网络操作系统复习内容提示.docx
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网络操作系统复习内容提示
复习内容提示
第一章 网络操作系统引论
本章全面地介绍了操作系统的基本概念、基本工作原理以及操作系统的各种类型，进而引入了网络操作系统的概念。
操作系统是计算机系统硬件层的第一次扩充，在这一层实现了操作系统的全部功能，并提供了相应的接口。
操作系统的作用在于提高计算机系统的效率，增强它的处理能力和方便用户的使用。
为提高计算机系统的效率，本章引入了多道程序设计的概念，在此基础上形成了虚拟处理机和虚拟计算机的思想。
系统调用作为操作系统与用户编程的接口被引入。
大多数计算机系统都区分算态与管态，目的是给予系统程序比用户程序更高的特权，这个特权就是能否使用特权指令。
系统程序只有在管态下方可执行特权指令，提供操作系统的各项服务。
用户请求操作系统服务时，使用访管指令可从算态进入管态，由操作系统完成用户的服务请求，并由管态回到算态。
系统调用就是用户程序请求操作系统为之服务的一种手段，因为在系统调用命令中必然有一条访管指令。
操作系统的种类繁多，在单机运行环境下多使用单用户操作系统、批处理操作系统、实时操作系统和分时系统；
在多机环境下，可使用网络操作系统、分布式操作系统和多处理机操作系统。
网络操作系统是基于计算机网络范围的操作系统，它具有一般计算机操作系统的基本特征：
网络操作系统的主要任务是用统一的方法管理整个网络中共享资源的使用和任务的处理。
总之网络操作系统是建立在主机操作系统基础上用于管理网络通信和共享资源，协调各主机上任务的运行，并向用户提供统一的有效的网络接口的软件集合，它是用户（或用户程序）和主机操作系统之间的接口，网络用户只有通过网络操作系统方能取得网络所提供的各种服务。
网络操作系统的结构
第二章 网络操作系统的体系结构
本章讲述网络操作系统的体系结构，重点讨论了客户/服务器计算模式。
它不仅是信息处理的基本模式，也是网络操作系统结构设计的模式。
采用客户/服务器计算模式，具有重要意义。
它简化了基本操作系统，为用户提供了多种应用程序设计界面，缩小了内核；它提高了系统的可靠性，由于服务器运行在用户态，不能直接访问硬件和侵犯内核，同时它也不受其他进程的影响。
客户/服务器模式的重要意义，还在于它非常适合分布式计算环境。
网络操作系统与用户有两级接口：
级为操作命令级接口，另一级为用户的编程接口。
本章重点介绍网络命令接口，包括常用命令、Shell程序设计以及图形用户接口GUI。
网络操作系统与普通操作系统一样，一般采用四个层次。
这四层是：
硬件层，内核，外壳和应用程序。
其中的内核在操作系统中占有极为重要的地位，它是操作系统的核心。
网络操作系统有两种内核组织方式：
强内核和微内核。
强内核是基于传统的集中式操作系统的内核结构，而微内核是一种新型内核结构，它体现了操作系统结构设计的新思想。
它的基本思想是内核要尽可能地小，使其他所有的操作系统服务都放在核外用户级完成。
微内核与客户/服务器计算模式的有机结合是网络操作系统、分布式操作系统结构设计的新方向、新形式。
第三章 网络操作系统的通信
本章全面系统地介绍了网络操作系统中的通信。
在网络系统中有两种类型的通信方式：
基于共享存储器的通信方式和基于消息传递的通信方式。
前者适用于网络中各节点机内部诸进程之间的通信，而后者适用于网络中各节点机之间的进程通信。
节点机内部诸进程之间的通信与传统的单机操作系统中的通信完全相同。
由于每个节点机都有一个可供各进程共享的存储器，所以可采用共享变量的方式进行通信。
信号量和P、V操作是实现进程间同步和互斥的有效工具，但由于P、V操作不能传送大量信息，所以它是一种低级通信原语。
