверных функций, что значительно упрощает их организацию. Разработчики клиентских операционных систем уделяют основное внимание пользовательскому интерфейсу и клиентским частям сетевых служб. Наиболее простые клиентские операционные системы поддерживают только базовые сетевые службы – обычно файловую службу и службу печати (операционные системы с поддержкой сети). В то же время существуют так называемые универсальные клиенты, которые поддерживают широкий набор клиентских частей, позволяющих им работать практически со всеми серверами сети.

Многие компании, разрабатывающие сетевые операционные системы, выпускают два варианта одной и той же операционной системы. Один вариант предназначен для работы в качестве серверной операционной системы, а другой – в качестве клиентской. Эти варианты чаще всего основаны на одном и том же базовом коде, но отличаются набором служб и утилит, а также параметрами конфигурации, некоторые из которых устанавливаются по умолчанию и не поддаются изменению.

Например, операционная система Microsoft Windows 2000 выпускается в варианте для рабочей станции – Windows 2000 Workstation – и в варианте для выделенного сервера – Windows 2000 Server. Оба эти варианта операционной системы включают клиентские и серверные части многих сетевых служб (позже компания Microsoft отказалась от одинаковых названий для серверных и клиентских операционных систем, построенных на одном коде, например Windows XP и Windows 2003 Server, Windows Vista и Windows 2008 Server) [26].

Так, операционная система Microsoft Windows XP, кроме выполнения функций сетевого клиента, может предоставлять сетевым пользователям файловый сервис, сервис печати, сервис удаленного доступа и другие сервисы, а следовательно, может служить основой для одноранговой сети. С другой стороны, операционная система Microsoft Windows 2003 Server содержит все необходимые средства, которые позволяют использовать компьютер с ней в качестве клиентской рабочей станции. Под управлением операционной системы Windows 2003 Server имеется возможность локально запускать прикладные программы, которые могут потребовать выполнения клиентских функций операционной системы при появлении запросов к ресурсам других компьютеров сети. Windows 2003 Server имеет такой же развитый графический интерфейс, как и Windows XP, что позволяет с равным успехом использовать эти операционные системы для интерактивной работы пользователя или администратора [38].

Однако вариант Windows 2003 Server имеет больше возможностей для предоставления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети, так как поддерживает более широкий набор функций (сервисов), большее количество одновременных соединений с клиентами, централизованное управление сетью, более развитые средства защиты, поэтому имеет смысл применять Windows 2003 Server в качестве операционной системы для выделенных серверов, а не для клиентских компьютеров.

В больших сетях, наряду с отношениями клиент–сервер, сохраняется необходимость и в одноранговых связях, поэтому такие сети чаще всего строятся по гибридной схеме (рис. 1.5).

Рис. 1.5 – Функционирование гибридных сетей

Таким образом, дав определение сетевых операционных систем и рассмотрев основные критерии для их классификаций, проанализируем основные популярные представители операционных систем в соответствии с указанными нами классификациями.

1.3 Характеристика популярных операционных систем
по различным классификационным критериям

Большое количество аспектов изучения операционных систем привело к тому, что современный период их развития характеризуется невиданным ранее обилием классификаций. Данный параграф посвящен многоаспектной характеристике популярных в нашей стране операционных систем.

Под популярными операционными системами мы понимаем программные продукты, получившие широкое распространение в нашей стране.

Операционные системы мейнфреймов, мобильных и других устройств, а также устаревшие операционные системы, появившиеся в период становления вычислительной техники, здесь не рассматриваются.

1.3.1 Операционные системы компании Microsoft

Операционные системы, классифицированные в соответствии с критерием популярности на операционные системы Microsoft и альтернативные операционные системы, имеют целый ряд характеристик по другим критериям.

Эволюция операционных систем Microsoft условно представлена нами на рис. 1.6.

Прежде чем приступить к краткому описанию истории операционных систем, отметим, что ко всем операционным системам компании Microsoft могут быть применимы следующие определения: платные, проприетарные, одноплатформенные (РС-совместимые).

