Präsentation von Walter Dukart Medizinischer Dienst der Krankenversicherung Baden-Württemberg ----------------------------- Berufsakademie Lörrach Extended

Präsentation von Walter Dukart

Medizinischer Dienst der KrankenversicherungBaden-Württemberg-----------------------------

Berufsakademie Lörrach

„Extended Services“ von Betriebssystemen

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1. Grundlagen (Begriffe)

2. Ist-Analyse der betrieblichen Notwendigkeit1. Historie der Kommunikation2. Novell3. Und dann kam Middleware...

3. Anforderungsableitung1. Allgemeine Anforderungen2. Einordnung von ES

4. Wie soll ein BS aufgebaut sein?1. Schichten der ES2. Zusammenfassung

5. Ausblick

Walter Dukart Medizinischer Dienst der Krankenversicherung

Agenda Grundlagen Einordnung von ES Anforderungsableitung Aufbau Ausblick


3Walter Dukart Medizinischer Dienst der Krankenversicherung

• Was ist ein Betriebssystem?

- Alle Programme und Programmteile, die notwendig sind Anwendungen zu betreiben

- Erweiterung von Hardware / Verwaltung von Ressourcen

• Was sind Basisdienste?

- Task Preemption- Task Priority- Semaphores- Inter Process Communications (IPC)- File System Management- Security Features- Intertask Protection- High Performance Multi-user Files- Memory Management




• Was sind Erweiterte Dienste?

- File and Print Services- RPC- Network Yellow Pages / Global Directories- Network Time- System Management- Authentication- Transaction Processing- DBMS- Object Oriented Services- ORB- ODBC




Historie der Kommunikation Novell NetWare Middleware Netzwerkbetriebssystem



• Historie der Kommunikation?

- Kommunikationsnetze stellen eine allgegenwärtige Schlüsseltechnologie dar und bilden die Grundlage der kommenden Informationsgesellschaft.

- Geschichte der Kommunikation

- Fackeltelegraphie (5. Jhdt. v. Chr. Griechenland)- drahtgebundene Telegraphie: Morse (ca. 1840)- Unterseekabel London - New York (1866)- Telefon Edison (1877)- öffentliche Telefonnetze (ab 1880)- ARPANET (vorläufer des heutigen Internets) (ab 1969)- Lokale Netze (z.B. Ethernet ab 1976)- World-Wide-Web (ca. 1990)


• Was ist Novell?

- 1983 das erste Netzwerkbetriebssystem

- Novell NetWare vollkommen unabhängig von der eingesetzten Übertragungstechnik (Medium, Verfahren)

- Novell NetWare dadurch in unterschiedlichen Netzwerken einsetzbar.

- Dieses Prinzip der Unabhängigkeit hat Novell auch in den Folgejahren bis zum heutigen Tage stetig verfolgt, so daß Novell NetWare heutzutage in ca. 35 unterschiedlichen Netzwerktypen eingesetzt werden kann (Ethernet, Token-Ring, ...).


Agenda Grundlagen Einordnung von ES Anforderungsableitung Aufbau AusblickHistorie von Betriebssystemen Novell NetWare Middleware

Netzwerkbetriebssystem


• Was ist Middleware? (Vermittlungs-SW)

- Software für den Datenaustausch zwischen verschiedenen Anwendungen

- SW, die heterogene, miteinander inkompatible Anwendungsprogramme so verknüpft, dass ein Datenaustausch möglich wird.

- Heterogene Komponenten eines Firmen-Netzes werden interoperabel.





• Was ist Middleware?

- Middleware kommt häufig bei der Umstellung von Mainframe-Terminal- auf Client-Server-Systeme zum Einsatz

- Meist bietet Middleware eine „Messaging“-Funktion (MOM)

- Alternativen RPC (Remote Procedure Call)





• Wie funktioniert Message-Oriented Middleware?

- Client legt Anfrage in Queue ab

- Server liest bei freien Ressourcen Anfragen aus der Queue

- Server bearbeitet die Anfragen

- Server legt die Antwort in einer anderen oder gleichen Queue ab

- Client holt Antwort aus der Queue ab





• Was ist ein Netzwerk-Betriebssystem?

- Betriebssystem, das um Kommunikationskomponenten erweitert wurde.

- 2 Arten:dedizierte NOS: nicht als Arbeitsstation nutzbar; z. B.: Novell nicht dedizierte NOS: als Arbeitsstation nutzbar; z. B.: Windows

- Physikalische Verbindung zwischen Datenendgeräten

- Wichtigste Funktion: Gemeinsame Nutzung von Ressourcen wie Drucker, Dateisystemen, CD-Roms, usw.

- Standartdienste daher zuständig für die Kommunikation:(TelNet, FTP, eMail, POP-Mail)





• Drei Arten von Servern, die ES benötigen?

