Сетевые ОС

содержащая стек нити, может быть выгружена из оперативной памяти на диск.

При освобождении ресурсов нить переходит в состояние готовности.

Завершение. Когда выполнение нити закончилось, она входит в состояние

завершения. Находясь в этом состоянии, нить может быть либо удалена, либо

не удалена. Это зависит от алгоритма работы менеджера объектов, в

соответствии с которым он и решает, когда удалять объект. Если executive

имеет указатель на объект-нить, то она может быть инициализирована и

использована снова.

Диспетчер ядра использует для определения порядка выполнения нитей

алгоритм, основанный на приоритетах, в соответствии с которым каждой нити

присваивается число - приоритет, и нити с более высоким приоритетом

выполняются раньше нитей с меньшим приоритетом. В самом начале нить

получает приоритет от процесса, который создает ее. В свою очередь, процесс

получает приоритет в тот момент, когда его создает подсистема той или иной

прикладной среды. Значение базового приоритета присваивается процессу

системой по умолчанию или системным администратором. Нить наследует этот

базовый приоритет и может изменить его, немного увеличив или уменьшив. На

основании получившегося в результате приоритета, называемого приоритетом

планирования, начинается выполнение нити. В ходе выполнения приоритет

планирования может меняться.

Windows NT поддерживает 32 уровня приоритетов, разделенных на два класса -

класс реального времени и класс переменных приоритетов. Нити реального

времени, приоритеты которых находятся в диапазоне от 16 до 31, являются

более приоритетными процессами и используются для выполнения задач,

критичных ко времени.

Каждый раз, когда необходимо выбрать нить для выполнения, диспетчер прежде

всего просматривает очередь готовых нитей реального времени и обращается к

другим нитям, только когда очередь нитей реального времени пуста.

Большинство нитей в системе попадают в класс нитей с переменными

приоритетами, диапазон приоритетов которых от 0 до 15. Этот класс имеет

название "переменные приоритеты" потому, что диспетчер настраивает систему,

выбирая (понижая или повышая) приоритеты нитей этого класса.

Алгоритм планирования нитей в Windows NT объединяет в себе обе базовых

концепции - квантование и приоритеты. Как и во всех других алгоритмах,

основанных на квантовании, каждой нити назначается квант, в течение

которого она может выполняться. Нить освобождает процессор, если:

блокируется, уходя в состояние ожидания;

завершается;

исчерпан квант;

в очереди готовых появляется более приоритетная нить.

Использование динамических приоритетов, изменяющихся во времени, позволяет

реализовать адаптивное планирование, при котором не дискриминируются

интерактивные задачи, часто выполняющие операции ввода-вывода и

недоиспользующие выделенные им кванты. Если нить полностью исчерпала свой

квант, то ее приоритет понижается на некоторую величину. В то же время

приоритет нитей, которые перешли в состояние ожидания, не использовав

полностью выделенный им квант, повышается. Приоритет не изменяется, если

нить вытеснена более приоритетной нитью.

Для того, чтобы обеспечить хорошее время реакции системы, алгоритм

планирования использует наряду с квантованием концепцию абсолютных

приоритетов. В соответствии с этой концепцией при появлении в очереди

готовых нитей такой, у которой приоритет выше, чем у выполняющейся в данный

момент, происходит смена активной нити на нить с самым высоким приоритетом.

В многопроцессорных системах при диспетчеризации и планировании нитей

играет роль их процессорная совместимость: после того, как ядро выбрало

нить с наивысшим приоритетом, оно проверяет, какой процессор может

выполнить данную нить и, если атрибут нити "процессорная совместимость" не

позволяет нити выполняться ни на одном из свободных процессоров, то

выбирается следующая в порядке приоритетов нить.

6 Сетевые средства

Средства сетевого взаимодействия Windows NT направлены на реализацию

взаимодействия с существующими типами сетей, обеспечение возможности

загрузки и выгрузки сетевого программного обеспечения, а также на поддержку

распределенных приложений.

Windows NT с точки зрения реализации сетевых средств имеет следующие

особенности:

Встроенность на уровне драйверов. Это свойство обеспечивает быстродействие.

Открытость - обуславливается легкостью динамической загрузки-выгрузки,

мультиплексируемостью протоколов.

Наличие RPC, именованных конвейеров и почтовых ящиков для поддержки

распределенных приложений .