Операционная система MS DOS была разработана в самом начале эры персональных компьютеров, в 1980 году. Операционная система имела достаточно простой процесс установки и поддерживала файловые системы семейства FAT (FAT 12, FAT 16, FAT 32). Указанная операционная система получила большую популярность и развитие в те годы в основном благодаря договоренности двух компаний: IBM и Microsoft. Она имела малую потребность в ресурсах, поддерживала практически все выпускаемое для персональных компьютеров аппаратное обеспечение и была почти оптималь­ным решением с точки зрения таких показателей, как цена, ресурсы, производительность. Для DOS было выпущено огромное количество приложений. Последняя самостоя­тельная версия (как отдельного продукта) – MS DOS 6.22. Седьмая версия операционной системы была включена в графическую операционную систему Microsoft Windows 95 для совместимости приложений в качестве командной строки. Операционная система морально устарела и не поддерживалась компанией как отдельный продукт. В современных операционных системах Microsoft переродилась в командный (консолевый) режим, причем количество команд постоянно растет, тем самым увеличивая функционал данного компонента. Существует большое количество бесплатных клонов, поддерживаемых и распространяемых энтузиастами. Наиболее известные из них – IBM DOS, PC DOS, DR DOS.

Дисковая операционная система MS DOS
Microsoft
Семейство операционных систем Windows
Примерная дата выпуска	с поддержкой сети	сетевые / семейство NT.
клиентские	серверные
домашние	рабочих станций
≈ 1994 г.	Windows 95	Windows NT 3.5	–
≈ 1997 г.	Windows 98	Windows NT 4.0 Workstation	Windows NT 4.0 Server
≈ 1999 г.	Windows Millenium (Me)	Windows 2000 Workstation (NT 5)	Windows 2000 Server
≈ 2002 г.		Windows XP (NT 5.1)	Windows 2003 Server (NT 5.2)
≈ 2006 г.	Windows Vista (NT 6.0)	Windows 2008 Server (NT 6.1)
≈ 2009 г.	Windows Vienna (NT 7.0)	–

Рис. 1.6 – Операционные системы Microsoft

Долгое время компания Microsoft выпускала определенный вид программного продукта, называемый операционной оболочкой, который работал как надстройка для операционной системы MS DOS, увеличивавшая ее функциональность (Microsoft Windows 1.х; 2.х; 3.х). Только к версии 3.х были достигнуты достаточная ста­бильность и неплохая функциональность, накоплена критическая масса при­ложений и реализована многозадачность. Конечный продукт получил название Microsoft Windows 3.11 for Workgroops. Именно здесь был заложен фундамент для структуры будущих операционных систем: интерфейс приложений стал стандартизирован; системные библиотеки унифицированы; внедрена под­держка локальной сети; появился достаточно большой набор драйверов для аппаратного обеспечения, поставляемых в дистрибутиве Windows. В ком­плект Windows вошли несколько десятков приложений, благодаря чему по­требитель получал почти готовую систему для офисной работы. Microsoft Windows 3.11 имела достаточно простой процесс установки и была уже больше похожа на операционную систему, чем на оболочку. Хотя продукт получился не очень надежным и у него достаточно часто происходили зависания; для Windows 3.11 было выпущено много разнооб­разного программного обеспечения.

Семейство операционных систем Windows 9x, Ме. Семейство операционных систем, разработанных специально для процессоров с 32-х-битной архитектурой, на рынке позиционировалось как 32-х-разрядные операционные системы, однако они содержали некоторое количество 16-ти-битного кода, а собственно 32-х-разрядное ядро было усовершенствованным ядром Windows 3.11, работающим в расширенном режиме. Основной стратегической задачей создания данного семейства операционных систем являлся перевод пользователей на новые 32-х-битные программы при сохранении преемственности программ, написанных для MS DOS. Операционные системы позиционировались компанией для домашнего пользования с поддержкой сети. Поддерживаемая файловая система – семейство FAT [1].

Семейство операционных систем Windows NT. Данное семействоразрабатывалоськомпанией как альтернатива предыдущему. Microsoft разработала новую операционную систему Windows NT (New Technology), базирующуюся на стандарте POSIX и новой файловой системе NTFS (New Technology File System), – поддержка файловых систем семейства FAT реализована автоматически. Разработчики Windows NT серьезно взялись за проектирование операционной системы с учетом ее дальнейшего развития. Операционные системы этого семейства работали на процессорах с архитектурой IA-32. Windows NT являются полностью 32-битными операционными системами и, в отличие от версий домашней операционной системы, не нуждаются в поддержке со стороны MS DOS [3, 4].