- Erweiterungen, die im betrieblichen Alltag genutzt werden oder genutzt werden könnten.

- File-Server: Unter einem File-Server (Datei-Server) ist ein Rechner zu verstehen, der zur Verwaltung und Bereitstellung von Dateien dient. Jeder berechtigte Anwender im Netz kann Dateien von diesem Server laden, ändern oder löschen.

- Print-Server: Sehr wirtschaftlich ist es, spezielle Systeme im Netz einzusetzen, denen so genannte Print-Server-Funktionen übertragen werden.

- Kommunikations-Server: die Aufgabe, die Verbindung zu anderen Netzen herzustellen. Kommunikation mit anderen LANs oder den Anschluß an das öffentliche Datennetz.


Agenda Grundlagen Einordnung von ES Anforderungsableitung Aufbau AusblickAllgemeines Kommunikation NOSE Global Directories Authentication

System Management Database Services Internet Services Object-Oriented Services


• Anforderungen an ES

- Mehrbenutzerfähigkeit: mehrere Benutzer arbeiten gleichzeitig

- Mehrprozess-Fähigkeit (Verteilung der Anfragen und Arbeitsaufträge auf mehrere unabhängige Prozesse)

- Transaktionen (Kontrolle des parallelen Zugriffs auf gemeinsame Ressourcen)

- Benutzerverwaltung (Verwaltung von Benutzern, Benutzergruppen und ihren Rechten)

- Sicherheit (Zugriffsschutz, Verschlüsselung, Schutz vor Eindringlingen)

- Netzwerkfähigkeit (Zugriff auf die Anwendung über das Inter-/Intranet; Zugriff auf Ressourcen im Netz)






- Skalierbarkeit: Anpassung an wachsende Benutzerzahlen oder Datenmengen; dazu Verteilung auf mehrere Rechner ermöglichen

- Verfügbarkeit: Migration von Anwendungen ohne großen Aufwand auf anderen Rechner, falls der ursprüngliche ausfällt

- Netzanbindung: Zugriff auf die Anwendungen über das Internet möglich, etwa für Vertreter, Heimarbeiter oder Kunden

- Integration: Teile der Anwendung sollen separat als Bausteine des Gesamtsystems nutzbar sein; Zugriff auf Altsysteme muss möglich sein

- Kurze Entwicklungszyklen: Verteilte Entwicklung einzelner kleinerer Bausteine der Anwendung, die nachher zusammengesetzt werden






- Konfigurierbarkeit: Anpassung der Anwendung an unterschiedliche Anforderungen ohne Änderung des Quelltextes und Neuübersetzung

- Datenverwaltung: Anwendung muss auf Altdatenbestände zugreifen können und sollte unabhängig vom verwendeten Datenverwaltungssystem (DVS etwa bestimmtes Datenbank-Managementsystem) sein

- Hersteller- und Programmiersprachen-Unabhängigkeit dies ist gerade im Hinblick auf die meist hohe Lebenserwartung von Geschäftsanwendungen wichtig, die leicht die Lebenserwartung einzelner Hersteller oder die Blütezeit einer Programmiersprache überdauern kann.





• Communication Services

- Großes Angebot an Protokollen zur Kommunikation

- TCP/IP, NetWare, NetBios, IPX/SPX

- Server sollte fähig sein, auch mit anderen Server-Plattformen zu kommunizieren.





• Network Operating Systems Extensions

- Das Netzwerk muss fähig sein, große Objekte wie Grafiken, Bilder, Videos und Ausschnitte aus Datenbanken in hoher Geschwindigkeit zu transferieren.

- Möglichkeiten, um Datei- und Druck-Services im Netzwerk zu erweitern.

- Remote File Services

- Remote Print Services

- Remote Procedure Call





• Network File System

- NFS-Client und –Server sind jeweils im BSKern eingebunden und symmetrisch realisiert, d.h. jeder Rechner kann beide Rollen wahrnehmen.

- Die Kommunikation erfolgt über das NFS-Protokoll.

- Anwendungsprozesse greifen über ein virtuelles Dateisystem (VFS), einer zusätzlichen Abstraktions-schicht, auf Dateien zu, wobei die Anfragen an das lokale DS oder einen entfernten NFS-Server weitergeleitet werden.

- NFS arbeitet nach dem Prinzip des Remote Mounting. Der Client hängt die gewünschten Verzeichnisse, die ein anderer (in der Rolle als Server) über eine Exporttabelle freigibt, an seine eigene Verzeichnisstruktur an. Mit der Ausführung des mount-Befehls wird der jeweilige Server kontaktiert, der dann die Dateihandles mit inode- Nummer und Dateityp, sowie Schutzbits zurückliefert.Schemas nur kurz verweisen





• Remote Procedure Call (RPC)

- Fernabruf für Programm-Prozeduren

- Aufruf einer Programm-Prozedur oder -Funktion auf einem entfernten Rechner über ein Netz.

