52
необходимо решать проблемы управления ресурсами в одной
программной ОС (например, распределение памяти между приложением и
ОС), основная трудность на этом пути заключается в том, что некоторые
приложения имеют ресурсы одновременно. Это происходит в
конкурирующей многопрограммной ОС. Вот почему большинство
вопросов, описанных в этой главе, относятся к многопрограммным
системам.
Сегодня в ОС принято внедрять многопроцессорную поддержку. Эти
функции доступны для всех распространенных операционных систем,
включая Microsoft Windows.
Создать процесс — это значит сначала создать дескриптор процесса.
Это одна или несколько информационных структур, которые содержат всю
информацию о процессе, которым должна управлять операционная
система. Такая информация может включать в себя, например,
идентификатор процесса, информацию, касающуюся местоположения
исполняемого модуля в памяти, степени привилегий процесса (приоритет и
права доступа) и тому подобное.
Примерами описателей процесса являются блок управления задачей
(ТСВ) в OS/360, управляющий блок процесса (РСВ) в OS/2, дескриптор
процесса в UNIX, объект-процесс в Windows. Создание дескриптора
процесса указывает на появление другого конкурента для расчета ресурсов
в системе. С этого момента распределение ресурсов операционной
системы должно учитывать потребности нового процесса.
Чтобы создать процесс, загрузите код и данные исполняемой
программы конкретного процесса с диска в оперативную память. Для этого
ОС необходимо выяснить расположение таких программ на диске,
перераспределить ОЗУ и выделить память для исполняемых файлов нового
процесса. Затем вам нужно загрузить программу в выделенную область
памяти и изменить параметры программы в соответствии с расположением
53
памяти. Системы с виртуальной памятью могут загружать только часть
кода процесса и данных в первый момент, чтобы «накачать» остальное по
мере необходимости. Нет необходимости загружать код или данные в ОЗУ
на этапе создания процесса, вместо этого это область подкачки из каталога
файловой системы, где изначально существовал исполняемый модуль,
специальная область диска, зарезервированная для хранения кода, есть
система, которую нужно скопировать. Обработка данных при выполнении
всех этих операций подсистема управления процессом тесно
взаимодействует с подсистемой управления памятью и файловой
системой.
ОС выполняет планирование потока с учетом состояния. В
многопрограммной системе потоки могут находиться в одном из трех
основных состояний:
- выполнение — активное состояние потока, который имеет все
необходимые ресурсы и выполняется непосредственно процессором;
- ожидание — пассивное состояние потока, поток заблокирован
по внутренним причинам (например, ожидание реализации какого-либо
события, например, завершение операции ввода-вывода, получение
сообщения из другого потока или освобождение требуемого ресурса);
- готовность — также пассивное состояние потока, однако в
данном случае поток блокирован в связи с внешним по отношению к нему
обстоятельством (содержит все необходимые для него ресурсы, готов
выполняться, однако микропроцессор занят исполнением иного потока).
С наиболее общей точки зрения весь набор алгоритмов
планирования можно разделить на два класса: вытесняющие и не
вытесняющие алгоритмы планирования.
Не вытесняющие (поп-preemptive) алгоритм основан на том факте,
что активным потокам предоставляется управление операционной
54
системой по собственной инициативе, и им разрешается выполнять, пока
они не выберут другой возможный поток из очереди.
Вытесняющие (preemptive) алгоритмы — это способ планирования
потока, при котором решение переключить процессор с одного
выполнения потока на другое принимается операционной системой вместо
активной задачи.
Почти все современные операционные системы, ориентированные на
запуск высокопроизводительных приложений, заменили алгоритмы
планирования потоков (процессов).
Многие упреждающие алгоритмы планирования основаны на
концепции квантования. Согласно этой концепции, каждый поток
поочередно снабжен непрерывным процессором, ограниченным периодом,
ограниченным для выполнения. Активное изменение потока происходит в
следующих случаях:
- поток завершился и покинул систему;
- произошла ошибка;
- поток перешел в состояние ожидания;
- исчерпан квант процессорного времени, отведенный данному
потоку.
Другой важной концепцией, лежащей в основе многих алгоритмов
упреждающего планирования, является приоритетное обслуживание.
Управление приоритетами предполагает, что потоки изначально имеют
известные характеристики или приоритеты, на основе которых
определяется порядок выполнения потоков. Приоритет - это число,
представляющее степень привилегии потока при использовании ресурсов
компьютера, особенно времени процессора. Чем выше приоритет, тем
выше привилегия, тем меньше времени тратят в очереди.
Старшинство может быть выражено как целое или десятичное,
положительное или отрицательное. В некоторых операционных системах
55
предполагается, что чем выше приоритет потока (арифметически), тем
выше показатель приоритета. С другой стороны, в других системах, чем
меньше число, тем выше приоритет.
После того, как определили сетевые потребности, можно
отслеживать количество компьютеров и, что наиболее важно, выбрать
сетевой стандарт сети и, наконец, приступить к подготовке некритического
проекта.
Проект локальной сети - это чертеж, который отображает
фактическое расположение узлов пассивного сетевого оборудования
относительно плана существующего помещения (помещения), в котором
создается сеть.