В начале XXI века компанией была принята концепция объединения обоих семейств операционных систем и построения на основе ядра NT 5.0 новой операционной системы Windows ХР (клиентской), которая вобрала бы в себя лучшее из операционных систем 9х, Ме (мультимедийность, универсальность); позже была создана и серверная версия операционной системы Windows 2003, которая достойно продолжила традиции предыдущих версий серверных операционных систем NT 4 и 2000 Server. Именно операционные системы ХР и 2003 Server открыли счет новому поколению 64-разрядных операционных систем (x64). Указанная традиция была продолжена, и с 2006 по 2007 годы вышли операционные системы шестого поколения Windows Vista и 2008 Server, которым компания Microsoft пророчила большое будущее.

Однако в 2008 году стало неожиданным для всех сообщение о переносе сроков выхода финальной версии следующей операционной системы от Microsoft. Если раньше планировалось, что Windows Vienna выйдет не раньше 2010 года, то теперь выяснилось, что одна из первых тестовых версий Windows NT 7.0 уже разослана главным партнерам компании, занимающимся тестированием их программных продуктов. В этом случае Windows Vienna может появиться уже во второй половине 2009 года. В качестве основной причины такого ускорения разработки новой системы эксперты указывают провальные продажи Windows Vista, которая потребляет огромное количество ресурсов.

Имеющийся вариант операционной системы Windows NT 7.0, предложенный для тестирования партнерам Microsoft, доступен сегодня только на английском языке – он поставляется в 32- и 64-битной версиях. Утверждается, что эта система может работать с несколькими видеоадаптерами от разных производителей. В тестовую сборку операционной системы уже включена новая версия Media Center. В качестве ключевых инноваций системы указываются новые возможности при работе с сенсорными экранами, а также новое мини-ядро MinWin, для нормальной работы которого достаточно 30–40 мегабайт оперативной памяти.

Обобщив все сказанное выше, мы разработали сводную таблицу разноаспектных классификаций применительно к операционным системам семейства Microsoft (табл. 1.2).

В завершение обзора операционных систем Microsoft необходимо отметить новые тенденции в развитии операционных систем, появившиеся в этом году, когда корпорация Microsoft, несмотря на свою обычную политику, заявила о принципиально новом направлении в разработке операционной системы. Так, на конференции TechFest, прошедшей в начале 2008 года в Редмонде, корпорация Microsoft представила операционную систему с кодовым названием Singularity, спроектированную на новом ядре и являющуюся проектом с открытым кодом. Она создавалась с ориентацией на максимальную безопасность и надежность, для чего было спроектировано несколько новых технологий, таких как SIP (Software Isolated Process). Эта система позволяет запускать приложения, драйверы и расширения в отдельных изолированных контейнерах, что значительно повышает стабильность системы.

Однако Singularity не суждено стать заменой семейству Windows. Эта операционная система создается как полигон для испытания новых технологий, а сообщество Open Source должно выступить здесь в роли бесплатного генератора идей и бета-тестеров (более подробная информация о первом открытом проекте Microsoft представлена по адресу www.research.microsoft.com/os/Singularity/).

Таблица 1.2 – Разноаспектные классификации операционных систем Microsoft

Аспект изучения	DOS	Windows 9x, Me	Windows NT 4.0 и 5.0	Windows NT 5.1 и выше
1. Аппаратный	однозадачная	многозадачная
однопроцессорные	многопроцессорные
16-ти-разрядные	32-х-разрядные	32-х- и 64-х- разрядные
одноплатформенные
2. Социальный	устаревшие	современные
текстовая	графические
однопользовательские	многопользовательские
для домашнего пользования	для рабочих станций
3. Финансовый	платные (Trial)
проприетарные
4. Сетевой	несетевая	с поддержкой сети	сетевые
–	клиентские	клиентские и универсальные

Таким образом, операционные системы Microsoft прошли достаточно долгий путь эволюционирования и на сегодняшний день являются самыми популярными операционными системами в мире, несмотря на многие недостатки, связанные с надежностью, ценой и закрытостью. Несмотря на маркетинговую политику корпорации Microsoft, активно продвигающей на рынке свои новые программные продукты, самыми популярными, стабильными и защищенными операционными системами в России являются Microsoft Windows XP (клиентская) и Microsoft Windows 2003 Server (серверная).

