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计算机网络的容错能力

发布时间:2022-08-03 13:56:55

‘壹’ 计算机网络什么型网络可靠性最高

分布式结构的网络,网络的每台设备之间均有点到点的链路连接。系统可靠性高,容错能力强但是不经济。

‘贰’ 计算机网络中,容错能力最强的是

A.光纤采用光纤能达到T(1T=1000G)bps以上的极限速度,采用光传输信号,传输过程中不会受外界电磁波的干扰.。

‘叁’ 什么是服务器的容错技术

有备无患的做法,向来都是优质的香港机房拥有的作风,这表现在了电源、带宽线路等方面的冗余配置。尽管机房能够提供服务器在突发情况下正常运行的冗余配置,但是站长要想网站服务器能安安稳稳运行完服务期的话,那么壹基比小喻认为香服务器机房需要拥有以下5点的容错性。
一、冗余的电源供应
站长需要确保选用的香港机房拥有冗余的电源供应,包括企业级不间断电源、定期检测的备用发电机等。尽管停电可能只会偶尔发生,但是选择到香港机房如果不具备没有冗余电力,这可能导致租用的香港服务器因短时间电力难以恢复的问题而导致网站业务持续中断。因此选择香港机房很重要,精心设计的电力系统会解决本地电源故障、电压变化以及短期和长期停电问题。
二、服务器硬件冗余
硬件非常重要。香港服务器中的硬件设备和网络硬件都应该是以冗余的方式构建。如果您选择的服务商和数据中心足够负责,这些设施都应具备。其中,香港服务器租用,通常都接入多条国际线路,以BGP智能切换最佳路由,保障网络冗余,顺便一提,葵芳的香港服务器租用,已接入中国电信CN2专线直达香港,大陆访问更快更稳定。关于服务器硬件的冗余,一般需要客户付费部署RAID磁盘阵列,可提供更高的数据可靠性。
三、保持软件最新版本和补丁更新
香港服务器中软件需要保持更新,尤其是与安全相关的软件。毕竟,大量的服务中断是由应用程序故障引起的,例如弹性负载平衡软件故障等。而且,未及时更新版本和安全补丁,容易被黑客入侵进而导致更严重的损害。
四、服务器硬件故障监控
针对硬件设施提供密切的监控是不可缺少的。站长应当随时保持对服务器硬件和软件的密切关注,并确保有一个系统可以在突发故障时即时提醒您。当然,可靠的香港服务器租用服务商一定会部署这样的实时监控系统。因此站长在选择香港服务器租用时应当确认服务商是否具备这样的部署。
五、降低人为操作的失误率
在引发在线业务停滞的事件中,大多数情况不是由服务器或者数据中心引起的,而是应用程序故障、系统缺陷以及人为错误操作导致的。因此,站长就需要尽可能提升服务器管理水平或者请专业人士来管理服务器。

‘肆’ 计算机网络最基本的功能之一是

计算机网络的主要功能是数据通信和共享资源。
1、数据通信是指计算机网络中可以实现计算机与计算机之间的数据传送。
2、共享资源包括共享硬件资源、软件资源和数据资源。

‘伍’ 容错是什么意思容错

红黑碳王属于力量非常大,速度非常快,控制性能却偏弱的类型
这样球接触拍子后会很快弹出去,手感稍微差一点的球友可能会感觉完全控制不住
也就是说容错性很低,一个不注意就飞了。配合软一些的胶皮会有所改善。
如果是初学的业余球友,建议选择均衡型拍子,比较的柔软,力量适中,也可以练习打也可以练习拉,等到有一定水平之后再慢慢研究适合自己的打法。
另外前期投入不需要太多,初学者用个100-200左右的拍子也都够了。红黑碳王不便宜吧,根据自己的经济情况决定吧。

