資源共享分時系統

資源共享分時系統

分時系統(time-sharing)是利用多重程式(Multiprogramming)與多任務處理(multitasking)等技術,讓多個用戶在同時間內可以分享相同的計算機資源。共享資源分時系統除了具有分時系統基本特徵以外,強調資源共享性,資源共享不只包括CPU和軟體資源,還包括數據等一些其它資源。

簡介

如果說,推動多道批處理系統形成和發展的主要動力,是提高資源利用率和系統吞吐量,那么,推動分時系統形成和發展的主要動力,則是用戶的需求。或者說,分時系統是為了滿足用戶需求所形成的一種新型OS。 資源共享分時系統的出現主要是是因為資源共享,它與分時系統最大區別也在於資源共享,資源共享分時系統共享不只軟硬體資源,還包括數據等一些其它資源。這裡資源共享對資源的競爭和同步-互斥和同步機制要求較高。還有對共享數據安全的保證。常見的系統如教學及事務處理系統、辦公自動化系統。

用戶的需求

人-機互動。每當程式設計師寫好一個新程式時,都需要上機進行調試。由於新編程式難免有些錯誤或不當之處需要修改,因而希望能像早期使用計算機時一樣對它進行直接控制,並能以邊運行邊修改的方式,對程式中的錯誤進行修改,亦即,希望能進行人-機互動。

共享主機。在 20 世紀 60 年代計算機非常昂貴,不可能像現在這樣每人獨占一台微機,而只能是由多個用戶共享一台計算機,但用戶在使用機器時應能夠像自己獨占計算機一樣,不僅可以隨時與計算機互動,而且應感覺不到其他用戶也在使用該計算機。

便於用戶上機。在多道批處理系統中,用戶上機前必須把自己的作業郵寄或親自送到機房。這對於用戶尤其是遠地用戶來說是十分不便的。用戶希望能通過自己的終端直接將作業傳送到機器上進行處理,並能對自己的作業進行控制。

關鍵問題

及時接收。要及時接收用戶鍵入的命令或數據並不困難,為此,只需在系統中配置一個多路卡。例如,當要在主機上連線 8 個終端時,須配置一個 8 用戶的多路卡。多路卡的作用是使主機能同時接收各用戶從終端上輸入的數據。此外,還須為每個終端配置一個緩衝區,用來暫存用戶鍵入的命令(或數據)。

及時處理。人機互動的關鍵,是使用戶鍵入命令後能及時地控制自己作業的運行,或修改自己的作業。為此,各個用戶的作業都必須在記憶體中,且應能頻繁地獲得處理機而運行;否則,用戶鍵入的命令將無法作用到自己的作業上。前面介紹的批處理系統是無法實現人機互動的。因為通常大多數作業都還駐留在外存上,即使是已調入記憶體的作業,也經常要經過較長時間的等待後方能運行,因而使用戶鍵入的命令很難及時作用到自己的作業上。

同步(synchronization)是指兩個不同但有聯繫的概念:進程同步與數據同步。進程同步指多個進程在特定點會合(join up)或者握手使得達成協定或者使得操作序列有序。數據同步指一個數據集的多份拷貝一致以維護完整性。常用進程同步原語實現數據同步。

互斥(Mutually Exclusive)是一種邏輯關係,指幾個變數或事件之中的任一個不可能與其它一個或多個同時為真,或同時發生的情況。對於邏輯函式,其變數互斥,意味著兩個以上變數為真(包括都不為真)的情況會導致函式值為假。對於事件,其所有條件的互斥意味著,任兩個條件的實現都將阻止事件的產生。同樣可以引申到程式編寫及其它關係。這裡互斥包括數據和進程的互斥。

特徵

多路性。允許在一台主機上同時聯接多台在線上終端,系統按分時原則為每個用戶服務。巨觀上,是多個用戶同時工作,共享系統資源;而微觀上,則是每個用戶作業輪流運行一個時間片。多路性即同時性,它提高了資源利用率,降低了使用費用,從而促進了計算機更廣泛的套用。

獨立性。每個用戶各占一個終端,彼此獨立操作,互不干擾。因此,用戶所感覺到的,就像是他一人獨占主機。

及時性。用戶的請求能在很短的時間內獲得回響。此時間間隔是以人們所能接受的等待時間來確定的,通常僅為 1~3 秒鐘。

互動性。用戶可通過終端與系統進行廣泛的人機對話。其廣泛性表現在:用戶可以請求系統提供多方面的服務,如檔案編輯、數據處理和資源共享等。

數據安全

數據安全對數據信息在傳輸、交換、存儲、處理的過程中所採取的保護性策略。套用開放系統互聯(OSI)安全體系結構中特定的安全機制,可實現數據免於未經許可被竊用、複製、篡改、暴露或破壞的安全服務。基本技術有:① 數據加密,對數據進行加密形成密文,有數據加密標準和公開密鑰密碼體制兩種,前者的保密措施在於對密鑰的保管,後者對加密、解密採用不同的密鑰,加密密鑰予以公開,但解密密鑰仍需保密。②數字簽名,套用加密和解密互逆運算的特徵,使接收者能核實傳送者對數據的簽名,同時確保傳送者不能否認和接收者無法偽造對數據的簽名,實現數字簽名的同時也實現了數據來源的鑑別。③公證,由可信的第三者對數據進行登記,以便事後擔保數據的準確性。④數據完整性,用以防止所發數據被插入、刪除等,確保收發信息完全一致。⑤身份鑑別,在連線建立和數據傳送期間,鑑別身份以防止未授權者假冒竊用數據。

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