Сравнительная характеристика операционных систем семейства UNIX

| Категория реферата: Рефераты по информатике, программированию
| Теги реферата: решебник по математике 5, доклад по биологии
| Добавил(а) на сайт: Саянский.

Unix - самая многоплатформенная OS. WindowsNT пытается подражать ему, но пока это плохо удается - после отказа от MIPS и POWER-PC, W'NT остались всего на двух платформы - традиционная i*86 и DEC Alpha. Разумеется, переносимость программ с одной версии Unix на другую ограничена.
Неаккуратно написанная программа, не учитывающая различий в реализациях
Unix, может потребовать серьезной переделки. Но все равно это на много порядков легче, чем например перенести с OS/2 на NT.

Почему Unix?

Unix используется как в качестве как сервера, так и рабочей станции. В номинации серверов с ним конкурируют MS WindowsNT, Novell Netware, IBM OS/2
Warp Connect, DEC VMS и операционные системы мэйнфреймов. Каждая система имеет свою область применения, в которой она лучше других.

WindowsNT - для администраторов, которые предпочитают привычный интерфейс экономному расходованию ресурсов и высокой производительности.

Netware - для сетей, где нужна высокая производительность файлового и принтерного сервиса и не столь важны остальные сервисы. Главный недостаток
- на сервере Netware трудно запускать приложения.

OS/2 хороша там, где нужен "легкий" сервер приложений. Ресурсов требует меньше чем NT, в управлении гибче (хотя в настройке может и сложнее), а многозадачность очень хорошая. Авторизация и разграничение прав доступа не реализованы на уровне ОС, что с лихвой окупается реализацией на уровне приложений-серверов. (Впрочем, зачастую остальные OS делают то же самое).
Многие станции FIDOnet и BBS сделаны на базе OS/2.

VMS - мощный, ничем не уступающий Unix'ам (а во многом и превосходящий его) сервер приложений, но только для платформ VAX и Alpha фирмы DEC.

Мэйнфреймы - для обслуживания очень большого количества пользователей
(порядка нескольких тысяч). Но работа этих пользователей как правило организована в виде не клиент-серверного взаимодействия, а в виде хост- терминального. Терминал же в этой паре скорее не клиент, а сервер (Мир
Internet, N3 за 1996-й год). К преимуществам мэйнфреймов надо отнести более высокую защищенность и устойчивость к сбоям, а к недостаткам - соответствующую этим качествам цену.

Unix хорош для квалифицированного (или желающего стать таковым) администратора, т.к. требует знания принципов функционирования происходящих в нем процессов. Реальная многозадачность и жесткое разделение памяти обеспечивают высокую надежность функционирования системы, хотя в производительности файл- и принт-сервисов Unix'ы уступают Netware.

Недостаточная гибкость предоставления прав доступа пользователей к файлам по сравнению с WindowsNT затрудняет организацию
_на_уровне_файловой_системы_ группового доступа к данным (точнее, к файлам), что компенсируется простотой реализации, а значит меньшими требованиями к аппаратуре. Впрочем, такие приложения, как SQL-сервер решают проблему группового доступа к данным своими силами.

Практически все протоколы(правила обмена информацией в сети), на которых основан Internet, были разработаны под Unix, в частности стек протоколов TCP/IP придуман в университете Berkeley.

Защищенность Unix при правильном администрировании ни в чем не уступает ни Novell, ни WindowsNT.

Важным свойством Unix, которое приближает его к мэйнфреймам, является его многотерминальность, много пользователей могут одновременно запускать программы на одной Unix-машине. Если не требуется использовать графику, можно обойтись дешевыми текстовыми терминалами (специализированными или на базе дешевых PC), подключенными по медленным линиям. В этом с ним конкурирует только VMS. Можно использовать и графические X-терминалы, когда на одном экране присутствуют окна процессов, выполняющихся на разных машинах.

В номинации рабочих станций с Unix конкурируют MS Windows*, IBM OS/2,
Macintosh и Acorn RISC-OS.