‘陆’ 计算机网络的拓扑结构有哪些它们各有什么优缺点

计算机连接的方式叫做“网络拓扑结构”(Topology)。网络拓扑是指用传输媒体互连各种设备的物理布局,特别是计算机分布的位置以及电缆如何通过它们。设计一个网络的时候,应根据自己的实际情况选择正确的拓扑方式。每种拓扑都有它自己的优点和缺点。

网络的拓扑的分类:网络拓扑可以根据通信子网的通信信道分为两类,广播通信信道子网的拓扑与点到点通信子网的拓扑。
采用广播通信信道子网的基本拓扑结构主要有4种:总线型,树型,环型,无线通信与卫星通信型,
采用点到点的通信子网的基本拓扑结构主要有4种:星型,环型,树型与网状型拓扑。

网络的拓扑结构:分为逻辑拓扑和物理拓扑结构这里讲物理拓扑结构。
总线型拓扑:是一种基于多点连接的拓扑结构,所有的设备连接在共同的传输介质上。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道,每台PC只要连一条线缆即可但是它的缺点是所有的PC不得不共享线缆,优点是不会因为一条线路发生故障而使整个网络瘫痪。

环行拓扑:把每台PC连接起来,数据沿着环依次通过每台PC直接到达目的地,在环行结构中每台PC都与另两台PC相连每台PC的接口适配器必须接收数据再传往另一台一台出错,整个网络会崩溃因为两台PC之间都有电缆,所以能获得好的性能。

树型拓扑结构:把整个电缆连接成树型,树枝分层每个分至点都有一台计算机,数据依次往下传优点是布局灵活但是故障检测较为复杂,PC环不会影响全局。

星型拓扑结构:在中心放一台中心计算机,每个臂的端点放置一台PC,所有的数据包及报文通过中心计算机来通讯,除了中心机外每台PC仅有一条连接,这种结构需要大量的电缆,星型拓扑可以看成一层的树型结构不需要多层PC的访问权争用。星型拓扑结构在网络布线中较为常见。

菊花链拓扑:类似于环行拓扑结构,但是中间有一对断点。

以上几种拓扑结构可以混合使用,并且星型拓扑较为常见。

注意要区分开网络物理拓扑结构和逻辑拓扑物理拓扑是连接的PC的真实路径。

逻辑拓扑是数据由一台PC传输到另台PC的实际流向而构成的路径

‘柒’ pc 中的哪个适配器卡有数据容错能力

网络适配器又称网卡或网络接口卡(NIC),英文名NetworkInterfaceCard。

它是使计算机联网的设备。

平常所说的网卡就是将PC机和LAN连接的网络适配器。

网卡(NIC) 插在计算机主板插槽中,负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式,通过网络介质传输。