为了实现在进程之间传送大量的信息，提出了进程通信的高级原语。
采用高级通信原语进行通信主要有消息缓冲通信和信箱通信两种方式。
一个传统的单机操作系统与一个网络操作系统的重大区别是，网络操作系统的通信问题更为重要，更为复杂。
因为在网络系统中，一个进程的执行时间包括该进程的计算时间和通信时间，而通信时间的增大可能导致系统效率的下降，甚至会使网络系统的效益完全丧失。
在网络系统中，提出了各种通信方式且都已实现并取得了广泛的应用。
基于广域网的系统，虽然可以使用像TCP/IP和OSI这样的面向连接的分层协议，但是存在的主要问题是，必须解决如何保证数据传输的可靠性。
对于基于局域网（LAM）系统，却很少使用分层协议。
相反，在这样的系统中，采用一种很简单的客户/服务器模型。
在该模型中，客户向服务器发送一个消息，由服务器向客户返回一个应答。
由于减少了在各层的开销，就可获得较高的性能。
在消息传递系统中，大多数的设计内容都与通信原语有关：
阻塞与非阻塞原语、缓冲与非缓冲原语、可靠与非可靠原语。
从概念上讲，客户/服务器模型中进程间的通信是作为I/O来处理的，为了给用户提供更强的透明性，广泛使用远程过程调用进行通信。
有了远程过程调用，在一台机器上运行的客户进程就可以调用在另一台机器上运行的进程。
在客户/服务器模型中，设计了一个客户代理和一个服务器代理。
客户代理和服务器代理的主要功能是处理所收集的参数，构造消息以及实现与内核的接口。
虽然远程过程调用比消息传递通信原语更进了一步，但它也存在其固有的缺点。
例如，服务器的寻址定位、指针和复杂数据结构的传送、全局变量的使用，这些都是很难处理的。
由于客户机和服务器机都可能发生故障，这也会影响系统的坚定性。
远程过程调用仅限于这样的情况，即只有一个客户机与一个服务器机之间进行通信。
当有多个客户机和多个服务器机时，就需要提供组通信机制。
第四章 网络系统中的资源共享
资源共享是计算机网络中最重要的功能之一，是对计算机网络中的硬件和软件资源实施有效的管理。
其中比较常用的资源共享是：
硬盘共享、打印机共享、文件共享和数据共享。
本章主要介绍硬盘、打印机、文件和数据共享的基本功能、工作原理和使用方法。
网络中硬盘共享为网络用户提供了共享服务器上或某个工作站上的大容量硬盘的功能，并在此基础上提供了打印机的共享功能。
在这里描述了硬盘共享的两种实现方法：
以虚拟软盘方式实现硬盘共享；以文件服务方式实现硬盘共享。
在目前的网络操作系统中，采用两种共享打印方式，一种是客户/服务器方式；另一种是对等方式。
网络文件系统主要有两种实现方法：
对等方式、客户/服务器方式。
分布式文件系统要解决的关键问题是文件的存储位置对其他系统的透明性。
在客户/服务器方式中，本地文件的访问和服务器上共享文件的访问对用户来说是一样的，也就是说文件的物理位置对用户是透明的。
作为一个用户，可以选择自己的工作站上的资源共享或停止其共享。
在网络环境下，可以采用数据移动和计算移动两个方式实现文件和数据的共享。
数据移动文件共享方法适合于访问传送文件中较少部分内容的情况。
当计算相对简单，而计算需要的数据量较大，且计算所需数据在异地工作站上时，采用计算移动相对方便。
第五章 网络系统中的服务软件
本章以Internet网为例介绍了电子邮件E-mail、文件传输协议FTP和Web服务的基本功能、工作原理和使用方法。
电子邮件
是Electronic Mail的中文名，简称为E-mail，它是Internet网上使用最频繁、应用最广泛的一种服务，它实现了网上任何两个主机之间的消息传输。
电子邮件是一种软件，它的功能是可以将消息从一台计算机发送到另一台计算机，按一定的方式保证这些消息正确地到达目的地。