1.3.2 Альтернативные операционные системы

За последние три десятилетия развития персональных компьютеров неоднократно делались попытки конкурирования с операционными системами Microsoft, некоторые из которых были неудачными, и эти операционные системы на сегодняшний день прекратили существование. Но существуют и другие виды операционных систем, которые сегодня составляют достойную конкуренцию Microsoft, занимая при этом свою нишу на современном рынке программного обеспечения.

Эволюция альтернативных операционных систем условно представлена нами на рис 1.7.

Рис. 1.7 – Альтернативные операционные системы

Операционные системы компании Novell. Операционная системаNovell NetWare – это сетевая операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами–клиентами, подключёнными к сети. NetWare является серверной закрытой операционной системой, использующейся для выполнения различных служб на компьютерах с архитектурой Intel x86. В составе операционной системы лежит фирменный стек протоколов IPX/SPX, который поддерживается вместе с традиционным TCP/IP. Операционная система NetWare заняла существенную долю рынка и долгое время была безусловным лидером в данном сегменте программного обеспечения.

В основу применения NetWare была положена следующая идея: один или несколько выделенных серверов подключаются к сети и предоставляют для совместного использования своё дисковое пространство в виде «томов». На компьютерах–клиентах с операционной системой MS DOS запускается несколько специальных резидентных программ, которые позволяют «назначать» буквы дисков на тома. Пользователям необходимо зарегистрироваться в сети, чтобы получить доступ к томам и иметь возможность «назначать» буквы дисков. Доступ к сетевым ресурсам определяется именем регистрации. Пользователи могут также подключаться к совместно используемым принтерам на выделенном сервере и выполнять печать на сетевых принтерах так же, как и на локальных [20].

Несмотря на то что, на первый взгляд, операционная система была на пике популярности, стабильности и использования, она не выдержала конкуренции с сетевыми операционными системами Microsoft семейства NT и постепенно ушла в тень. Сейчас используется довольно редко, считается устаревшей и работает на компьютерах в основном в государственных организациях (в случаях необходимости работы устаревшего программного обеспечения, современных аналогов которого может не быть).

Сейчас компания Novell не ушла с рынка операционных систем и является одним из лидеров в производстве открытых операционных систем. Ее продукт SUSE Linux 10.3 является передовой сетевой операционной системой, по функциональным показателям не отстающей от современной Microsoft Windows Vista.

Операционные системы компании IBM. Операционная система OS/2 («полуось») является совместной разработкой компаний IBM и Microsoft. Впоследствии IBM и Microsoft ра­зошлись, и OS/2 заканчивала и выпускала в свет только IBM, которая всегда позиционировала эту операционную систему для корпоративного исполь­зования. Для своего времени (а это расцвет DOS и Windows 3.1х) была очень прогрессивна. В дальнейшем (версии 2–4) получила существенное расширение функциональности. Являлась 32-х-битной многозадачной операционной системой с поддержкой локальной сети и Интернета. Помимо про­грамм, разработанных специально для OS/2, система позволяет запускать как DOS-приложения, так и приложения Windows 3.1x. Компанией IBM была разработана фирменная файло­вая система HPFS (High Performance File System), хотя для совместимости с продуктами Microsoft поддерживаются файловые системы семейства FAT. Из-за слабой маркетинговой политики IBM, сильной конкуренции со стороны Microsoft, относительно малого количества разработанных под систему программных продуктов и драйверов для периферийных устройств компания IBM отказалась от дальнейшего продвиже­ния OS/2 [21].

Операционные системы компании Apple. Операционная система MacOS разрабатывалась компанией для собственных компьютеров Macintosh на базе процессоров с архитектурой RISC. На сегодняшний день операционная система очень успешно конкурирует с продуктами Microsoft. Новая версия MacOS X построена на ядре Darwin и является Unix-подобной, купленной компанией Apple у производителей BSD-систем. Операционная система выгодно отличается функциональностью, удобством и малым потреблением ресурсов компьютера. MacOS X – многоплатформенная операционная система, с недавнего времени адаптированная для РС-совместимых систем, построенных на основе новых 64-х-разрядных процессоров Intel и AMD, способная выступать как в качестве сервера, так и в качестве кли­ентской операционной системы. Распространяется только с компьютерами Macintosh, поэтому имеет слабую базу драйверов периферийных устройств.