它的主要技术参数为带宽、总线方式、电气接口方式等。

它的基本功能为:从并行到串行的数据转换,包的装配和拆装,网络存取控制,数据缓存和网络信号。

目前主要是8位和16位网卡。

‘捌’ 如何实现企业级网络系统容错性设计

如何实现企业级网络系统容错性设计  合…信鲥合23bool 合肥市电信局计算中心(合肥)l  摘要文章以争肥市电信局计算机综合管理网络系统为例,详细说明 了客错网络的基本概念,设计原J0,jg 具体  的实现方法,具有普遍的指导意义.  关键词冗余链路FDDITRUCLUSTERRAID5  l 前言  近年来,随着全国范围内企业级网络系统建设的蓬勃  发展,网络系统的容错性日益受到人们的关注.据美国IDC  公司的统计数字表明,6%的数据丢失可归咎于网络.因此,  一  个没有高可靠性的网络系统是一个不完整或不完善的  网络,而容错技术则是提高网络系统可靠性的关键.  合肥市电信局作为安徽邮电省会局,拥有市话,移动  等各类用户40 多万,其帐务,号线等业务数据非常庞大.  由于电信行业具有覆盖面广,业务繁多,实时性强等特点,  在建设合肥电信”九七工程计算机网络系统过程中,合肥  局对业务数据的安全可靠提出了很高的要求.一旦网络故  障,造成数据(尤其是帐务数据)丢失,系统中断,由此造成  的损失是不可估量的.因此,提高整个网络的高可用性,建  设具有高容错性能的网络系统,势在必行.那么如何设计  一  个高性能,高容错的网络系统呢?  2 容错网络设计的一般原则  所谓网络的容错性即是寻找最常见的故障点,通过冗  余度(Redtmdancy)来加强它们,以最大限度地缩短网络故  障的持续时间(downtime).为了避免各种故障造成数据的丢  失或出错,甚至网络的瘫痪,必须果用各种冗余措施来提  高网络的容错能力.影响网络系统容错能力的因素很多,  其中包括:用户到网络中心的数据链路如何冗余,网络中  心枢纽如何容错,以及网络主干,网络服务器如何容错等  等.  作为网络容错性设计,其一般原则如下:  (1)并行主干,双网络中心.  网络中心是整个网络系统的核心,具有突出重要的地  位.为了加强网络中心,可采用并行网络及冗余网络中心  的方法,将每个用户同时连到两个网络中心上,以提高整  个网络系统的容错能力.  c2]多数据链路,多路由的广域网互联.  边界网络至网络中心采用多数据链路,多路由的连接  方式,任一数据链路的故障并不影响局部网络用户的正常  使用:  c3)采用具有模块化结构,热插拔功能的网络设备.  网络设备的模块化结构,热插拔功能,不仅使您拥有  灵活的组网方式,而且使您能及时更换故障模块而不用切  断电源.以提高网络系统长时间连续工作的能力.  (4]网络服务器采用新技术.  网络服务器通过采用双机热备份,双机镜像和容错存  储等当今计算机最新技术来增强网络服务器的容错性能.  9419995 计算机工程与应用  根据以上原则,结合电信局的实际情况,笔者等成功设  计与实现了具有高容错性能的合肥市电信局计算机综合管  理网络系统.  3 容错网络系统的结构及组成  该系统为企业级局域网,采用了当今最为流行的高速  网络技术FDDI 为网络主干.以大钟楼,黄山路局为双网络  中心的结构模式,12 个远端分局则以双E1 链路覆盖.网络  系统的设备选型对提高整个网络系统的性能至关重要,经  过多次调研,笔者选择了美国着名网络厂商CISCO 公司  的各种高,低档网络设备及美国DEC 公司Alpha2100 系  列小型机.网络结构如下:(见下一页)  3.1 并行网络主干  主干网络由位于两个网络中心的4 台Alpha2100 系  列小型机与3 台CATALYST5OOO 和CATALYST1200  交换机通过FDDI 双环互联组成.FDDI 作为一种成熟的高  速主干网络技术,以其传输速度快,传输距离远,抗干扰性  强等特点,在全国范围内得到广范的使用,其特有的主,副  双环结构,使它具有良好的”自愈”功能,当主环发生故障  时,备环能即时启动,因此,FDDI 具有极佳的容错性.极适  合用于大型企业的网络主干.  3.2 双网络中心  该系统承担着各种大量的实时性,可靠性要求很高的  业务数据信息及数据的传输工作,尤其是业务数据中心,  如出现网络瘫痪,其后果不堪设想.因此,笔者建立了大钟  楼,黄山路双网络中心的结构模式.它分别由两台美国  CISCO 公司的高端路由器CISCO7010 和高性能交换机  CATALYST5000 组成,这样任一网络中心的故障甚至瘫  痪,并不影响整个网络正常使用.