这些消息可以是数据，也可以是文本、程序文件，还可以是图片，这些消息称为邮件。
利用E-mail可以实现邮件的发送和接收。
文件传输协议FTP
实现了Internet网上两个主机之间的文件传输，即文件拷贝，它为用户获取Internet网上资源，提供了方便。
FTP是Internet上除E-mail外最基本、最常用的文件传送工具之一，是一个客户/服务器系统，是实现Internet上软件共享的基本方法。
在Internet上，有大量的FTP节点分布在世界各地。
在这些节点上，有大量的有用信息，例如：
免费使用的软件、图像数据、文本数据等。
Web采用客户/服务器模式
它是由分布在Internet上的成千上万个Web服务器和Web浏览器构成的。
WWW是Internet网上发展最快的网络服务，它是信息检索和超文本技术的有机结合。
Web上的信息主要是以超文本信息方式组织的。
在Internet中有一种专门用来描述Web超文本信息组织方式的语言，称为超文 本标注语言，即HTML。
只要按照HTML规范组织信息，这些信息就是超文本信息，就可以放在一服务器上供其他Web工作站用浏览器浏览和阅读。
第六章 网络系统中应用程序接口
本章介绍了网络应用程序编程接口。
网络操作系统中应用程序编程接口称为网络API（Application Programming Interface）。
从开放系统互联参考模型（OSI/RM）来看，API所采用的基本构造技术就是分层。
虽然各种网络（如Novell、Windows NT、DECnet等）的分层与OSI/RM不尽相同，但在各种网络中的各个层次都提供了一些相同或不同的网络服务和协议，这些网络一般都具有很强的网络服务和相当复杂的协议。
这些服务和协议的实现细节通常都隐蔽在各层之内。
网络操作系统中应用程序编程接口即网络API（Application Programming Interface）的作用是便于用户使用网络和开发网络应用程序，在各种网络的各个层次上为用户和第三方开发者提供了方便灵活的编程接口。
这些接口统称为应用程序编程接口API。
从原则上讲，各种网络提供的API可以分布在各个层次上，即在应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。
一般的网络只在应用层、会话层、传输层和网络层提供接口API，本章重点讨论网络传输层接口。
本章以UNIX网络为背景，讨论了两种编程接口。
传输层接口TLI和管套接口WinSock，而WinSock则是管套接口Socket的一个扩展，它是Windows环境下的Socket。
所有这些接口都提供了一组函数供应用程序调用，函数也并不复杂，但每个函数都带有若干参数。
这些参数所涉及的范围甚广。
本章的目的在于使读者对编程接口有一个基本了解，掌握编写网络通信程序的基本框架，为下一步网络编程打下基础。
第七章网络操作系统实例一：
NetWare
本章讲述了Novell网络的网络操作系统NetWare，以它作为网络操作系统的一个实例，全面研究了它的内部结构。
本章首先讨论了Novell网的基本组成。
它的硬件组成包括网卡媒体、网络工作站、网络服务器和网间连接器。
它的软件组成包括服务器操作系统、网络服务软件、工作站重定向软件以及传输协议软件四个部分。
在回顾了NetWare形成和发展的历史的同时，我们以NetWare386 作为分析网络操作系统的基本对象。
NetWare是Novell公司开发的高性能开放环境的网络操作系统，是Novell网络的核心。
◆利用NetWare可以将分散的计算机、网络服务器、主机（HOST）和小型机组成一个网络系统，实现软件、硬件资源共享；
