LectOS1po12 (1085769), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Физический уровень (1) определяет механические и электрические характеристики передающей среды и интерфейсного оборудования: количество и назначение контактов на сетевых разъемах, тип кабеля, в каком виде передаются биты и т.д.

Протоколы ВОС носят рекомендательный характер и на практике часто не выдерживаются; вместо них фирмы-изготовители во многих случаях используют свои собственные протоколы. Однако модель ВОС не утратила своего значения как общепризнанная концептуальная модель описания работы вычислительной сети.

Устройства передачи данных (УПД) для ЛВС

Рассмотрим различные типы УПД, которые использовались для передачи данных между абонентами ЛВС.

1. Последовательные порты с интерфейсом RS-232 дают возможность организовать связь между двумя ЭВМ, используя достаточно простое ПО, имеющееся, например, в пакете Norton Commander или PC Tools. Максимальная частота передачи битов может доходить до 115000 Гц. Контроллер последовательного порта выполняет прием и передачу данных побайтно (посимвольно). Поэтому при приеме и передаче каждого байта ЦП должен обработать прерывание, что резко снижает эффективность работы ЭВМ. Ввиду этого использование последовательных портов в качестве интерфейсных устройств для ЛВС неэффективно.

2. Некоторого улучшения характеристик обмена данными можно добиться, используя контроллер i6550, который может буферизовать передаваемые и принимаемые данные, ввиду чего отпадает необходимость выработки сигнала прерывания после передачи каждого байта данных. Однако и в этом случае общая эффективность процесса передачи данных между ЭВМ относительно невелика, учитывая что передача данных происходит на частоте не свыше 115000 Гц.

3. Основным типом УПД, используемым в настоящее время в ЛВС, является сетевой адаптер (СА), который часто называют сетевой картой.

Структурная схема взаимодействия СА с его окружением приведена на рис.5.

Рис.5. Структурная схема взаимодействия СА с РС или сервером

СА, изображенный на рис.5, состоит из двух блоков – сопроцессора ЛВС и устройства связи с передающей средой. Сопроцессор ЛВС чаще всего строится на базе МП 80186, 80188 или 80588 и имеет собственную память объемом от 8 до 16 Кб. Перед установкой СА в РС или сервер необходимо определить и установить программно или на сетевой карте параметры, которые будут использоваться драйверами для управления работой СА:

адрес порта ввода-вывода;

номер используемого прерывания;

канал прямого доступа к внутренней памяти РС или сервера;

адрес разделяемой памяти или адрес постоянного ЗУ для удаленной загрузки РС, используемой в случае, если РС является бездисковой (не имеющей ни жесткого, ни гибкого диска).

Такое устройство СА позволяет передавать данные между ЭВМ сети пакетами достаточно большого объема, возбуждая прерывание к ЦП только после передачи всего пакета данных и обеспечивая этим практически параллельное функционирование СА по управлению обменом в ЛВС и ЦП по выполнению основных задач, возложенных на него в ЭВМ. Средняя скорость передачи данных описанными СА при использовании для обмена шин ISA (Industry Standart Bus) находится в пределах 5 - 7 Мбит/сек.

Лекция N 9

Локальные вычислительные сети (окончание)

Для ЛВС с централизованным управлением наиболее распространенной являлась до недавнего времени сетевая ОС (СОС) NetWare фирмы Novell (65% от общего числа СОС, установленных в ЛВС), но в последние годы ее потеснила СОС Windows NT. Все же рассмотрим общие принципы функционирования СОС NetWare, учитывая достаточно широкое ее распространение на рынке СОС и в настоящее время.

Функционирование ЛВС под управлением СОС NetWare

В ЛВС, управляемой СОС NetWare, параллельно используются 2 операционные среды: NetWare на сервере и MS DOS или другая ОС на РС, но чаще всего именно MS DOS для IBM-совместимых ЭВМ. Обе системы работают независимо, взаимодействуя через функциональные вызовы и совместно используя среду передачи данных.