Наличие дополнительных сетевых средств, позволяющих строить сети в

масштабах корпорации: дополнительные средства безопасности централизованное

администрирование отказоустойчивость (UPS, зеркальные диски).

Windows NT унаследовала от своих предшественников редиректор и сервер,

протокол верхнего уровня SMB и транспортный протокол NetBIOS (правда, с

новым "наполнением" - NetBEUI). Как и в сети MS-NET редиректор

перенаправляет локальные запросы ввода-вывода на удаленный сервер, а сервер

принимает и обрабатывает эти запросы.

Сначала редиректор и сервер были написаны на ассемблере и располагались над

существующим системным программным обеспечением MS-DOS. Новые редиректор и

сервер встроены в Windows NT, они не зависят от архитектуры аппаратных

средств, на которых работает ОС. Они написаны на С и выполнены как

загружаемые драйверы файловой системы, которые могут загружаться или

выгружаться в любое время. Они также могут сосуществовать с редиректорами и

серверами других производителей.

Реализация редиректора и сервера как драйверов файловой системы делают их

частью NT executive. Следовательно, они имеют доступ к специализированным

интерфейсам, которые менеджер ввода-вывода обеспечивает для драйверов. Эти

интерфейсы, в свою очередь, были разработаны с учетом нужд сетевых

компонент. Доступ к интерфейсам драйверов плюс возможности

непосредственного вызова кэш-менеджера дают значительный вклад в повышение

производительности редиректора и сервера. Многоуровневая модель драйверов

менеджера ввода-вывода отражает многоуровневую модель сетевых протоколов.

Так как редиректор и сервер являются драйверами, то они могут быть

размещены на верхнем уровне, под которым располагаются все необходимые

драйверы транспортных протоколов. Такая структура обеспечивает модульность

сетевых компонент и создает эффективный путь от уровня редиректора или

сервера вниз к транспортному и физическому уровням сети.

Сетевой редиректор обеспечивает средства, необходимые одному компьютеру

Windows NT для доступа к файлам и принтерам другого компьютера. Так как он

поддерживает SMB-протокол, то он работает с существующими серверами MS-NET

и LAN Manager, обеспечивая доступ к системам MS-DOS, Windows и OS/2 из

Windows NT. Механизмы безопасности обеспечивают защиту данных Windows NT,

разделяемых по сети, от несанкционированного доступа.

Редиректор имеет одну основную задачу: поддержку распределенной файловой

системы, которая ведет себя подобно локальной файловой системе, хотя и

работает через ненадежную среду (сеть). Когда связь отказывает, редиректор

ответственен за восстановление соединения, если это возможно, или же за

возврат кода ошибки, чтобы приложение смогло повторить операцию.

Подобно другим драйверам файловой системы, редиректор должен поддерживать

асинхронные операции ввода-вывода, если они вызываются. Когда

пользовательский запрос является асинхронным, то редиректор должен вернуть

управление немедленно, независимо от того, завершилась ли удаленная

операция ввода-вывода или нет. При этом редиректор выполняется в контексте

этой нити. Вызывающая нить должна продолжить свою работу, а редиректор

должен ждать завершения запущенной операции. Есть два варианта решения этой

проблемы: или редиректор сам создает новую нить, которая будет ждать, или

он может передать эту работу уже готовой нити, существующей в системе. В

Windows NT реализован второй вариант.

Редиректор отправляет и получает блоки SMB для выполнения своей работы.

Протокол SMB является протоколом прикладного уровня, включающим сетевой

уровень и уровень представления.

SMB реализует:

установление сессии,

файловый сервис,

сервис печати,

сервис сообщений.

Интерфейс, в соответствии с которым редиректор посылает блоки SMB,

называется интерфейсом транспортных драйверов (transport driver interface -

TDI). Редиректор вызывает функции TDI для передачи блоков SMB различным

транспортным драйверам, загруженным в Windows NT. Для вызова функций TDI

редиректор должен открыть канал, называемый виртуальной связью (virtual

circuit), к машине назначения, а затем послать SMB-сообщение через эту

виртуальную связь. Редиректор создает только одну виртуальную связь для

каждого сервера, с которым соединена система Windows NT, и мультиплексирует

через нее запросы к этому серверу. Транспортный уровень определяет, каким

образом реализовать виртуальную связь, и пересылает данные через сеть.