另外CISCO7010 路由  器,CATALYST5OOO 交换机均为CISCO 公司的高端产  品,均具有模块化,插槽式结构和带电热插拨的能力,不但  灵活性很高,而且排除故障非常方便,为网络的高可靠性  及高容错性的可靠保证.  3.3 双E1 数据链路,双路由  合肥市电信局共有12 个远端分局,为了提高各分局  网络与中心网络的可靠互联,笔者采用了”双E1 数据链  路,双动态路由”的广域网互联方式.每个分局的CISCO  2514 路由器均通过两个E1 通道与两个网络中心的CISCO  7010 互联.这样,即使任一个E1 链路断开,也不会影响各  分局网络系统的正常使用.另外,对于CISCO2514.和  CISCO7010,均果用了”双动态路由,负载均衡”的配置方  式,实现了局间数据在双E1 链路上的自动均衡分流.目   此,不仅大大提高了广域网络的容错性,而且使网问流量  增大了一倍,优化了网络.  3.4 小型机系统的容错  小型机数据库服务器不但是整个综合应用系统的核  心+也是网络系统容错性设计的关键,根据合肥市电信局  目前的业务规模及今后若干年的远景规划,笔者选择了4  台美国着名DEC 公司的新一代Alpha 系列小型机作为数  据库服务器:黄山路的两台DiotalAlpha2100A5/250 和  大钟楼的两台ni6t,dAlphn2100A5/300.这4 台小型  机以DAS 方式分别连接在两网络中心的FDDI 主干上.采  用了”双机容错,异地容灾”的结构模式,保证了业务信息  资源的可靠性,从而极大提高了网络的容错能力.  为了提高连续不断的数据可用性,最大限度地降低故  障停机时间和实现最高水准的设备使用率,以确保业务数  据的安全可靠+小型机系统采用了当今世界上最新的容错  技术:  fI)双机集群TRUCLUSTER 技术  DEC 公司是小型机双机集群CLUSTER  技术的先驱,其高容错性能的TRUCLUSTER  技术,极大地提高了系统的容错能力和业务  数据的可靠性.因此,两个网络中心的两台  小型机均采用了DEC 公司TRUCLUSTER  Ver1.4 的产品.两台小型机数据库服务器采  用松耦合的方式,以内存通道MCe  Channe1)互联,真正实现了对共享磁盘阵列  的实时,并行访问+为小型机采用并行数据  库提供了技术上的支持.  (2)ORACLE 并行服务器  ORACLE 数据库系统是较完备的关系  型数据库系统.因此,笔者选用了它的并行  数据库ORACLEVer7.3.2.3,ORACLE 并行  服务器允许多节点上同时并行访问一个数  据库,它除了提供标准的ORACLE7 所具  有的强大的包括EXPORT&IMPORT,镜像备  份和归档(hot&cold)在内的各种数据库备份  与恢复功能外,还提供其独特的容错特性,如  高可用性和自动联机恢复.当某个节点或实  例发生故障时,运行实列的后台进程SMON  会监测到这个故障,并自动恢复该故障实  列.  (3)独立磁盘冗余阵列—RAID  对于双机集群的容错系统,为了获得高  性能的I/O 和较高的存贮能力,采用了当前  计算机I/0 的最新技术—独立磁盘冗余技  术RAID.根据组成RAID 的结构不同,可以  把RAID 分成各个等级.为了充分利用阵列  的磁盘空间,又能够提高磁盘阵列的容错性  能,可以选择RAID5.每个RAID5 由多个  数据盘和一个Spare 空闲盘组成,而无校验  盘,所有的检验信息分散于每个数据盘中,  因此所有数据盘可以同时进行读写.一旦任  一  数据盘出现故障,RAID5 就可以利用余  下数据盘中的校验信息,在spare 盘中恢复故障盘中的所  有数据,因而提高了磁盘阵列的容错能力.  4 结束语  根据网络容错性设计的一般原则,采用当今各种最新  的网络冗余技术,笔者成功地实现了合肥市电信局计算机  综合管理容错网络系统设计.事实证明,经过一年多的运  行,网络系统的高容错性为合肥电信”九七工程”的顺利运  行,提供了可靠性的保证,从而成为全国电信”九七工程”  中独具特色的范例.(定稿日期:1998 年3 月)  参考文献  1.L~DavidJ.Stang,s.Moon.NetrkSeeufi~Secrets.  电子工业出版杜缩  2.[美lLAuRAA.CHAPPEL.Novell’sGuide【nMdtipmt—  oeollmernetworldng.电子工业出版社编  合肥市电信局计算机综合管理系统网络拓扑图  太钟楼局计算机中心黄山路局网络中心  三孝口局铜陵I 局……寤惦局  计算机工程与应用1999.595  