Unix функционирует как на PC, так и на мощных рабочих станциях с RISC- процессорами, под Unix написаны действительно мощные САПР и геоинформационные системы. Своей масштабируемостью Unix из-за его многоплатформенности на порядок превосходит любую другую операционную систему.
Как пользователь системы UNIX вы можете посылать сообщения другим пользователям, работающим в вашей системе или другой системе UNIX, или принимать информацию, хранящуюся в файлах других пользователей.
Особенностью является то, что вы можете посылать и принимать сообщения, изменять файлы и организовывать сетевую работу с другими системами UNIX.
Чтобы сделать это, вы должны быть зарегистрированы в системе UNIX, что предоставляет вам возможность связываться с той системой UNIX, которой вы хотите послать информацию. Команда, которую вы будете использовать для посылки информации зависит от того, что вы хотите послать.
Система UNIX обеспечивает мощное и удобное окружение для развития программирования и программного обеспечения. В дополнение к различным языкам, которые вы можете использовать, система UNIX обеспечивает некоторыми дополнительными средствами, чтобы сделать развитие программного обеспечения легче.
Внешний круг системы UNIX образуют программы и инструментальные средства системы, разделенные на категории функционально. Эти функции включают: программное окружение - несколько программ системы UNIX, устанавливающих дружественное программное окружение, обеспечивающее интерфейсы между системой и языками программирования и использование обслуживающих программ; обработка текстов - система обеспечивает программы, такие как строковый и экранный редакторы, для создания и изменения текстов, орфографическую программу проверки для обнаружения ошибок орфографии, и необязательный форматер текста для создания высококачественных копий, которые подходят для публикаций; организация информации - система предоставляет много программ, которые позволяют вам создавать, организовывать и удалять файлы и каталоги; обслуживающие программы - инструментальные средства, создающие графику и выполняющие вычисления;