- Allgemein: Aufruf einer Prozedur oder Funktion auf einem entfernten Rechner

- Von der Firma Sun Microsystems definiertes Protokoll für den entfernten Prozedur-Aufruf

- Schnittstelle, um Programmen in einem Computer-Netz den Datenaustausch untereinander zu ermöglichen.





• Remote Procedure Call (RPC)

- Der "Remote Procedure Call" ermöglicht es einem Programm, über ein Computer-Netz auf die Dienste eines anderen Programmes zuzugreifen, dass auf einem anderen, entfernten Rechner läuft.

- Das Programm, das die Anfrage stellt, schickt eine Meldung (Message) und die dazugehörigen Daten an das entfernte Programm, das die Daten verarbeitet und die Ergebnisse an das anfragende Programm zurückschickt.

- Kommt in vielen Architekturen vor. (ONC, DCE, DCOM, CORBA)

- RPC wird von anderen Protokollen verwendet, zum Beispiel vom "Network File System"





• Global Directories and Network Yellow Pages

- Möglichkeit für Clients die Server zu lokalisieren und ihre Dienste zu nutzen.

- Ressourcen müssen über Namen gefunden werden.

- Dienste müssen dort registriert sein.





• Yellow Pages

- »Gelbe Seiten« ist der Inbegriff für eine Sammlung nützlicher Informationen.

- SUN Microsystems erste Version eines solchen Dienstes »Yellow Pages«.

- Doch kollidierte der Name mit einem eingetragenen Warenzeichen der British Telecom, sodass SUN nach kurzem rechtlichen Gefecht auf den Begriff Network Information Service auswich.

- SUN legte die Spezifikation zu NIS offen und reichte gleich noch eine freie

Referenzimplementierung nach, die von BSD aufgegriffen und als Basis einer eigenen Realisierung von NIS diente. alten Schemas nur kurz verweisen





• Authentication and Authorization Services

- Authentisierungsdienst für offene Systeme

- Bestandteile: Authentication Service (AS) und der Ticket-Granting-Service (TGS)

- Das Protokoll ist dreistufig:

- Login des Benutzers (Beginn),

- Authentisierungsphase pro Service und Server,

- Absicherung der Verwendung des Services (letzte Phase).

- Kerberos erfordert eine gemeinsame Zeitbasis (allerdings ohne hohe Genauigkeit), da jedes Ticket ein Gültigkeitsintervall enthält, das zeitabhängig ist.





• System Management

- Integrierte Netzwerk- und System-Management-Plattform

- System als Single-Server oder Multiple-Server in Domänen

- Funktionen: Konfiguration eines Systems, Überwachen der Performance einzelner Komponenten, Verteilen von Software, Sicherheitsüberwachung

- Mechanismus, um die Uhrzeit auf Clients und Servern zu synchronisieren.





• Datenbank und Transaktion Services

- Die Erweiterungen eines Betriebssystems sollten ein multiuser Datenbank-Management-System anbieten

SQL-Unterstützung für die Entscheidungsunterstützung

Servergespeicherte Vorgänge für Transaktionsdienste





• TP Monitors

- Programm, das in einem Computer-Netz den synchronen (transaktionalen) Datenaustausch zwischen Clients und Servern steuert

- Transaktionsmonitore (auch als "Fernverarbeitungsüberwachung" bezeichnet) dienen dem Online-Datenaustausch in Echtzeit.

- Funktionen: effizientes Management der vorhandenen Ressourcen, Vergabe von Prioritäten für Abrufe und Aufträge, Überwachung der Transaktionen und Schutz vor unberechtigten Zugriffen auf die Daten.

- zusätzliche Datensicherheit und höhere Datenintegrität. Verwendung in Computer-Netzen mit hohem Transaktionsaufkommen (starkem Datenverkehr)

- Für einfache Verbindungen zwischen zwei Netzknoten wäre ein TP-Monitor überdimensioniert.





• Database Management System (DBMS)

- Ein Datenbank-Managementsystem (DBMS; Engl.: "DataBase Management System") ist eine Programm für die Verwaltung einer oder mehrerer Datenbanken.

- Mit dem DBMS werden die Informationen aus der Datenbank organisiert, bearbeitet, gespeichert und abgerufen.

- Aufgaben eines Datenbank-Managementsystems:Daten für den Benutzer in verwertbarer Weise aufbreiten, Daten physikalisch organisieren , Daten-Konsistenz und -Integrität überprüfen, gleichzeitige Datenbank-Abfragen aufeinander abzustimmen, statistische Daten wie die Anzahl der Benutzer und ihre Login-Zeit erfassen, Datenschutz und Datensicherheit gewährleisten.