Мини-операционные системы представлены огромным количеством операционных систем, либо разработанных и распространяемых бесплатно энтузиастами, либо решающих небольшие специфические задачи и продаваемых за «символические» деньги. Классифицировать их невозможно и не представляется целесообразным. В качестве успешного примера можно привести операционную систему Menuet OS, которая является в настоящее время вполне современной 32-х-битной многозадачной операционной системой с простым и удобным графическим интерфейсом, которая использует низкоуровневый API и опирается на таблицу размещения файлов FAT32. Подобный подход со всех точек зрения весьма удобен, поскольку он не вынуждает пользователя выполнять переразметку дисковых разделов и позволяет обращаться к файлам и папкам жесткого диска на компьютере, работающем обычно под управлением Microsoft Windows без использования каких-либо специализированных утилит.

Для запуска Menuet OS необходим компьютер с процессором не ниже Intel 80386, кроме того рекомендуется наличие 32 Мбайт оперативной памяти (нижний предел – 4 Мбайта), также необходима любая видеокарта. В случае использования SVGA-адаптера рекомендуется плата, оснащенная минимум 1 Мбайт видеопамяти, что позволяет получить на экране изображение разрешением 1280x1024 точки с цветопередачей в 16,7 миллионов оттенков. Menuet OS «умеет» работать с жесткими дисками LBA; распознает любую модель «мыши», подключаемой к COM-порту либо порту PS/2. Данная операционная система прекрасно работает с Sound Blaster 16 совместимыми звуковыми картами (возможен вывод стереозвука с битрейтом до 44,1 кГц), и даже позволяет подключить сетевую плату (пока еще единственного типа Realtech 8029 PCI Ethernet Adapter). Данные параметры могут показаться примитивными для современных операционных систем типа Microsoft, но главным достоинством Menuet OS является то, что сам дистрибутив этой операционной системы вместе с оконным интерфейсом и базовым набором прикладных программ занимает всего 1,44 Мбайта, и, будучи установлен на дискету 3,5 дюйма, он позволяет загружать Menuet OS непосредственно с дисковода, что автоматически исключает какую бы то ни было необходимость инсталлировать систему на жесткий диск с сопутствующим созданием для нее собственного раздела и настройкой многовариантной загрузки. С недавнего времени разработана 64-х-разрядная версия операционной системы, также умещающаяся на одну дискету.

Unix-подобные операционные системы являются старейшими представителями данного класса программных продуктов, имеющего свою историю. Так, к концу шестидесятых годов XX в. операционным системам как классу программного обеспечения шел уже второй десяток лет, были разработаны более ста различных операционных систем для разных компьютеров – из них полтора десятка находились в эксплуатации. На рубеже 60-х – 70-х годов в одном из исследовательских подразделений американской телекоммуникационной монополии «АТ&T» была выполнена разработка, определившая важнейшую веху в истории, – операционная система «Unix».

Задуманная и реализованная Кеном Томсоном при участии нескольких коллег, она вобрала в себя многие черты более ранних операционных систем, но обладала целым рядом достоинств, к которым можно отнести нетребовательность к ресурсам, независимость от аппаратной архитектуры и реализация на языке высокого уровня (язык программирования «С»).

«Unix», благодаря своему удобству прежде всего в качестве инструментальной среды, была принята сначала к использованию и изучению в университетах, а затем и в отрасли. Она была признана единой операционной системой, которая могла использоваться на самых разных вычислительных системах и, более того, быстро и с минимальными усилиями быть перенесенной на вновь разработанную аппаратную архитектуру.

Одним из центров развития «Unix» стал Университет Калифорнии в Беркли, где было создано множество средств, дополняющих систему и развивающих ее концепцию. В итоге, в Беркли разработали свой вариант операционной системы той же архитектуры, получивший название «BSD» (Berkeley Software Distribution) [23].

Задачу разработать независимую (от авторских прав «АТ&T») реализацию той же архитектуры поставил и Ричард Столлмен, основатель проекта «GNU» (GNU’s Not Unix, то есть «GNU – это не Unix»). В ходе разворачивания проекта (1980 – 90-е гг.) было создано множество утилит и инструментальных средств, которые сегодня активно используются в «BSD» и являются фундаментом операционных систем на основе ядра «Linux», разработка которого была начата и возглавлялась с начала 90-х годов Линусом Торвальдсом.