◆NetWare提供了通讯服务、打印服务、数据库服务和报文服务等功能， 允许同一网络中不同类型的计算机共享这些服务和应用程序；
◆NetWare网络体系结构非常灵活，具有可扩展性、高性能、高可靠性等特点；
◆NetWare管理的数据容量可以与小型机相比拟，并且以较低的价格提供了较高的数据输入/输出性能。
◆NetWare是网络操作系统，与网络的功能和技术特性密切相关。
本章从局域网的观点来分析NetWare的功能。
为此 ，从OSI/RM的层次结构出发，讨论了NetWare在各个层次上的服务和协议，其中重点介绍了S PX/IPX协议。
从NetWare的开放性来看，它是一个开放的网络服务器平台，具有开放的体系结构，并分析NetWare的内部结构，介绍了NetWare的逻辑结构及NetWare的工作原理。
第八章网络操作系统实例二：
Windows NT
作为一个操作系统，在结构上，Windows NT分为两部分：
系统用户态部分和系统核心态部分。
前者指保护子系统，它支持多操作系统的运行环境，保护子系统由若干客户进程和服务器进程组成，其结构关系为客户/服务器模型，Windows NT有两类保护子系统：
环境子系统和集成子系统；后者指NT执行体，NT执行体是Windows NT的核心态部分。
NT执行体本身就是一个完整的操作系统。
NT执行体的结构采用层次式和微内核相结合的结构，它分为四个层次：
系统服务、执行体组成部件、内核和硬件抽象层。
本章重点介绍了内核和NT执行体的主要组成部件：
对象管理程序、进程管理程序、虚拟内存管理程序和I/O管理程序。
Windows NT的内核采用微内核的形式。
它提供了一组精心设计的操作系统原语和机制，通过使用这些原语和机制，执行体可以构造许多操作系统的高级功能。
Windows NT采用客户/服务器模型，它把操作系统分成若干进程，其中每个进程实现单独的一套服务，每一种服务对应一个服务器，每个服务器运行在用户态，并执行一个循环，以检查是否有客户对该项服务的请求。
这样，每个服务器的内存受NT执行体的虚拟存储系统的保护，不受其他进程的影响。
在Windows NT中引进了线程的概念，引进线程概念的主要目的是为了方便而有效地实现并行性。
Windows NT的虚拟存储管理系统为每一个进程提供了一个很大的虚拟地址空间，并打破了分段模式下用户程序所受的64KB内存的限制，采用了请求分页的虚拟存储管理方案。
Windows NT在I/O管理上别具特色，它建立了统一、一致的高层界面——I/O设备的虚拟界面，把所有的读写数据都看成是直接送往文件的字节流。
Windows NT网络操作系统，不像传统网络操作系统那样几乎全都是在一个多任务的传统操作系统上附加一个网络软件层而成。
Windows NT的网络软件不再作为操作系统的一个附加层来运行，而是作为NT执行体内部的一个重要组成部分，即网络功能包含于操作系统中。
首先，Windows NT的网络平台是作为NT执行体的I/O系统中的一个组件而嵌入系统内部的。
其次，在Windows NT中的网络组件将直接利用Windows NT内部的系统功能。
在Windows NT中，把内装网络的组成部分（转发程序和服务程序）设计成一个文件系统服务器，并运行于核心态，它可以直接调用NT执行体的其他部件的功能。
1 多道程序设计的硬件基础是什么?
答案：
操作系统的作用在于提高计算机系统的效率，增强系统的处理能力和方便用户使用，多道程序设计技术正是在单机系统中为达到“提高系统效率和增强系统处理能力”的目的而提出的。
从操作系统的发展看，CPU速度的大大提高，各种I/O设备与CPU间速度不匹配矛盾日益突出，所以，多道程序设计技术的基础是计算机系统的硬件。
2 简述计算机系统中通道的种类及作用和采用通道技术的好处是什么?