В этом случае, чем точнее чертеж, тем точнее можно рассчитать
количество расходных материалов.
Проектирование сети в значительной степени зависит от того,
являются ли средства передачи данных проводными или беспроводными.
Проекты в проводных средах создаются для указания
местоположения и параметров размещения (кабелей, розеток, монтажных
шкафов и т.д.) Пассивных устройств, а не для указания местоположения
компьютеров или других активных устройств.
Это зависит от точности подсчета количества кабелей, розеток,
коробок и других расходных материалов, необходимых для построения
локальной сети.
Активное оборудование также играет важную роль, и его будущее
положение также важно.
Важнейшим моментом при проектировании локальной сети является
информация о ее топологии. Это зависит от количества и способа
прокладки кабеля, а соответственно - от местоположения сетевого
устройства. Таким образом, использование топологии «шины»
предполагает один метод прокладки и снятия кабелей с центральной
56
магистрали, а топология «звезды» совершенно другая. Первый проект
намного проще, чем второй, но сети, построенные с использованием
топологии «звезда», гораздо более гибки и функциональны, чем сети,
реализованные с использованием топологии шины. Поэтому для этого
проекта удобно использовать звездную топологию.
При выборе кабелей для передачи данных рекомендуется выбирать
кабели с витой парой, поскольку такой выбор при строении сети с
использованием топологии «звезда» наиболее популярный.
Кабель «витая пара», используемый в качестве средства передачи
данных, является наиболее популярным среди создателей сети. Этот факт
имеет простое и логичное объяснение. Современные стандарты, которые
предполагают использование кабелей с витой парой, позволяют получать
локальные сети с техническими характеристиками, которые полностью
соответствуют современным потребностям. Кроме того, такие сети
идеально подходят для расширения без ущерба для скорости передачи
данных или других функций.
Существуют специфические особенности проектирования локальной
сети с использованием кабеля «витая пара». Основной причиной этого
является использование «звездной» топологии. Для этого необходимо
подключить каждого члена сети отдельным кабелем и использовать блок
управления для подключения всех этих кабелей. Первым условием
проектирования сети является определение положения центральной
контрольной точки, будь то шкаф или другой центральный узел. Под
центральной точкой назначается специальная комната, называемая
серверной комнатой. Проектирование сети начинается из этой комнаты.
Для небольших офисов использование большого серверного шкафа
нецелесообразно, поскольку он может быть столь же дорогим, как и
стоимость установки всей сети. В этом случае центральный блок может
быть расположен там, где он скрыт от глаз, где к нему можно получить
57
постоянный доступ. Выбор такого места не принципиален. Внутри
небольшого помещения максимальная длина сегмента (около 200 м),
поэтому все работы могут быть связаны без проблем. В этом случае
использование электрической розетки также не имеет особого смысла.
Рабочее место напрямую связано с центральным узлом.
Способ прокладки кабелей в этом случае также не важен, но
рекомендуется использовать коробку для скрытия кабелей, особенно если
сопоставить сеть с существующим внутренним пространством комнаты,
так же можно скрыть дополнительные кабели.
В нашем случае речь идет о довольно большой сети в некоторых
комнатах и этажах здания, поэтому необходимо использовать ограждение
(возможно, также для напольной версии).
Что касается кабельной разводки, необходимо учитывать, что
достаточно большое количество сегментов кабеля может быть собрано в
определенной части локальной сети. Если все эти кабели проложены в
комнате, это требует использования внушительного объемного бокса,
который не добавляет красоты интерьеру комнаты.
По этой причине используйте следующий метод. Центральная
скоростная магистраль, содержащая большое количество проходящих
кабельных сегментов, будет проложена в общем проходе за пределами
комнаты, так что в комнату войдет только количество кабелей,
необходимое для подключения существующих компьютеров.
Входящие кабели также скрыты в коробке, но размер этих коробок
намного меньше, и они просто вписываются в дизайн отдела.
Преимущество этого метода в том, что ничто не мешает установке
центральной коробки. Установка небольшого ящика в каждой комнате
зависит только от расположения ящиков в комнате и не вызывает никаких
проблем. Особое внимание следует уделить расширяемости сети, то есть
возможности подключения дополнительных заданий. Если эта проблема не
58
вызывает проблем в сети небольшого офиса, это может быть проблемой
для больших сетей.
Чтобы избежать использования дополнительного активного
оборудования, «разбросанного» по разным местам локальной сети, вы
можете поместить кабели в одну коробку, так как новые рабочие
соединения предусмотрены еще до прокладки кабелей.
Конечно, очень трудно предсказать необходимость расширения сети
в течение нескольких лет, но, по крайней мере, этот показатель можно
определить приблизительно.
После завершения сетевого проекта создайте список необходимого
оборудования, особенно расходных материалов. Именно для последнего
это сильно влияет на конечную стоимость сети.
2.2 Монтаж офисной сети
Структурированная кабельная система (СКС) - это кабельная
система, которая поддерживает различные информационные системы,
такие как компьютеры, телефоны, телевизионные сети, системы пожарной
и охранной сигнализации, видеонаблюдение и многое другое.