Следовательно, на сегодня существуют три семейства открытых операционных систем, концептуально происходящих от «Unix», но реализованных независимо:

1. Операционные системы, основанные на «АТ&T Unix» (в разнообразных фирменных вариантах, таких как AIX (компания IBM), «Solaris» (компания Sun Microsystems) и т. п.) называют несвободными открытыми операционными системами. Как правило, они применяются в сочетании с соответствующими аппаратными платформами, сопровождаются и поддерживаются производителями последних. Большинство свободных прикладных программ и пакетов перенесены или переносятся на такие операционные системы.

2. Операционные системы «BSD» (в него входят FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, а также Darwin, являющаяся основой MacOS X).

3. Операционные системы Linux (GNU, Open Source) – в различных вариантах, или дистрибутивах, таких как Debian, RedHat, Mandriva, Ubuntu, Fedore Core и пр.

Системы, содержащие код, изначально написанный в AT&T, несвободны, а «BSD» и «Linux» разрабатываются под свободными лицензиями. В последние 5–7 лет рост пользовательской базы открытых операционных систем в основном происходит за счет распространения их свободных вариантов – «BSD» и «Linux», – причем темп задает сейчас «Linux».

Существуют две некорректных версии относительно операционных систем, основанных на ядре «Linux» и «BSD»:

1) Считается, что «Linux» – это клиентская операционная система, а «BSD» – серверная. Это неверно не только в части «Linux»‑систем, «прекрасно чувствующих себя» на серверах, но и в отношении «BSD», совершенно нормально приспособленной для «настольного» применения (по крайней мере, в виде FreeBSD);

2) «Linux» функционирует под лицензией GPL, а «BSD» – под лицензией BSD. На самом деле, дистрибутивы обоих семейств операционных систем включают в себя множество пакетов под различными свободными лицензиями. При этом в прикладной части состав пакетов практически одинаков, да и в системной и инструментальной части существенно пересекается.

Итак, рыночная конъюнктура сегодня такова, что в «Linux» вкладывается больше средств, она шире используется, литература доступнее. Реальное основное различие (помимо технических тонкостей) заключается в том, что «BSD»‑сообщества более склонны к централизации, а «Linux» – к диверсификации. Свободные системы «BSD» на сегодня существуют в четырех вариантах: FreeBSD, NetBSD, OpenBSD и Darwin (www.bsd.org). Число известных дистрибутивов «GNU/Linux» превышает сто (www.distrowatch.com).

Спецификой рынка свободных операционных систем, особенно основанных на ядре «Linux», является их существование в виде «популяции» параллельно развивающихся вариантов, называемых дистрибутивами (от англ. distributive kit – «распространяемый комплект»). Обычно дистрибутив включает в себя, помимо системных программ, большое количество прикладных программ и пакетов.

Цена на свободные операционные системы не имеет большого значения (поскольку приобретается один комплект на десятки и сотни компьютеров) и варьируется незначительно из‑за конкуренции между промышленно тиражированными дистрибутивами и самостоятельно переписанными с одолженных дисков или через Интернет. Так, цена на одну из самых популярных открытых операционных систем в 32-х- и 64-х-разрядных версиях с полным репозиторием (набором программного обеспечения) Ubuntu Linux на 15 DVD-дисках и с несколькими книгами документации составляет около 2500 рублей. Альтернативным способом получения дистрибутива является его полная или попакетная загрузка через сеть Интернет (на сайтах разработчиков практически всегда они есть), что может оказаться дороже, но оперативнее приобретения дисков. Чаще всего пользователи сочетают приобретение комплектов дисков по мере выхода очередных релизов с загрузкой по Интернету исправлений и обновлений в периоды между релизами.