Как и редиректор, сервер Windows NT на 100% совместим с существующими SMB-

протоколами MS-NET и LAN Manager. Эта полная совместимость позволяет

серверу обрабатывать запросы, исходящие не только от систем Windows NT, но

и от других систем, работающих с программным обеспечением LAN Manager. Как

и редиректор, сервер выполнен в виде драйвера файловой системы.

Может показаться странным, что сервер в соответствии с микроядерной

концепцией не реализован как серверный процесс. Было бы логично ожидать,

что сетевой сервер будет функционировать как защищенная подсистема -

процесс, чьи нити ожидают поступления запросов по сети, выполняют их, а

затем возвращают результаты по сети. Этот подход, как наиболее

естественный, был тщательно рассмотрен при проектировании Windows NT,

однако, учитывая опыт построения сетей VAX/VMS и опыт использования RPC,

было решено выполнить сервер как драйвер файловой системы. Хотя сервер и не

является драйвером в обычном смысле, и он не управляет файловой системой на

самом деле, использование модели драйвера обеспечивает некоторые

преимущества.

Главное из них состоит в том, что драйвер реализован в среде NT executive и

может вызывать кэш-менеджер NT непосредственно, что оптимизирует передачу

данных. Например, когда сервер получает запрос на чтение большого

количества данных, он вызывает кэш-менеджер для определения места

расположения этих данных в кэше (или для загрузки этих данных в кэш, если

их там нет) и для фиксации данных в памяти. Затем сервер передает данные

непосредственно из кэша в сеть, минуя доступ к диску. Аналогично, при

запросе на запись данных сервер вызывает кэш-менеджер для резервирования

места для поступающих данных. Затем сервер пишет данные непосредственно в

кэш. Записывая данные в кэш, сервер возвращает управление клиенту гораздо

быстрее; затем кэш-менеджер записывает данные на диск в фоновом режиме

(используя страничные средства менеджера виртуальной памяти).

Будучи драйвером файловой системы, сервер несколько более гибок по

сравнению с его реализацией в виде процесса. Например, он может

регистрировать функции завершения ввода-вывода, что позволяет ему получать

управление немедленно после завершения работы драйверов нижнего уровня.

Хотя сервер Windows NT реализован как драйвер файловой системы, другие

серверы могут быть реализованы и как драйверы, и как серверные процессы.

Асинхронные вызовы обрабатываются сервером аналогично, с использованием

пула рабочих нитей.

И редиректоры, и серверы, и транспортные драйверы могут быть в любое время

загружены и выгружены.

Открытая архитектура сетевых средств Windows NT обеспечивает работу своих

рабочих станций (и серверов) в гетерогенных сетях не только путем

предоставления возможности динамически загружать и выгружать сетевые

средства, но и путем непосредственного переключения с программных сетевых

средств, ориентированных на взаимодействие с одним типом сетей, на

программные средства для другого типа сетей в ходе работы системы. Windows

NT поддерживает переключение программных средств на трех уровнях:

на уровне редиректоров - каждый редиректор предназначен для своего

протокола (SMP, NCP, NFS, VINES);

на уровне драйверов транспортных протоколов, предоставляя для них и для

редиректоров стандартный интерфейс TDI;

на уровне драйверов сетевых адаптеров - со стандартным интерфейсом NDIS

3.0.

Для доступа к другим типам сетей в Windows NT, помимо встроенного, могут

загружаться дополнительные редиректоры. Специальные компоненты Windows NT

решают, какой редиректор должен быть вызван для обслуживания запроса на

удаленный ввод-вывод. За последние десятилетия получили распространение

различные протоколы передачи информации по сети. И хотя Windows NT

поддерживает не все эти протоколы, она, по крайней мере, разрешает включать

их поддержку.

После того, как сетевой запрос достигает редиректора, он должен быть

передан в сеть. В традиционной системе каждый редиректор жестко связан с

определенным транспортным протоколом. В Windows NT поставлена задача

гибкого подключения того или иного транспортного протокола, в зависимости

от типа транспорта, используемого в другой сети. Для этого во всех

редиректорах нижний уровень должен быть написан в соответствии с

определенными соглашениями, которые и определяют единый программный

интерфейс, называемый интерфейсом транспортных драйверов (TDI).