‘玖’ 求一篇3000字的关于计算机网络的论文,起末考试要用!拜托了!

【摘要】:当现代社会逐渐变为具有高度的相互依赖的巨大网络时,我们所生活的世界无法不变成一个被计算机网络紧密联结起来的世界。计算机网络从技术角度来说,是作为一种布局,将经有关联但相距遥远的事物通过通信线路连接起来,但是对网络的思考决不是传统的二维平面思维甚至三维的球面思维所能达到的。因此,计算机网络的可靠性便成为一项关键的技术指标。本文在介绍了网络可靠性的概况后,详细阐述了计算机网络可靠性优化的技术分析。

【关键词】:计算机网络;可靠性;实施;关于计算机网络论文

在信息时代,网络的生命在于其安全性和可靠性。计算机网络最重要的方面是它向用户所提供的信息服务及其所拥有的信息资源,网络连接在给用户带来方便的同时,也给网络入侵者带来了方便。因此,未来的计算机网络应该具有很高的安全性和可靠性,可以抵御高智商的网络入侵者,使用户更加可靠、更加方便地拥有大量各式各样的个性化客户服务。

一、计算机可靠性模型研究

计算机网络可靠性作为一门系统工程科学,经过5 0多年的发展,己经形成了较为完整和健全的体系。我们对计算机网络可靠性定义为:计算机网络在规定的条件下,规定的时间内,网络保持连通和满足通信要求的能力,称之为计算机网络可靠性。它反映了计算机网络拓扑结构支持计算机网络正常运行的能力。

计算机网络可靠性问题可以模型化为图的可靠性问题。计算机网络模型采用概率图G(V,E)来表示,其中结点集合v表示计算机网络的用户终端,主机或服务器等,边集合E表示计算机网络的链路。计算机网络模型的概率图,是对图的各边以及结点的正常运行状态赋予一定的概率值以后所得到的图。图的可靠性问题包含两个方面的内容:一是分析问题,即计算一个给定图的可靠度;二是设计问题,即在给定所有元素后,设计具有最大可靠度的图。图的可靠度不方便求解时,可先求其失效度(可靠度+失效度=1),然后再求其可靠度。图的结点和链路失效模型可分为链路失效模型、结点失效模型、结点和链路混合失效模型等三种类型,其中“结点和链路混合失效模型”最为常用。

二、计算机网络可靠性的设计原则

在计算机网络设计和建设的工程实践中,科研人员总结了不少具体的设计经验和原则,对计算机网络可靠性的优化设计起到了较好的规范和指导作用。在构建计算机网络时应遵循以下几点原则:

遵循国际标准,采用开放式的计算机网络体系结构,从而能支持异构系统和异种设备的有效互连,具有较强的扩展与升级能力。

先进性与成熟性、实用性、通用性相结合,选择先进而成熟的计算机网络技术,选择实用和通用的计算机网络拓扑结构。计算机网络要具有较强的互联能力,能够支持多种通信协议。计算机网络的安全性、可靠性要高,具有较强的冗余能力和容错能力。计算机网络的可管理性要强,应选择先进的网络管理软件和支持SNMP及CMIP的网络设备。应选择较好的计算机网络链路的介质,保证主干网具有足够的带宽,使整个网络具有较快的响应速度。充分利用现有的计算机网络资源,合理地调配现有的硬件设施、网络布线、已经成熟的网络操作系统软件和网络应用软件。计算机网络可靠性设计的性价比应尽可能高。