Открытые операционные системы имеют большое будущее особенно в нашей стране, где покупать операционную систему и прикладное программное обеспечение по количеству компьютеров может не каждый. Это в первую очередь относится к организациям, поэтому в рамках пользования лицензионным программным обеспечением операционные системы Linux, безусловно, найдут своего пользователя. В качестве примера можно привести ситуацию, возникшую в образовании: по решению комиссии Рособразования победителем конкурса «Разработка и апробация в пилотных субъектах Российской Федерации пакета свободного программного обеспечения для использования в общеобразовательных учреждениях Российской Федерации в 2007-2008 годах», стала «РБК-Центр» – дочерняя компания группы «Армада». В качестве субподрядчика в консорциум вошли разработчики дистрибутивов ALT Linux, Linux-Online и Linux-Ink. На сумму контракта в 59,5 млн рублей группа «Армада» обязуется создать эталонный комплект пакета свободных программ, разработать методические и справочные материалы и обеспечить ими в 2008 году 50% городских и 20% сельских школ. На начальном этапе планируется поставить программное обеспечение в школы Татарстана, Томской области и Пермского края. В качестве операционной системы будет использоваться один из дистрибутивов ALT Linux, компания–производитель которой заслуженно попала в список субподрядчиков. Она одной из первых среди российских компаний начинала эксперименты по внедрению свободного программного обеспечения в школы. Кроме того, в ее активе имеется один из крупнейших в мире программных репозитариев – Sysyphus. Вариант школьного дистрибутива под названием ALT Linux Junior доступен для скачивания по адресу ftp://beta.altlinux.ru/junior.

Следовательно, открытое программное обеспечение получило государственную поддержку, и вполне возможно, что в будущем операционные системы Microsoft в России будут отнесены к группе альтернативных. Пока же, хотя открытые системы сегодня существуют для вычислительных систем практически всех типов: от встроенных и карманных компьютеров до суперсерверов и мэйнфреймов, – доля их в разных сегментах рынка неодинакова. Открытые операционные системы уверенно доминируют в серверном сегменте, но распространены на персональных компьютерах и рабочих станциях менее широко, чем операционные системы Microsoft.

Обобщив все сказанное выше, мы разработали сводную таблицу разноаспектных классификаций применительно к альтернативным операционным системам (табл. 1.4). В данной таблице не нашли отражения мини-операционные системы из-за своей многочисленности и разрозненности. Также трудно было выбрать и объединить более 100 дистрибутивов различных открытых операционных систем, поэтому показатели в таблице отражают классификационные признаки тех же представителей, что представлены на рис 1.7.

Таблица 1.3 – Разноаспектные классификации альтернативных систем

Аспект изучения	Novell Netware	OS/2	Mac OS Х	Современные BSD и Linux
1. Аппаратный	многозадачные
многопроцессорные
32-разрядные	32-х- и 64-х- разрядные
одноплатформенные	многоплатформенные
2. Социальный	устаревшие	Современные
текстовая	графическая	текстовая и графическая
многопльзовательские
для рабочих станций
3. Финансовый	платные	условно-платные и бесплатные
проприетарные	открытые
4. Сетевой	сетевые
серверная	клиентская	клиентские и универсальные

Таким образом, альтернативные операционные системы, которые смогли конкурировать с операционными системами Microsoft, заняли свой рыночный сегмент и производят достойные программные продукты, активно использующиеся в современном мире.

Выводы

В главе 1 нами были определены различные критерии классификаций операционных систем, рассматриваемые в аппаратном, социальном, финансовом и сетевом аспектах (представленные сведения систематизированы и проиллюстрированы рядом рисунков и таблиц). Были выявлены особенности функционирования сетевых операционных систем, выделены их компоненты, рассмотрены виды. Проанализированы основные характеристики популярных представителей операционных систем компании Microsoft и альтернативных производителей в рамках описанных нами аспектов изучения и в свете возможных перспектив.

Контрольные вопросы

1. Определение операционных систем.

2. Классификация операционных систем в рамках аппаратного аспекта.

3. Социальный аспект изучения операционных систем.

4. Классификация операционных систем в рамках финансового аспекта.

5. Сетевой аспект изучения операционных систем.

6. Соотношение понятий свободное программное обеспечение и свободно распространяемое программное обеспечение.

7. Функциональные компоненты операционной системы с поддержкой сети.

8. Службы сетевых операционных систем.

9. Определение и характеристика одноранговых сетей.

10. Основные признаки сетей с выделенными серверами.

11. Определение и характеристика гибридных сетей.

12. История и классификация операционных систем Microsoft.

13. Основные направления в развитии Unix-подобных операционных систем.

14. Общая характеристика популярных в нашей стране проприетарных операционных систем.

15. Клиентские и серверные современные операционные системы.

16. Перспективы развития популярных операционных систем.