Функционирование РС в ЛВС под управлением СОС NetWare

Между NetWare на сервере и локальной ОС на РС находится там же на РС небольшая программа, выполняющая роль посредника между СОС NetWare и локальной ОС. В среде MS DOS эта программа называется оболочкой (shell). Эта программа имеет относительно небольшой объем - всего 45-60 Кбайт, что позволяет размещать ее в ОП каждой РС. Взаимодействие различных программ на РС показано на рис.1.

Рис.1. Взаимодействие программ на РС в ЛВС под управлением СОС NetWare

Будучи загруженной в ОП РС как резидентная программа, оболочка NetWare перехватывает запросы прикладных программ, организованные с помощью программных прерываний с номерами 21h (вызов стандартных функций DOS), 24h (вектор критических ошибок DOS) и 17h (передача данных в локальные порты), и определяет, где их необходимо обрабатывать - в MS DOS на РС или в СОС NetWare на сервере. Если запрос требует обработки на сервере, оболочка преобразует этот запрос в соответствии с необходимым протоколом, обеспечивая тем самым передачу запроса и прием в нужном адресе. На РС должны быть 2 файла с резидентными программами - NETx.COM (собственно оболочка) и IPX.COM (служба подготовки пакетов для передачи). После загрузки MS DOS в РC необходимо сначала загрузить программу IPX.COM, а затем - NETx.COM, где х - номер версии MS DOS и х > 2. Обычно это делается автоматически в результате выполнения MS DOS специально подготовленного заранее файла AUTOEXEC.BAT.

Оболочка NETx.COM организует взаимодействие с сервером через программу IPX, которая в свою очередь управляет работой СА. Программа IPX обеспечивает поддержку протокола обмена данными IPX/SPX и зависит от типа СА и конфигурации его параметров.

Функционирование сервера в ЛВС под управлением СОС NetWare

СОС NetWare обеспечивает в ЛВС режим централизованного управления, при котором одна или несколько ЭВМ выделяются для управления обменом в сети и на них устанавливается эта СОС. Эти ЭВМ являются серверами, а их диски доступны на любой РС сети. Установленная СОС является многозадачной и работает в реальном масштабе времени.

Серверы могут быть выделенными и невыделенными. Выделенный сервер не может быть использован как РС и выполняет только задачи управления сетью. Невыделенный сервер параллельно с задачей управления сетью может выполнять обычные пользовательские программы как на РС. В этом случае ошибка в пользовательской программе может привести к остановке всей сети, поэтому в ответственных случаях невыделенные серверы не рекомендуется использовать. Невыделенные серверы не поддерживаются СОС NetWare (NW), начиная с версии 3.1Х.

СОС NW версий 3.1Х являются 32-разрядными многозадачными ОС, работающими на МП 80х86, где х > 2, в защищенном режиме работы этого МП. Общее количество РС в ЛВС под управлением этой версии может доходить до 250. Как и все другие ОС, СОС NW взаимодействует с аппаратурой через драйверы.

При установке СОС NW версий 3.1Х стартовый диск сервера разбивают на два раздела. Первый из них объемом 3 - 5 Мбайт ( для СОС NW версии 4.1 рекомендуется 15 Мбайт) должен содержать MS DOS, программу server.exe и некоторые другие файлы, необходимые для запуска NW. Второй раздел форматируется специальным образом для использования его только NW и становится недоступным для MS DOS. Здесь находятся остальные модули СОС, некоторые каталоги, файлы для доступа к ним с РС.

В ЭВМ, используемой в качестве сервера, могут быть 2 и более дисков. После загрузки нескольких резидентных программ, входящих в состав сетевой оболочки для MS DOS, на РС становится доступным еще один диск; пользователь оказывается в каталоге с именем LOGIN. Запустив из этого каталога программу slist.exe, пользователь может увидеть список активных серверов. При помощи программы login.exe пользователь подключается к одному из них, указав свое имя и пароль, которые он должен получить у администратора сети. Если процедура подключения к серверу завершилась успешно, на РС появляются дополнительные диски, которые являются каталогами разделов сервера.