三、计算机网络可靠性主要优化设计方法分析

提高计算机网络相关部件的可靠性与附加相应的冗余部件是改善计算机网络可靠性的两条主要途径。在满足计算机网络预期功能的前提下,采用冗余技术(增大备用链路条数)一方面可以提高计算机网络的局域片断的可靠性;另一方面也提高了计算机网络的建设成本。由于每条计算机网络链路均有可靠性和成本,故计算机网络中的链路的数目越少,相应地,计算机网络的可靠性就越高。下面我们从以下几方面来加以论述:

(一)计算机网络的容错性设计策略

计算机网络容错性设计的一般指导原则为:并行主干,双网络中心。计算机网络容错性设计的具体设计方案的原则,可以参照以下几点:

采用并行计算机网络以及冗余计算机网络中心的方法,将每个用户终端和服务器同时连到两个计算机网络中心上。数据链路、路由器在广域网范围内的互联。计算机网络中的边界网络至网络中心采用多数据链路、多路由的连接方式,这样可以保证任一数据链路的故障并不影响局部网络用户的正常使用。

计算机网络设计时,应采用具有模块化结构、热插热拨功能的网络设备。这不仅可以拥有灵活的组网方式,而且在不切断电源的情况下能及时更换故障模块,以提高计算机网络系统长时间连续工作的能力,从而可以大大提高整个计算机网络系统的容错能力。

网络服务器应采用新技术,如采用双机热备份、双机镜像和容错存储等技术来增强服务器的容错性、可靠性。
在进行网络管理软件容错设计时,应采用多处理器和特别设计的具有容错功能的网络操作系统来实现,提供以检查点为基本的故障恢复机能。

(二)计算机网络的双网络冗余设计策略

计算机网络的双网络冗余性设计是在单一计算机网络的基础上再增加一种备用网络,形成双网络结构,以计算机网络的冗余来实现计算机网络的容错。在计算机网络的双网络结构中,各个网络结点之间通过双网络相连。当某个结点需要向其它结点传送消息时,能够通过双网络中的一个网络发送过去在正常情况下,双网络可同时传送数据,也可以采用主备用的方式来作为计算机网络系统的备份。当由于某些原因所造成一个网络断开后,另一个计算机网络能够迅速替代出错网络的工作,这样保证了数据的可靠传输,从而在计算机网络的物理硬件设施上保证了计算机网络整体的可靠性。

(三)采用多层网络结构体系

计算机网络的多层网络结构能够最有效地利用网络第3层的业务功能,例如网络业务量的分段、负载分担、故障恢复、减少因配置不当或故障设备引起的一般网络问题。另外,计算机网络的多层网络结构也能够对网络的故障进行很好的隔离并可以支持所有常用的网络协议。计算机网络的多层模式让计算机网络的移植变得更为简单易行,因为它保留了基于路由器和集线器的网络寻址方案,对以往的计算机网络有很好的兼容性。计算机网络的多层网络结构包含三个层次结构:

接入层:计算机网络的接入层是最终用户被许可接入计算机网络的起点。接入层能够通过过滤或访问控制列表提供对用户流量的进一步控制。在局域网络环境中,接入层主要侧重于通过低成本,高端口密度的设备提供服务功能,接入层的主要功能如下:为最终网络用户提供计算机网络的接入端口;为计算机网络提供交换的带宽;提供计算机网络的第二层服务,如基于接口或Mac地址的Vlan成员资格和数据流过滤。

分布层:计算机网络的分布层是计算机网络接入层和核心层之间的分界点。分布层也帮助定义和区分计算机网络的核心层。该分层提供了边界定义,并在该处对潜在的费力的数据包操作进行预处理。在局域网环境中,分布层执行最多的功能有:V L A N的聚合;部门级或工作组在计算机网络中的接入;广播域网或多点广播域网在计算机网络中的联网方式的确定;