TDI позволяет редиректорам оставаться независимым от транспорта. Таким

образом, одна версия редиректора может пользоваться любым транспортным

механизмом. TDI обеспечивает набор функций, которые редиректоры могут

использовать для пересылки любых типов данных с помощью транспортного

уровня. TDI поддерживает как связи с установлением соединения (виртуальные

связи), так и связи без установления соединения (датаграммные связи). Хотя

LAN Manager использует связи с установлением соединений, Novell IPX

является примером сети, которая использует связь без установления

соединения. Microsoft изначально обеспечивает транспорты - NetBEUI (NetBIOS

Extended User Interface), TCP/IP, IPX/SPX, DECnet и AppleTalk.

Сетевые адаптеры поставляются вместе с сетевыми драйверами, которые раньше

часто были рассчитаны на взаимодействие с определенным типом транспортного

протокола. Так как Windows NT позволяет загружать драйверы различных

транспортных протоколов, то производители сетевых адаптеров, использующие

такой подход, должны были писать различные варианты одного и того же

драйвера, рассчитанные на связь с разными протоколами транспортного уровня.

Чтобы помочь производителям избежать этого, Windows NT обеспечивает

интерфейс и программную среду, называемые "спецификация интерфейса сетевого

драйвера" (NDIS), которые экранируют сетевые драйверы от деталей различных

транспортных протоколов. Самый верхний уровень драйвера сетевого адаптера

должен быть написан в соответствии с рекомендациями NDIS. В этом случае

пользователь может работать с сетью TCP/IP и сетью NetBEUI (или DECnet,

NetWare, VINES и т.п.), используя один сетевой адаптер и один сетевой

драйвер. Среда NDIS использовалась в сетях LAN Manager, но для Windows NT

она была обновлена.

Через свою нижнюю границу драйвер сетевого адаптера обычно взаимодействует

непосредственно с адаптером или адаптерами, которые он обслуживает. Драйвер

сетевого адаптера, реализованный для среды NDIS, управляет адаптером не

непосредственно, а использует для этого функции, предоставляемые NDIS

(например, для запуска ввода-вывода или обработки прерываний). Таким

образом, среда NDIS образует некую оболочку, которая позволяет достаточно

просто переносить драйверы сетевых адаптеров из одной ОС в другую. NDIS

позволяет сетевым драйверам не содержать встроенных знаний о процессоре или

операционной системе, на которых он работает.

5 Совместимость Windows NT с NetWare

Совместимость сетевых операционных систем предполагает использование

одинакового стека коммуникационных протоколов, в том числе и верхнего

прикладного уровня. Протоколы верхнего уровня (NCP, SMB, NFS, FTP, telnet)

включают две части - клиентскую и серверную. При взаимодействии двух

компьютеров на каждой стороне могут присутствовать как обе части

прикладного протокола, так и по одной его части, в зависимости от этого

образуется или одна, или две пары "клиент-сервер".

Для клиентской части протокола верхнего уровня, реализованного в виде

модуля операционной системы, используются разные названия - редиректор

(redirector), инициатор запросов или запросчик (requester). Эти компоненты

получают запросы от приложений на доступ к удаленным ресурсам,

расположенным на серверах, и ведут диалог с сервером в соответствии с каким-

либо протоколом прикладного уровня. Совокупность функций, которая может

использовать приложение для обращения к редиректору, называется прикладным

интерфейсом (API) редиректора.

Существующая версия Windows NT 3.51 имеет встроенную поддержку стека

протоколов Novell, а именно протоколов IPX/SPX и клиентской части NCP. При

разработке первой версии Windows NT 3.1 между Microsoft и Novell

существовало соглашение о том, что редиректор, реализующий клиентскую часть

протокола NCP, будет написан силами сотрудников Novell и передан Microsoft

в течение 60 дней после выпуска коммерческой версии Windows NT 3.1. Однако

первая версия редиректора от Novell появилась только спустя четыре месяца и

обладала существенными ограничениями: не поддерживался полностью API

редиректора NetWare, в частности, поддерживались только 32-х разрядные

вызовы, что означало невозможность работы старых 16 разрядных приложений

клиента NetWare.

Через некоторое время Microsoft разработала свою собственную версию

редиректора для NetWare, проведя большую работу по освоению NCP. Этот

вариант оказался гораздо лучше, однако и он имеет недостатки: в нем

отсутствует поддержка входных сценариев NetWare и службы каталогов NetWare

Directory Services. Отсутствие поддержки входных сценариев означает, что

администратору сети будет сложно автоматизировать создание индивидуальной

операционной среды NetWare для пользователей, использующих Windows NT в

качестве клиентской машины серверов NetWare.

Организация, использующая NetWare, может добавить Windows NT в качестве:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10