В принципе, пожарная сигнализация и сигнализация о краже должны
быть автономными, поэтому структурированные кабельные системы в
основном используются для компьютерных и телефонных систем.
Локальная сеть - это система, в которой все кабели и розетки в
здании, комнате, офисе одного типа. В этом случае вы можете подать
любой сигнал с телефона или компьютера на видео в розетку. Все кабели
от розетки находятся на так называемом сервере. На различных
устройствах они обеспечивают требуемый сигнал для конкретной розетки.
Это делает СКС - универсальной системой.
Сети, построенные с использованием кабелей с витой парой,
являются наиболее распространенным типом, используемым как для
59
небольших, так и для крупных локальных сетей. Это особенно популярно
для домашних сетей, так как простое обжатие кабелей требуемой длины
может уменьшить создание таких сетей, чтобы был доступен
интегрированный сетевой адаптер соответствующего стандарта.
Основной причиной широкого использования локальных сетей,
использующих этот тип кабеля, является стандарт ATX, что означает
высокую скорость передачи данных и наличие на материнской плате
сетевого адаптера. Кроме того, этот стандарт может использовать один из
стандартов витой пары, например, сетевые адаптеры 100Base-TX или даже
1000Base-T.
2.2.1 Ограничение длины сегмента
Прежде всего, вспомним об основных ограничениях сети,
построенной с применением кабеля «витая пара»:
- длина сегмента не должна превышать 100 м;
- количество компьютеров, подключаемых к сети, должно быть
не больше 1024;
- количество повторителей в сети – не более 3.
Выясним, почему длина сегмента должна быть не более 100 м.
Например, рассмотрим сеть, состоящую из двух компьютеров и
одного ретранслятора.
Предположим, что специально сформированный электрический
сигнал должен пройти от одного компьютера к другому.
Вот основные факторы, влияющие на скорость доставки сигнала от
отправителя к получателю:
Сетевая карта отправителя. Пакеты данных формируются с
необходимой служебной информацией.
60
Затем сигнал передается по кабелю, и его сопротивление полностью
соответствует выходному сопротивлению сетевой карты. В обоих случаях
это 50 Ом.
Таким образом, первая задержка выполняется сетевой картой и
составляет 0,25 мкс - время, необходимое для генерации сигнала.
Сигнал передается по кабелю и проходит расстояние от сетевой
карты отправителя до первого повторителя, концентратора, коммутатора
или аналогичного устройства.
Вторая задержка получается при задержке 0,55 мкс из-за
сопротивления кабеля.
Сигнал проходит через повторитель. Повторитель имеет несколько
функций, одна из которых служит для обновления сигнала, т.е. сигнал
формируется заново.
В простейшем случае он отправляется на все остальные порты
ретранслятора, кроме порта, где он был получен. Таким образом, в
зависимости от типа повторителя получается третья задержка, от 0,35 до
0,7 мкс, в зависимости от класса повторителя и скорости повторителя.
Есть два типа повторителей. Повторители второго класса формируют
и передают сигналы примерно в 1,5-2 раза быстрее, чем аналогичные
повторители первого класса.
Эта последовательность описывает только половину того, как
проходит сигнал от сетевой карты отправителя. Другая половина
расходуется на доставку сигнала через другую часть кабеля и приемную
(целевую) сетевую карту.
В соответствии с требованиями к скорости передачи данных,
например, для сети со скоростью 100 Мбит/с, общая задержка должна быть
менее 5,12 мкс. Следовательно, получается следующее уравнение:
2 х первая задержка + 2 х вторая задержка + 2 х N х третья задержка
<5,12 мкс.
61
Чтобы узнать, какое количество репитеров можно использовать в
сети, вводится неизвестное Х. Если у вас достаточно репортеров, сигнал
будет недостаточно сильным. При создании сети используется одна из
двух топологических моделей.
Суть первой модели заключается в том, что эта задержка считается
максимально возможной при расчете задержки сигнала, которая возникает
при прохождении через сетевые карты, кабели и концентраторы.
Эта модель означает, что вы опоздали. Поскольку рассчитать
правильную задержку без специального оборудования очень сложно,
вторая модель используется реже. При использовании первой модели у вас
есть два варианта.
Используется только один повторитель, длина каждого сегмента не
может превышать 100 м. Используются два повторителя, длина каждого
сегмента не должна превышать 100 м. Повторители подключаются с
помощью кабеля длиной до 5 м.
2.2.2 Правила прокладки кабеля
Чтобы сеть функционировала правильно, при прокладке кабелей
необходимо соблюдать простые правила:
1. Не наступать на кабель. Не класть на кабель тяжелые
предметы. Деформация или обрыв кабеля могут привести к выходу из
строя всего сегмента сети;
2. Не прокладывать кабель в натяжении. Чрезмерное натяжение
кабеля может повредить кабель возле разъема, что также может повредить
сегмент сети;
3. Избежать накопления кабелей. Чрезмерная укладка кабелей в
одном месте может, например, привести к изгибу лишних кабелей по
кругу, что приведет к электрическому вмешательству или помехам в
работе сети.