(四)核心层

计算机核心层是计算机网络的主干部分。核心层的主要功能是尽可能快速地交换数据。计算机网络的这个分层结构不应该被牵扯到费力的数据包操作或者任何减慢数据交换的处理。在划分计算机网络逻辑功能时,应该避免在核心层中使用像访问控制列表和数据包过滤这类的功能。对于计算机网络的层次结构而言,核心层主要负责以下的工作:提供交换区块之间的连接;提供到其他区块(如服务器区块)的访问;尽可能快地交换数据帧或者数据包。

纵观未来计算机网络的发展,人们对待网络的要求将越来越高。他们希望创造一个“点击到一切”的世界,尽管这个简单的想法让它成为现实并不是一件很容易的事情,但是一旦认识到计算机网络美好的发展前景,凭借人类的智慧,我们有理由相信我们的世界将由此得到它前所未有的自由。

【参考文献】:

[1]叶明凤,计算机网络可靠性的研究,电脑开发与应用,2001
[2]张红宇,计算机网络优化探讨,嘉兴学院学报,2006
[3]龚波,张文,杨红霞,网络基础,北京:电子工业出版社,2003

‘拾’ 网络操作系统的主要特点

操作系统(英语;Operating
System,简称OS)是一管理电脑硬件与软件资源的程序,同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等,使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。操作系统是一个庞大的管理控制程序,大致包括5个方面的管理功能:进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。目前微机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware等。但所有的操作系统具有并发性、共享性、虚拟性和不确定性四个基本特征。
操作系统的型态非常多样,不同机器安装的OS可从简单到复杂,可从手机的嵌入式系统到超级电脑的大型操作系统。许多操作系统制造者对OS的定义也不大一致,例如有些OS集成了图形化使用者界面,而有些OS仅使用文本接口,而将图形界面视为一种非必要的应用程序。
操作系统理论在计算机科学中为历史悠久而又活跃的分支,而操作系统的设计与实现则是软件工业的基础与内核。
类型
操作系统大致可分为6种类型。
①简单操作系统。它是计算机初期所配置的操作系统,如IBM公司的磁盘操作系统DOS/360和微型计算机的操作系统CP/M等。这类操作系统的功能主要是操作命令的执行,文件服务,支持高级程序设计语言编译程序和控制外部设备等。
②分时系统。它支持位于不同终端的多个用户同时使用一台计算机,彼此独立互不干扰,用户感到好像一台计算机全为他所用。
③实时操作系统。它是为实时计算机系统配置的操作系统。其主要特点是资源的分配和调度首先要考虑实时性然后才是效率。此外,实时操作系统应有较强的容错能力。
④网络操作系统。它是为计算机网络配置的操作系统。在其支持下,网络中的各台计算机能互相通信和共享资源。其主要特点是与网络的硬件相结合来完成网络的通信任务。
⑤分布操作系统。它是为分布计算系统配置的操作系统。它在资源管理,通信控制和操作系统的结构等方面都与其他操作系统有较大的区别。由于分布计算机系统的资源分布于系统的不同计算机上,操作系统对用户的资源需求不能像一般的操作系统那样等待有资源时直接分配的简单做法而是要在系统的各台计算机上搜索,找到所需资源后才可进行分配。对于有些资源,如具有多个副本的文件,还必须考虑一致性。所谓一致性是指若干个用户对同一个文件所同时读出的数据是一致的。为了保证一致性,操作系统须控制文件的读、写、操作,使得多个用户可同时读一个文件,而任一时刻最多只能有一个用户在修改文件。分布操作系统的通信功能类似于网络操作系统。由于分布计算机系统不像网络分布得很广,同时分布操作系统还要支持并行处理,因此它提供的通信机制和网络操作系统提供的有所不同,它要求通信速度高。分布操作系统的结构也不同于其他操作系统,它分布于系统的各台计算机上,能并行地处理用户的各种需求,有较强的容错能力。⑥智能操作系统(见智能软件)。