答案：
通道按信息交换方式和连接的设备类型不同分为三种类型：
（1）字节多路通道。
它是为连接大量慢速设备（如输入机，打印机）而设置的，它以字节为单位交叉地工作；
（2）选择通道。
它用于连接磁带、磁盘、磁鼓等快速设备，以成组方式工作；
（3）数组多路通道。
它的实质是对通道程序采用多道程序设计技术的硬件实现。
通道作用：
通道又称I/O处理机它能完成主存储器和外设之间的信息传输，并与中央处理器CPU并行操作，使CPU与I/O设备速度不匹配的矛盾得到一定的缓和。
采用通道技术的好处：
采用通道技术解决了I/O操作的独立性和各部件工作的并行性，把CPU从繁琐的输入输出操作中解放出来，能实现CPU与通道的并行操作，而且通道与通道间也能实现并行操作，各通道上的外设也能实现并行操作，从而大大提高计算机系统的效率。
什么是对象?
什么是对象类?
对象的结构如何?
答案：
对象是个抽象数据结构，Windows NT采用对象模型。
在Windows NT中用以表示所有资源。
在对象模型中，对象是数据和相关操作的封装体。
它把数据、数据的属性以及施加于数据上的操作等三个成分组装在一起成为一个对象。
对象将数据和操作封装起来，使外界无法了解其内部细节以及是如何实现的，从而体现了很好的信息隐蔽性。
因此无论是完善、扩充对象的功能，还是修改对象的实现，其影响仅局限于对象的内部，不会影响外界。
这就大大增强了操作系统的易维护性。
对象类是具有相同特性的一组对象；对象是对象类中的一个具体实例。
在Windows NT中，对象用来表示资源，而对象类是描述资源类型的。
每个Windows NT对象都属于一个特定的对象类。
对象类决定对象包含的数据和能应用于对象的本机系统服务。
每个对象的结构分为两部分：
对象头和对象体，对象管理程序控制对象头，其他执行体组成部分控制它们自己创建的对象。
2 .什么是线程?
它由哪几部分组成?
Windows NT引入线程的目的是什么?
答案：
关于线程有不同的定义。
例如，“一个执行单元”，“一个独立的程序计数器”，“进程内的一个可调度实体”。
正如进程在逻辑上表示操作系统所必须做的作业一样，线程表示为完成该作业的许多可能的子任务之一。
一个线程的基本组成部分是：
（1）一个惟一的标识符，称之为客户ID。
（2）描述处理器状态的一组寄存器的内容。
（3）两个栈，分别用于用户态和核心态下执行。
（4）一个私用存储区。
Windows NT引进线程的主要目的是为了更有效地实现并行性。
引入线程的概念为Windows NT带来了如下好处：
（1）通过线程可方便而有效地实现并行性。
进程可创建多个线程来执行同一程序的不同部分。
（2）创建线程要比创建进程更快，而且只需很小的开销。
因为所有线程除栈和寄存器内容外共享同一主存，不需特殊的数据传送机制（如发消息），一个线程只需简单地把输出写入主存，另一线程可以读出作为输入，而且进程的资源对其线程均可用。
（3）创建多线程的进程，对多个客户同时提出服务请求时的回答也十分有利。
因为服务器程序只被装入主存一次，就可使每个客户的服务请求分别由一个独立的服务器线程，通过执行适当的服务器功能，并行地为客户作出回答。
1 简述一下Windows NT中对象、进程和线程之间的联系与区别。
答案：
对象、进程和线程是组织和构造Windows NT的三个基本元素，对象是一个抽象的数据结构， Windows NT用它来描述资源。
从这个意义来说，对象是构造Windows NT的三个基本元素中的一个非活动部分。
进程和线程是构造操作系统的两个活动部分，两者之间的关系如下：
（1）线程是进程的一个组成部分。
每个Windows NT进程在创建时只有一个线程，需要时这个线程可以创建其他线程。
（2）进程的多线程都在进程的地址空间活动。
（3）资源是分给进程的，而不是分给线程的，并且系统还为分给进程的资源规定了配额。
（4）调度的基本单位是线程。
线程之间竞争处理机。
真正在处理机上执行的是线程（从某种意义上来说，进程不干活，它只让线程工作），线程在执行中需要资源时，系统从进程的配额中扣除并分配给它。
（5）线程在执行过程中，需要同步。
在不同进程的线程间的同步要用消息传递机制，消息传递中要用到进程的资源——端口（端口也是对象，端口中有消息队列）。
因此，通信的是线程，使用的资源却是进程的（服务器进程可以创建多端口，以利于多线程通信）。
2 试说明Windows NT的进程管理程序的作用是什么?
