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1、操作系统与透明计算,张尧学2005.10.15,一 操作系统简介二 操作系统发展变化观三 操作系统与透明计算,目 录,一、操作系统简介,网络计算 普适计算,多样化人本化网络化高速化,主机：FMS（Fortran Monitor System）、IBSYS、UNIX、MAC,操作系统与计算机同在：,C/S：DosWindowsWindows95/98/2000/XP Longhorn(Vista),不同的计算机对应于不同的操作系统 （批处理、分时、实时等）, UNIX为主, Windows为主,C/N, C/VE: Client,手机：Symbian（摩托罗拉等） Windows Mobile（
2、微软） Palm OS（32位嵌入式） Linux, 群雄逐鹿,PDA：Windows CE，等Server： SunONE（Sunsoft） WebSphere（IBM） .NET（Microsoft） OpenView（HP）,什么是普适计算时代的操作系统？,对传统操作系统的继承和发展,服务： 主动化 个性化共享： 网络化软件： 构件化安全： 结构化,（服务、共享、效率、安全、管理）,谁拥有普适计算时代的操作系统，谁将成为下一轮信息技术发展中的主导者,国内外研发新操作系统的努力从来没有停住过。,永远的梦，永远的痛！,UNIX： 机器如何高效执行、共享？ （1983年，1990年图灵奖）Ma
3、cintosh ：人机界面如何友好（服务）？,二、操作系统的发展变化观,分时系统UNIX和Macintosh奠定了现代操作系统的基础,（服务、共享、效率、安全、管理）,大世界还是小世界？ 简单还是复杂？ 开放还是封闭？合作还是竞争？,现代操作系统发展中的几种有趣现象,网络共享 效率更高 管理更方便 安全性更高 服务更主动 ,三、操作系统与透明计算,普适计算的操作系统：,虚拟环境，能共享不同设备减少overhead（最好是只运转需要执行的那部分指令）安装，维护等（最好是像电视机那样）防止病毒、防止偷数据，合适的人、合适的地点、合适的信息友好的界面、提供用户需要的可重构服务,透明计算(1),客户端
4、不装操作系统还原为裸机用户可以从服务器上任意选择自己需要的OS操作系统与客户端硬件分离服务器OS动态调度到客户端执行效率更高,资源管理存储全部在服务器上管理维护更加容易客户端只需内存、CPU和接口成本更低新的体系结构安全、防病毒,透明计算(2),实现：,进一步开放,网络速度 连续、高速（有线、无线）如何发现不同的BOOT区，引导下载？ 多OS远程启动协议如何发现多服务器上的OS、程序、资源？ 多OS、多服务器远程启动如何解决本地执行与VE上的指令存储？ 虚拟存储管理方法如何解决资源的共享与安全？ 透明计算文件系统等等。,技术难题,实现示例,我们已在以太网环境下成功实现,拓扑图：,TransC,
5、TransC,TransC,Server2,NAT,NAT:Network Address Translation,Inetrnet,Server1,Server3,Win2000,Win98,Linux,1）支持多操作系统的远程启动协议MRBP,实现技术,解决不同操作系统从服务器到端系统的下载问题:,2）虚拟交换与调度,端系统中无硬盘和程序代码，通过网络从服务器中交换或调度，解决计算和存储的分布式一体化问题,CPU,Cache,数据,指令,内存,端系统,服务器内存,服务器硬盘,交换区,服务器CPU,网络请求调页,（网络）,本地硬盘,3）预防病毒,提出和实现了专用文件系统接口、自动地址配置、重
6、置引导区等技术，可防御目前已知的主要病毒；,MultiBoot区,4）多用户地址配置,自动配置MMNC客户端的计算机名和内部IP地址，实现多内部IP地址到单一外部IP地址的映射，从而有效隔离内部网络与外部网络。,1、DHCP：分配内部IP地址实现与外部的隔离2、NPC：计算机名称的自动配置,小宝系列(深圳在线通)龙星系列(湖大远程与湘计算机)网锐系列(联想集团),已研制出三种系列：,“小宝”,“龙星”,“网锐”,应用,已广泛用于军事、教育、电子政务、电子商务、金融、企业 等领域；,与其它产品的区别,OS,程序存储与计算,支持用户数,对服务器性能要求,抗病毒能力,系统演示,在同一终端设备上自主选
7、择启动多个操作系统及其应用,2、启动Win2000系统，并演示 Word文字处理、IPTV等应用;,3、启动Linux（Redhat）系统，并演示上网等应用。,1、启动Win98系统;,演示视频（点击播放）,演示脚本：,透明计算的特点：,1、实现网格计算的一种方法：计算像电流、像自来水2、成本降低3、使用方便，像开电视机4、形成新的产业链,为国产CPU和软件发展提供机会5、防止病毒,直接成本： 硬件、软件间接成本： 管理维护成本、升级成本、使用成本、 安全成本、等,小 结,进一步研究方向：,不同设备不同网络相关理论,小 结,谢 谢！,世界上的一切事物都是由小世界构成的小世界：相对独立、经常联系
8、的小圈子操作系统：大世界从汤普森和里奇开始：强调可移植性即把一个OS放到各种计算机上,X86,RISC,嵌入式芯片等,如何发展小世界？,OS,大世界与小世界,复杂化导致了微内核技术的失败（小内核 与大内核）简单化造就了UNIX，Linux和Dos的成功“Keep it Simple, Stupid.” 汤普森“实用 有限目标 简单设计” Linus的 Linux三原则,简单与复杂,开放与封闭,世界上很少有完全的封闭系统，Open与Closed是一个相对概念，开放是向上兼容的，是与标准连在一起的。最早的开放是程序的开放，例如Fortran只要支持Fortran编译，什么样的机器都可以执行Fort
9、ran之后是API的开放 (UNIX)再就是体系结构的开放 (OSI/ISO,TCP/IP)下一步怎么开放？,孔子的中庸 道教的无为 现代的和谐社会,合作与竞争,操作系统是竞争多于合作,中国的哲学思想是合作多于竞争：,UXIX内部争论Window、UNIX 和 Linux的争论,如何加强合作？,操作系统与人类社会的管理在很多方面相同,客户端不装操作系统,原计算模式,透明计算模式,S: 计算、存储、管理 单OS 成本高,C: 交互、通信 单OS 成本高,S: 多OS 管理与存储 成本低、负载轻,C: 无OS 本地计算 执行快、成本低,网络,网络,用户从服务器上自主选择需要的操作系统,使用哪个OS？用户选择,端系统,服务器,客户端,缓存,服务器硬盘,交换区,服务器CPU,虚拟页面管理,缓存,CPU,虚拟页面管理,内存,服务器,服务器OS动态调度到客户端执行,新体系结构,硬件,