электронная связь - несколько программ (например, mail) предоставляют вам возможность передавать информацию другим пользователям и в другие системы UNIX.
ОС UNIX изначально создавался как компактная система для программных разработок. Практически вся система написана на языке С и, вследствие этого, проста для понимания и легко переносима на различные аппаратные платформы. История этой ОС начиналась в 70 годы. В это время она свободно распространялась в основном в университетской среде и завоевывала популярность как инструментальная среда. Важной особенностью этой операционной системы является компактность кода - всего около 12 млн. строк. После появления в конце 70 миниЭВМ ОС UNIX стала практически стандартом для этих машин, поскольку обладая всей функциональностью коммерческих ОС (RSX, RT, VMS и ряд других) могла легко портироваться на различные платформы без существенных трудозатрат. С появлением в середине
80 годов первых ПК возникли и версии ОС UNIX для платформы Intel. С момента появления первого 32-разрядного процессора фирмы Intel 80386 и расширения
RISC платформ (MIPS, Alpha, HP-PA, Motorolla начинается новый виток в развитии этой ОС. Однако настоящий бум на UNIX решения возник благодаря появлению Internet. Internet - это прежде всего Unix. Всемирная сеть изначально строилась на технологиях неразрывно связанных с ОС Unix (TCP/IP,
SMTP, GOPHER и др.), и именно она привлекла внимание к этой ОС. На Unix вскормлены нынешние выпускники университетов - то поколение, которое сейчас начинает работу в качестве специалистов по ИТ, и будет определять развитие корпоративных информационных технологий своих предприятий. Каковы же основные отличительные черты этой замечательной нестареющей ОС?
В отличие от классических операционных систем для персональных компьютеров
(DOS, Windows, OS/2, NetWare), UNIX является многопользовательской многозадачной операционной системой с разделением времени. Одна и та же вычислительная система под управлением ОС UNIX может использоваться как сервер приложений, коммуникационный сервер, сервер печати или файлов, и в то же время обслуживать запросы большого количества пользователей. В этом смысле UNIX очень близка к таким известным ОС как MVS, VMS, OS/400, то есть операционных систем больших машин. Известны конфигурации UNIX систем для онлайнового обслуживания 10000 пользователей (британская страховая компания
Churchill, 64-х процессорный CRAY CS6400 (SUN UE10000)). Несмотря на многообразие версий UNIX, архитектура и основные интерфейсы системы достаточно жестко стандартизованы. Поэтому в большинстве случаев для администраторов, а тем более пользователей никаких различий в работе с разными версиями UNIX просто нет. Основной организацией, занимающейся выработкой стандартов для UNIX, является Open Group, возникшая в результате слияния X/Open и OSF в 1997 г. Наличие многопользовательского режима работы является важнейшей отличительной чертой этой ОС. Данный режим позволяет легко администрировать систему и организовывать работу пользователей через терминальный интерфейс, чрезвычайно экономичный и надежный. Концептуальная правильность многопользовательского режима работы косвенно подтверждается и тем, что после пяти лет разработок Windows NT фирма Microsoft признала необходимость такого режима и пытается осуществить его в своем продукте
Windows Terminal Server или в продукте фирмы Citrix MetaFrame, хотя изначально NT строилась исключительно как многозадачная среда без поддержки многопользовательской работы. Крайне важным аспектом использования ОС UNIX является то, что практически с самого начала своего существования она использовалась для организации сетевых вычислений. Все наиболее распространенные сетевые протоколы (TCP/IP, NFS) возникли и были отработаны в среде ОС UNIX. Для этой ОС существуют самые эффективные (в смысле соотношения затрат/производительности) решения для организации файл- серверных и принтерных служб в гетерогенных средах (Samba), более чем успешно конкурирующие с решениями на базе Windows NT или NetWare.
С широким распространением с середины 80-х симметричных мультипроцессорных систем для коммерческих приложений появились версии UNIX, поддерживающие многопоточные и многопроцессорные режимы работы. Уже в 1989 году появились устойчивые реализации SMP для SCO UNIX (для процессоров Intel386) и DEC
ULTRIX (MIPS R2000/3000). В операционной системе UNIX традиционно поддерживается классическая схема мультипрограммирования. Система имеет возможность параллельного выполнения нескольких пользовательских программ.
Каждому такому выполнению соответствует процесс операционной системы.
Поскольку каждый процесс выполняется в собственной виртуальной памяти, процессы в системе защищены друг от друга. В компьютерах с архитектурой SMP несколько процессоров имеют доступ к общей памяти через высокоскоростной общий интерфейс. Диспетчер процессов, обеспечивающий распределение ресурсов процессоров между процессами, использует кольцевой режим планирования
(round robin). Основной смысл такого планирования состоит в том, что время процессора(ов) делится на кванты фиксированного размера, а процессоры, готовые к выполнению, выстраиваются в кольцевую очередь. Очевидно, что чем больше процессоров в системе, тем меньше процессов остается в очереди на исполнение, поскольку они распределяются на любые свободные в данный момент
ЦПУ. Кроме того, в ОС UNIX был внедрен механизм легковесных процессов
(light-weight processes) или нитей управления. Фактически, нити - это процессы, исполняющиеся в одной и той же виртуальной памяти обычного
(обладающего виртуальной памятью) процесса. Механизм нитей позволяет еще больше поднять эффективность работы SMP систем, так как позволяет распараллеливать выполнение даже в рамках одного процесса. Синхронизация выполнения нитей достигается при помощи механизма замков (lock).
Многопоточность помогает решить и другую проблему - обеспечение работы в режиме реального времени.
ОС UNIX является одной из самых распространенных операционных систем в мире. Версии этой ОС существуют практически для всех аппаратных платформ: от персональных компьютеров до векторных суперЭВМ и MPP систем. UNIX давно стала стандартной ОС для мощных профессиональных рабочих станций, систем
SMP, кластеров. Начиная с 1992 года после появления первых 64-х разрядных процессоров Alpha 21064 и MIPS R4000 появились 64-х разрядные версии UNIX.