- Datenbank-Managementsysteme können auch bei der Verwaltung von verteilten, untereinander durch ein Computer-Netz verbundenen Datenbanken angewendet werden.





• Open Database Connectivity (ODBC)

- "Open Database Connectivity" von Microsoft im Jahre 1992 entwickelte Schnittstelle für den Zugriff von Windows-Anwendungen auf Datenbanken beliebiger Hersteller über ein Computernetz.

- ODBC ist eine standardisierte Anwendungs-Programmierschnittstelle (Application Programming Interface, API) Vorraussetzung: ODBC-kompatible Treiber gibt.

- Zum Zugriff auf eine bestimmte Datenquelle ruft die Anwendung den ODBC-Treiber auf. Die Anwendung verwendet die "Structured Query Language" (SQL) als Abfragesprache für den Datenbankzugriff.





• Open Database Connectivity (ODBC)

- Der ODBC-Standard umfasst: Bibliothek mit ODBC-Funktionsaufrufen, mit denen eine Verbindung zur Datenquelle hergestellt wird, SQL-Anweisungen ausgeführt und Ergebnisse abgerufen werden; eine Methode zur Herstellung einer Verbindung und zur Anmeldung bei der Datenquelle; eine standardisierte Darstellungsweise für Datentypen und standardisierte Fehler-Codes.

- Bei der Nutzung von ODBC-Anwendungen muss der Anwender nicht darauf achten, auf welchen Rechnern und in welchen Verzeichnissen die Daten gespeichert sind, auf die er zugreifen möchte. Auch das Format, in denen die betreffenden Daten gespeichert sind, spielt für den Client keine Rolle. Die Daten behalten ihr ursprüngliches Format, auch wenn sie vom Client aus bearbeitet werden. ODBC erlaubt den Zugriff auf Datenbanken, ohne dass berücksichtigt werden muss, aus welchem Programm oder von welchem Betriebssystem aus der Zugriff erfolgt.





• Internet Services

- Gängige Internet Services werden mit der Zeit mehr und mehr Server-Features:

- HTTP daemons

- HTML-basiertes Dateisystem

- Domain Name Service

- Secure Socket Layer

- E-commerce frameworks





• Object-Oriented Services

- Dienste werden immer objekt-orientierter.

- Schnittstellen werden zur Verfügung gestellt, damit sich verschiedene Objekte im Netzwerk „austauschen“ können.





• Object Request Broker (ORB)

- Programm für die Vermittlung verteilter Software-Komponenten in einem Computer-Netz.

- Programm für die Verwaltung und Vermittlung verteilter Software-Komponenten (Objekte) in einem Computer-Netz.

- ORB stellt für die Programmobjekte die Verbindung zu anderen Objekten her, ohne dass der Client dazu wissen muss, wo im Netz sich die andere Anwendung befindet.

- ORBs vermitteln zwischen Anwendungsprogrammen und Netzwerk-Diensten wie Datensicherheit, Performance-Überwachung (Monitoring) und Druck.

- "Common Object Request Broker Architecture" (CORBA) von der "Object Management Group" (OMG), "Enterprise Java Beans" (EJB) von Sun, "Component Object Model" (COM+) von Microsoft





NW-ProtokolleFile/Print ServicesRPCDirectoryAuthentication



NOS

• Aufbau

- Notwendigkeit

- Viele Services werden auch von Anwendungen erledigt. System Management

DBMSTransaction ProcessingODBCORB

Network TimeHTTPHTML-based FS


• Erklärung

- Hier wurden momentane und zukünftige „extended services“ vorgestellt, die für eine DCE (Distributed Computing Environment) benötigt werden oder eben auch nicht.

- Die Umgebung für die verteilte Datenverarbeitung ist Standard für die Entwicklung verteilter Anwendungsprogramme.

- Mögliche Lösung für die EAI (Enterprise Application Integration) Kopplung inkompatibler Anwendungen in dem Computernetz eines

Unternehmens




• Distributed Computing Enviroment (DCE)

- Form der Datenverarbeitung, bei der die Rechenarbeit von mehreren Computern ausgeführt wird, die über ein Netz miteinander verbunden sind.

- Standard für die Entwicklung verteilter Anwendungsprogramme, die auf mehreren verschiedenen Plattformen ausgeführt werden können.

- Der DCE-Standard wurde von der "Open Group" (früher: "Open Software Foundation"; OSF) entwickelt.

- Remote Procedure Call, Distributed Time Service, Cell Directory Service, Security Service, Distributed File Service






• Ausblick

- Kein Betriebssystem fasst alle Dienste zusammen.

- Jeder Anbieter möchte zwar viele Dienste anbieten und auch eine gewisse Interoperabilität zwischen verschiedenen NOS,

jedoch

- trotzdem eine gewisse Plattformabhängigkeit bewahren.

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Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit

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