Особенности алгоритмов управления ресурсами

От эффективности алгоритмов управления локальными ре­сурсами компьютера во многом зависит эффективность всей се­тевой ОС в целом. Поэтому, характеризуя сетевую ОС, часто при­водят важнейшие особенности реализации функций ОС по уп­равлению процессорами, памятью, внешними устройствами ав­тономного компьютера. Так, например, в зависимости от осо­бенностей использованного алгоритма управления процессором операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, многопользовательские и однопользовательские, на системы, поддерживающие многонитевую обработку и не поддерживаю­щие ее, на многопроцессорные и однопроцессорные системы.

Поддержка многозадачности.

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

· однозадачные (например, MS-DOS, MSX);

· многозадачные (ОС ЕС, OS/2, UNIX, Windows).
Однозадачные ОС в основном выполняют функцию предос­тавления пользователю виртуальной машины, делая более про­стым и удобным процесс взаимодействия пользователя с ком­пьютером. Однозадачные ОС включают средства управления пе­риферийными устройствами, средства управления файлами, средства общения с пользователем.

Многозадачные ОС, кроме вышеперечисленных функций, управляют разделением совместно используемых ресурсов, та­ких как процессор, оперативная память, файлы и внешние уст­ройства.

Поддержка многопользовательского режима.

По числу одновременно работающих пользователей ОС де­лятся на:

· однопользовательские (MS-DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2, фактически Windows 9x/Me);

· многопользовательские (UNIX, Windows NT/2000/XP).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей. Следует заметить, что не всякая многоза­дачная система является многопользовательской, и не всякая од­нопользовательская ОС является однозадачной.

Вытесняющая и невытесняющая многозадачность.

Важнейшим разделяемым ресурсом является процессорное время. Способ распределения процессорного времени между не­сколькими одновременно существующими в системе процесса­ми (или нитями) во многом определяет специфику ОС. Среди множества существующих вариантов реализации многозадачно­сти можно выделить две группы алгоритмов:

· невытесняющая многозадачность (NetWare, Windows 3.x, Windows 9x/Me);

· вытесняющая многозадачность (Windows NT/2000/XP, OS/2, UNIX).
Основным различием между вытесняющим и невытесняю­щим вариантами многозадачности является степень централи­зации механизма планирования процессов. В первом случае ме­ханизм планирования процессов целиком сосредоточен в опе­рационной системе, а во втором - распределен между систе­мой и прикладными программами. При невытесняющей многозадачности активный процесс выполняется до тех пор, пока он сам, по собственной инициативе, не отдаст управление опе­рационной системе для того, чтобы та выбрала из очереди дру­гой готовый к выполнению процесс. При вытесняющей много­задачности решение о переключении процессора с одного про­цесса на другой принимается операционной системой, а не са­мим активным процессом.

Поддержка многонитевости.

Важным свойством операционных систем является возмож­ность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Многонитевая ОС разделяет процессорное время не между за­дачами, а между их отдельными ветвями (нитями).

Многопроцессорная обработка.

Другим важным свойством ОС является отсутствие или на­личие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки - мультипроцессирование. Мультипроцессирование приводит к ус­ложнению всех алгоритмов управления ресурсами.

В наши дни становится общепринятым введение в ОС функ­ций поддержки многопроцессорной обработки данных. Такие функции имеются в операционных системах Solaris 2.x фирмы Sun, Open Server 3.x компании Santa Crus Operations, OS/2 фирмы IBM, Windows NT/2000/XP фирмы Microsoft и NetWare 4.1 фирмы Novell.

Многопроцессорные ОС могут классифицироваться по спо­собу организации вычислительного процесса в системе с мно­гопроцессорной архитектурой: асимметричные ОС и симметрич­ные ОС. Асимметричная ОС целиком выполняется только на одном из процессоров системы, распределяя прикладные зада­чи по остальным процессорам. Симметричная ОС полностью децентрализована и использует весь пул процессоров, разделяя их между системными и прикладными задачами.

Выше были рассмотрены характеристики ОС, связанные с управлением только одним типом ресурсов - процессором. Важ­ное влияние на облик операционной системы в целом, на воз­можности ее использования в той или иной области оказывают особенности и других подсистем управления локальными ресур­сами - подсистем управления памятью, файлами, устройства­ми ввода-вывода.

Специфика ОС проявляется и в том, каким образом она ре­ализует сетевые функции: распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам, передача сообщений по сети, выполнение удаленных запросов. При реализации сетевых функций возникает комплекс задач, связанных с распределен­ным характером хранения и обработки данных в сети: ведение справочной информации обо всех доступных в сети ресурсах и серверах, адресация взаимодействующих процессов, обеспече­ние прозрачности доступа, тиражирование данных, согласова­ние копий, поддержка безопасности данных.