Важность поддержки 64-х разрядной обработки данных и адресации для современных приложений очевидна. Это и поддержка технологии сверхбольших моделей организации памяти (VLMR), используемой в современных СУБД баз данных, и увеличение производительности вычислительных систем, и эффективная работа со сверхбольшими файловыми системами. Сейчас большая часть операционных систем семейства UNIX является 64-х разрядными, в отличие от Windows NT, остающейся по-прежнему 32-х разрядной и существующей только на двух платформах - Intel и DEC Alpha, хотя изначально эта ОС задумывалась как многоплатформенная. Даже такому гиганту как Microsoft оказалось не под силу поддерживать свою операционную систему на всех платформах.
Надежность системы UNIX в значительной степени определяется ее открытостью и достаточно долгим сроком жизни. Открытость системы и наличие большого количества независимых компаний, проводящих разработки этой ОС, позволяют создавать нормальную конкурентную среду, в которой быстро и качественно реализуются новые механизмы, компоненты и исправления. Кроме того, постоянное развитие UNIX стимулируется наличием некоммерческих версий этой операционной системы. Все это разительно отличается от идеологии развития
Windows NT, разработкой которой монопольно занимается одна компания со всеми вытекающими отсюда последствиями. Большинство слабых сторон Windows
NT в конечном счете проистекают из философии компании: "Windows повсюду" и к настоящему времени явно устаревшей концепции наличия на каждом ПК локального контекста прикладной задачи (м следовательно ОС Windows). Однако из-за достаточно высокой (на момент появления цены и относительно низкого быстродействия, в частности графической подсистемы) Microsoft пришлось сделать ряд шагов направленных на повышени быстродействия Windows NT путем встраивания графической подсистемы в ядро ОС. Это привело к принципиальному снижению стабильности системы. В настоящий момент именно графические службы и драйверы NT вместе образуют слабейшее звено системы, .поскольку им доступны критически важные области системной памяти. И на клиенте, и на сервере работа Windows NT всецело зависит от качества графических драйверов, в основном производимых третьими фирмами и использующих их программ. Не смотря на это, как показывает практика сравнение выполнения графических приложений для NT и UNIX исключая случаи низкого разрешения экрана практически всегда оказывается не в пользу NT. В Unix система X11 и драйверы дисплея изолированы от ядра системы, и благодаря этому Unix гораздо лучше подходит для любой корпоративной среды, поскольку сбои графических драйверов не влияют на его работу.
К важным свойствам ОС UNIX относятся ряд специальных черт, позволяющих автоматически переконфигурировать системы после выхода из строя отдельных компонент, дублировать наиболее критические компоненты систем, производить автоматическую перезагрузку системы в случае ее краха (LAR функции).
Большинство версий Unix поддерживают загружаемые модули устройств, т. е. позволяют загрузить систему, а после этого "ходу" переконфигурировать поддержку оборудования и программ или BTLD драйверы (присоединяемые к ядру во время загрузки). После завершения работы с устройством соответствующий модуль можно выгрузить. Надежность файловых систем в ОС UNIX обеспечивается использоованием современных технологий журналирования типа Veritas.
Традиционное мнение о сложности установки и администрирования UNIX, о недружественном интерфейсе и высокой стоимости решений на ее основе это типичный миф, который так любим фирмой Microsoft. Такое же мнение можно встретить и у людей, которые никогда всерьез не занимались реальным администрированием компьютерных систем и не знакомы с ОС UNIX. Достаточно один раз попробовать самому установить любую из них, например SCO
OpenServer или Linux, что бы убедиться в обратном. Теперь относительно недружественного интерфейса с командной строкой. Интересно как вы бы отнеслись к предложению заменить "примитивный" обычный голосовой метод общения со своими друзьями на высокопонятную систему жестов и ужимок? Вы не согласны? Странно, в Microsoft предполагают, что второй путь гораздо
"интуитивнее, более открыт и практичнен". На самом деле, "недружественный" интерфейс с командной строкой позволяет чрезвычайно просто и гибко, с минимальными трудозатратами осуществлять администрирование сложных сетей и объектов операционной среды, тогда как в NT для этого необходимо открывать огромное количество окон с непонятной смысловой нагрузкой, навигация внутри которых к тому же крайне затруднена. Оболочки командной строки, входящей в состав Unix поддерживают развитые языки сценариев, которые часто оказываются наиболее эффективным средством автоматизации сложных задач администрирования. Кроме того, администраторы и пользователи UNIX могут работать в системе через различные графические оконные интерфейсы, в том числе и через удобный стандартизованный интерфейс CDE (Common Desktop
Environment). Надо отметить, что графические интерфейсы в среде UNIX появились и стали широко использоваться задолго до того как Билли Гейтс задумал Windows 1.0. Графическая оболочка CDE построена на базе оконной среды X Window и имеет большое количество средств для контроля и управления операционной системой, тонкой настройки, слежения за состоянием оборудования и т.д. Кстати, Unix-сервер можно в отличии от NT от начала до конца администрировать даже с терминала или с любой рабочей станции, поддерживающей протокол Telnet. Настроенная система UNIX устойчиво работает и не требует ресурсов на поддержку. Как показывает опыт, один администратор может обслуживать большое количество систем, географически разнесенных на сотни километров. Для больших и средних организаций в таких случаях часто, оказывается, экономически выгодно передавать обслуживание своих систем третьим фирмам (outsourcing).
В системе UNIX как в многопользовательской среде всегда большое внимание уделялось проблеме безопасности. Основные принципы и уровни безопасности для ОС UNIX разрабатываются на основе документа Национального центра компьютерной безопасности США (NCSC) "Критерии оценки надежных компьютерных систем", известного как "Оранжевая книга". Оранжевая книга определяет иерархию 4 уровней безопасности, каждый последующий из которых строже предыдущего:
D: минимальная безопасность;