并举例说明进程和线程的创建过程。
答案：
Windows NT的进程管理程序的主要作用是：
创建和终止进程和线程，挂起线程的执行，存储和检索进程和线程的信息。
在Windows NT中进程和线程的创建过程如下：
（1）客户进程用创建原语创建进程，例如Win32子系统用CreatProcess（），POSIX子系统用fork（）。
（2）客户进程通过发送消息给相应的服务器进程（某环境子系统）。
（3）服务器进程调用NT执行体的进程管理程序为之创建一个NT本机进程。
在此过程中，进程管理程序调用NT执行体的对象管理程序为该进程创建一个进程对象。
（4）进程创建后，进程管理程序返回一个句柄给进程对象。
（5）环境子系统取得该句柄，并生成客户应用程序所期望的适合本环境的返回值。
（6）环境子系统又调用NT的进程管理程序为已创建的新进程创建一个线程。
总的来说，NT执行体中的进程只不过是对象管理程序所创建和删除的对象。
从这个意义上说，进程管理程序的主要工作是定义了放在进程对象体中的属性，并提供检索和改变这些属性的系统服务。
论述（2004-3-2515:
14:
00）
1 15.简述进程调度方式有哪两种?
答案：
答案：
所谓进程调度方式，是指一个进程正在处理机上运行时，若有某个更为紧迫或更为重要的进程需要进行处理，或者说，如果有更高优先级的进程进入就绪队列时，系统如何分配处理机的问题。
通常有两种调度方式：
（1）非抢占式：
这种方式是让原先正在运行的进程继续运行，直至该进程完成或发生某种事件（如I/O请求），才主动放弃处理机；
（2）抢占式：
现运行进程在运行过程中，如果有重要或紧迫的进程到达（其状态必须为就绪），则现运行进程将被迫放弃处理机，系统将处理机立即分配给新到达的进程。
2 简述进程的三种基本调度状态
答案：
进程可经历三种基本调度状态，它们是：
（1）运行状态（running）。
进程已获得必要的资源，并占有一台处理机，处理机正在执行该进程的程序；
（2）就绪状态（ready）。
如果进程已具备了运行条件，但由于处理机正被其他进程占用，暂时还不能运行而等待分配处理机，则称该进程处于就绪状态，有时也称为可运行状态；
（3）阻塞状态（blocked）。
进程在运行过程中，因等待某一事件（如I/O操作完成）而暂时不能运行的状态，称为阻塞状态。
在这种状态下，即使处理机空闲，也无法使用，故也称为不可运行状态。
进程的各种调度状态，可以依据一定的条件而发生变化。
处于运行状态的进程可能因等待某事件的发生而变成阻塞状态（如等待输入输出操作结束）；相应事件发生后（如输入输出操作完成），该进程即可从阻塞状态进入就绪状态。
当系统的进程调度程序把处理机分配给某一
就绪状态的进程后，它就从就绪状态进入运行状态。
系统的进程调度程序还可迫使某一处于运行状态的进程放弃处理机而进入就绪状态。
★★★★★★★★★★★★★★
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★特别的寄语与祝福
---------------杨尚杰
我们是一群特别的人，
也许我们曾经跌倒在起跑线上，
但是不服输的天性，
让我们依然选择再次奋起，
纵然前面的路上还有挫折，
也许我们仍会跌倒，
但我相信我们不凡的经历，
一定会让我们战胜一切……
我们不是神话，
但我相信，
我们一定能够演绎神话；
我们不是传奇，
但我相信，
我们一定会是铸就传奇那一群人。
相信我，也相信你自己，
坚持不懈，大步向前，
演绎神话，铸就传奇………
------------杨尚杰于2009.12.23
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