功能
操作系统的主要功能是资源管理,程序控制和人机交互等。计算机系统的资源可分为设备资源和信息资源两大类。设备资源指的是组成计算机的硬件设备,如中央处理器,主存储器,磁盘存储器,打印机,磁带存储器,显示器,键盘输入设备和鼠标等。信息资源指的是存放于计算机内的各种数据,如文件,程序库,知识库,系统软件和应用软件等。
资源管理
系统的设备资源和信息资源都是操作系统根据用户需求按一定的策略来进行分配和调度的。操作系统的存储管理就负责把内存单元分配给需要内存的程序以便让它执行,在程序执行结束后将它占用的内存单元收回以便再使用。对于提供虚拟存储的计算机系统,操作系统还要与硬件配合做好页面调度工作,根据执行程序的要求分配页面,在执行中将页面调入和调出内存以及回收页面等。
处理器管理或称处理器调度,是操作系统资源管理功能的另一个重要内容。在一个允许多道程序同时执行的系统里,操作系统会根据一定的策略将处理器交替地分配给系统内等待运行的程序。一道等待运行的程序只有在获得了处理器后才能运行。一道程序在运行中若遇到某个事件,例如启动外部设备而暂时不能继续运行下去,或一个外部事件的发生等等,操作系统就要来处理相应的事件,然后将处理器重新分配。
操作系统的设备管理功能主要是分配和回收外部设备以及控制外部设备按用户程序的要求进行操作等。对于非存储型外部设备,如打印机、显示器等,它们可以直接作为一个设备分配给一个用户程序,在使用完毕后回收以便给另一个需求的用户使用。对于存储型的外部设备,如磁盘、磁带等,则是提供存储空间给用户,用来存放文件和数据。存储性外部设备的管理与信息管理是密切结合的。
信息管理是操作系统的一个重要的功能,主要是向用户提供一个文件系统。一般说,一个文件系统向用户提供创建文件,撤销文件,读写文件,打开和关闭文件等功能。有了文件系统后,用户可按文件名存取数据而无需知道这些数据存放在哪里。这种做法不仅便于用户使用而且还有利于用户共享公共数据。此外,由于文件建立时允许创建者规定使用权限,这就可以保证数据的安全性。
程序控制
一个用户程序的执行自始至终是在操作系统控制下进行的。一个用户将他要解决的问题用某一种程序设计语言编写了一个程序后就将该程序连同对它执行的要求输入到计算机内,操作系统就根据要求控制这个用户程序的执行直到结束。操作系统控制用户的执行主要有以下一些内容:调入相应的编译程序,将用某种程序设计语言编写的源程序编译成计算机可执行的目标程序,分配内存储等资源将程序调入内存并启动,按用户指定的要求处理执行中出现的各种事件以及与操作员联系请示有关意外事件的处理等。
人机交互
操作系统的人机交互功能是决定计算机系统“友善性”的一个重要因素。人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来完成。可供人机交互使用的设备主要有键盘显示、鼠标、各种模式识别设备等。与这些设备相应的软件就是操作系统提供人机交互功能的部分。人机交互部分的主要作用是控制有关设备的运行和理解并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。早期的人机交互设施是键盘显示器。操作员通过键盘打入命令,操作系统接到命令后立即执行并将结果通过显示器显示。打入的命令可以有不同方式,但每一条命令的解释是清楚的,唯一的。随着计算机技术的发展,操作命令也越来越多,功能也越来越强。随着模式识别,如语音识别、汉字识别等输入设备的发展,操作员和计算机在类似于自然语言或受限制的自然语言这一级上进行交互成为可能。此外,通过图形进行人机交互也吸引着人们去进行研究。这些人机交互可称为智能化的人机交互。这方面的研究工作正在积极开展。

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