Файловая система сервера

Одним из главных достоинств СОС NW является наличие эффективной файловой системы. На любом томе наряду с FAT (таблица расположения файлов, аналогичная по своей структуре таблице FAT в MS DOS) используется таблица элементов каталогов DET, которая содержит информацию об элементах каталогов на данном томе. В качестве элемента каталога может быть файл или каталог (подкаталог). Под каждый элемент DET отводится 128 байт, в которых содержатся следующие данные:

• название файла и имя его владельца, номер первого блока на жестком диске, где расположен этот файл, дата последнего изменения файла;

• название каталога;

• атрибуты файла;

• атрибуты каталога.

Использование таблиц DET и FAT поясняется с помощью рис.2.

Рис.2. Использование таблиц DET и FAT

Например, пусть пользователю требуется считать файл NC.EXE. Сначала выполняется поиск этого файла в таблице DET. Далее определяется возможность работы данного пользователя с этим файлом. Если этот файл доступен пользователю для чтения, то из таблицы FAT считывается цепочка блоков, в которых хранится искомый файл (адрес первого блока находится в таблице DET). В этом примере адрес первого блока равен 2, а полная цепочка состоит из последовательности блоков 2 и 3. После этого выполняется обращение к жесткому диску сервера для считывания этих блоков. Затем в зависимости от реализованного в ЛВС способа организации обработки данных, запрошенных пользователем (обработке на РС всего запрошенного файла или, в другом случае, обработке этого файла на сервере и затем передаче пользователю на РС только требующихся ему данных), необходимые данные передаются на запросившую их РС.

Для ускорения доступа к данным, хранящимся на сервере, используются следующие приемы:

кэширование таблиц DET и FAT;

хэширование таблиц DET;

кэширование файлов;

элеваторный поиск.

Процесс кэширования таблиц DET и FAT состоит в копировании этих таблиц с жесткого диска в ОП сервера. При поступлении запроса на считывание данных, хранящихся на жестком диске, рассматриваемые таблицы считываются из ОП сервера, т.е. без обращения к жесткому диску. Это позволяет значительно уменьшить время доступа к данным.

Хэширование состоит в использовании индекса по названиям элементов таблицы DET, что ускоряет поиск нужной записи в этой таблице и уменьшает время доступа к данным.

Кэширование файлов заключается в запоминании файла, считываемого с жесткого диска, в так называемом кэш-буфере ОП; если к этому файлу снова произойдет обращение на считывание через относительно небольшое время, то он будет уже считан не с жесткого диска, а из ОП, т.е. намного быстрее.

Элеваторный поиск позволяет оптимизировать перемещение магнитной головки по поверхности жесткого диска, уменьшая при этом время считывания запрошенных с жесткого диска данных в случае, когда это считывание могло бы быть организовано при различной последовательности перемещения головки с цилиндра на цилиндр.

Система отказоустойчивости в ЛВС с СОС NW

В рассматриваемых ЛВС существует 3 уровня аппаратной и программной реализации системы отказоустойчивости.

Первый уровень в основном заключается в дублировании таблиц DET и FAT. На жестком диске создаются резервные копии этих таблиц; если оказывается поврежденным один из блоков памяти в оригинальных таблицах, то СОС автоматически переключается на дубликаты таблиц. Каждый раз при включении питания СОС производит проверку обеих копий.

Второй уровень характеризуется дублированием жестких дисков сервера одним из двух способов. При первом из них производится дублирование жестких дисков, подключенных к одному дисковому каналу (зеркальное отражение дисков), однако в этом случае неисправность в канале делает недоступными данные на обоих дисках. При втором способе используется дублирование дисковых подсистем в целом.

Характеристики

Список файлов лекций