C: дискреционная защита;

B: мандатная защита;

A: верифицируемая защита.
Каждый уровень делится на 1 или более перенумерованных классов (чем больше номер, тем больше степень безопасности): C2 обеспечивает большую безопасность, чем С1. Мы можем определить уровни безопасности, общие для основных современных версий Unix.. Для большинства версий UNIX стандартным является уровень безопасности C2: управляемая защита доступа с требованием возможностей ревизии, защиты паролем, других средств контроля владения и использования ресурсов, строгого тестирования и документирования. Возможно повышение уровня защиты (например, до уровня B1 или выше) за счет дополнительных компонент, приобретаемых отдельно.
За время существования UNIX для этой операционной системы было написано огромное количество приложений. Объем программного обеспечения написанного для UNIX настолько велик, что уже сам по себе обеспечит этой ОС долгую жизнь. Для разных версий UNIX это количество достигает 12000. Только для
Solaris фирмы Sun Microsystems ежемесячно появляется более 150 новых приложений. Доступность приложений для Windows NT за последние три года значительно выросла, однако в большинстве случаев качество, устойчивость и функциональность их значительно хуже, чем у аналогичных продуктов для UNIX.
Для некоммерческой версии UNIX Linux теперь доступны такие прикладные системы IBM DB 2, Oracle Enreprise Server, Informix, Lotus Development и много других. Кроме того, ряд крупнейших производителей вычислительной техники таких как Compaq, Hewlett-Packard и Dell Computer начали поставки серверов с преинсталлированным Linux. Очень важным событием с точки зрения развития приложений для сетецентрических вычислительных моделей стало появление Java. Быстро, всего за несколько лет, Java стал наиболее признанным языком программирования. Его появление сдвинуло баланс вычислений с клиента в сторону сервера. Возможно,это станет серьезным ударом по предсказаниям о доминировании ОС для настольных ПК. Этому может способствовать и появление дешевых офисных приложений для Unix, например
StarOffice фирмы Sun Microsystems. Очевидно, что серверы могут эффективно обслуживать приложения или даже их части без того, чтобы хранить данные на клиенте.
Таким образом, мы с уверенностью можем сказать, что этой хорошо знакомой и такой новой операционной системе UNIX еще найдется много работы и в новом тысячелетии.
Независимо от версии, общими для UNIX чертами являются:

. многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа,

. реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени, основанная на использовании алгоритмов вытесняющей многозадачности

(preemptive multitasking),

. использование механизмов виртуальной памяти и свопинга для повышения уровня мультипрограммирования,

. унификация операций ввода-вывода на основе расширенного использования понятия "файл",

. иерархическая файловая система, образующая единое дерево каталогов независимо от количества физических устройств, используемых для размещения файлов,