操作系统数据库中间件讲义.docx

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操作系统数据库中间件讲义

操作系统、数据库、中间件

第一章操作系统介绍

1.1操作系统的定义

操作系统（OperatingSystem—缩写为OS）是一种系统软件。

它管理计算机系统的全部软硬件资源和对程序的执行进行控制，还能使用户方便使用硬件提供的计算机功能，也使硬件的功能发挥得更好。

操作系统的基本特征：

1）并发性：

多任务、多进程、多线程。

2）共享性：

互斥访问、同时访问。

3）虚拟性：

把一个物理上的对象变成多个逻辑意义的对象。

操作系统理论研究者有时把操作系统分成四大部分：

驱动程序：

最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分，它们的职责是隐藏硬件的具体细节，并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。

内核：

操作系统内核部分，通常运行在最高特权级，负责提供基础性、结构性的功能。

接口库：

是一系列特殊的程序库，它们职责在于把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口（API），是最靠近应用程序的部分。

例如，GNUC运行期库就属于此类，它把各种操作系统的内部编程接口包装成ANSIC和POSIX编程接口的形式。

外围：

是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部分，通常是用于提供特定高级服务的部件。

例如，在微内核结构中，大部分系统服务，以及UNIX/Linux中各种守护进程都通常被划归此列。

总结：

操作系统是靠近硬件的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充。

1.2操作系统的发展历程和分类

其发展历程如下：

操作系统分类根据不同的分类方法具有不同的操作系统分类。

1、应用领域

可分为桌面操作系统、服务器操作系统、嵌入式操作系统；

2、所支持用户数

可分为单用户操作系统（如MSDOS、OS/2、Windows）、多用户操作系统（如UNIX、Linux、WindowsServer）；

3、源码开放程度

可分为开源操作系统（如Linux、FreeBSD）和闭源操作系统（如MacOSX、Windows）；

4、存储器寻址宽度、架构

可以将操作系统分为8位、16位、32位、64位、128位的操作系统。

早期的操作系统一般只支持8位和16位存储器寻指宽度，现代的操作系统如Linux和Windows7都支持32位和64位。

从架构上分为X86、X8664、PPC架构。

1.4服务器操作系统

1.4.1AIX操作系统

尽管UNIX市场被Windows和Linux蚕食已成为不争的话题，AIX仍然是UNIX系统中最闪亮的一个。

在中国，采用AIX作为主要操作系统的IBMUNIX服务器，连续8年占据中国UNIX服务器销售额市场份额第一名。

一、AIX操作系统概述

AIX（AdvancedInteractiveeXecutive）是IBM基于AT&TUnixSystemV开发的一套类UNIX操作系统，运行在IBM专有的Power系列芯片设计的小型机硬件系统之上。

它符合Opengroup的UNIX98行业标准（TheOpenGroupUNIX98BaseBrand），通过全面集成对32-位和64-位应用的并行运行支持，为这些应用提供了全面的可扩展性。

它可以在所有的IBM~p系列和IBMRS/6000工作站、服务器和大型并行超级计算机上运行。

AIX是AdvancedInteractiveExecutive的简称，意为高级交互执行体，它是IBM公司专门为@ServerpSeries和RS/6000服务器而开发的，和HP-UX、Solaris、True64一样都是UNIX的一种。

1965年由AT&T,MIT和GE联合开发Multics（MultiplexedInformationandComputingService）1969年KenThompson和DennisRitchie在PDP7上用汇编语言开发UNIX

1970年在PDP-11系列机上（11/20，11/40，11/45）用汇编语言开发出UNIXv.1。

在此过程中，机器的硬件逐渐复杂，UNIX所支持的特征也不断丰富，增加了文字处理程序。

1975年发表UNIXv.6，并广泛扩散到大学和科研单位，为后期发展奠定了良好的基础。

1978年优化后发布UNIXv.7－UNIX的第一个商业版本－这是中国开始研究应用的最早版

1981年AT&T发布UNIXSystemIII，完全转向为社会提供的商品软件

1983年AT&T发布UNIXSystemV，系统功能已趋于稳定和完善，此后Systemv又有一系列的公布号1.0/2.0/2.3/3.5/4.0/4.2等，现在最后版本为SystemVRelease4（SVRV）

1986年AIXv1版本发布

1988年AIXV2发布，它是可支持第二版RISC系统（RT/PC）的UNIX操作系统。

1990年AIXVersion3发布

IBM宣布推出AIXv3，具有以下特点：

-第一个可支持超标量RISC（POWER）处理器的UNIX操作系统；

-第一个可支持动态内核（在内核参数修改后不需要系统重新启动）的UNIX操作系统；

-第一个提供对象数据库管理器（ODM，可简化设备配置速度）的UNIX操作系统；

-第一个捆绑逻辑卷管理器（LVM）功能的UNIX操作系统；

-第一个捆绑日志文件系统（JFS）功能的UNIX操作系统；

-包括了系统管理界面工具（SMIT）功能，可实现菜单驱动、对用户友好的系统管理。

1994年AIXVersion4.1发布，它具有如下特点

1994年7月26日，IBM宣布推出了AIXVersion4.1操作系统，其优点包括：

-第一个可支持PowerPC601和POWER2+处理器的UNIX操作系统；

-第一个可支持对称多处理（SMP）架构的AIX操作系统；

-可扩展性更强，AIX内核最多可支持8个物理处理器和2GB内存；

-符合行业标准、更加简化（更快的图形化安装，通用桌面环境）；[2] 

-HACMP集群（高可用性集群多处理，HighAvailabilityClusterMulti-Processing）。

1997年AIXVersion4.3发布

1997年10月31日，IBM宣布推出AIXVersion4.3操作系统，具有诸多新的特点，包括：

-第一个可支持POWER3和PowerPCRS64处理器的UNIX操作系统；

-1998年4月6日成为第一个获得OpenGroupUNIX98（SingleUNIXSpecificationVersion2）标准认证的UNIX操作系统；

-AIX4.3被D.H.Brown咨询公司评为64位UNIX操作系统的第一名；

-第一个可支持TCP/IPv6的UNIX操作系统；

-第一个64位AIX操作系统，可支持同时运行64位和32位应用，支持32/64位API；

-包括了基于Web的系统管理器，提供了SMIT之外又一种管理界面选择；

-包括了负载管理器（WLM），允许在单一操作系统的内部进行资源控制；

-AIX内核最多已可支持扩展到24个物理处理器和96GB内存。

2000年AIX5LVersion5.0

IBM宣布推出AIX5L5.0版本。

该版本是提供给OEM厂商和应用开发者的先期选用者版本（EarlyAdopterRelease），让他们可以开始基于64位AIX内核开发真正的64位应用。

2001年AIX5LVersion5.1发布

2001年4月17日，IBM宣布推出AIX5LV5.1版本操作系统，其特点包括：

-第一个支持POWER4处理器的UNIX操作系统；

-第一个真正64位内核的操作系统，第一个支持逻辑分区（LPAR）功能UNIX操作系统；

-更先进的RAS功能，网络能力进一步增强；

-支持Java2Version1.3，Linux应用支持性大大提高，是第一个包括LinuxAffinity特性的UNIX操作系统；

-第一个支持64位JavaVersion1.3技术的UNIX操作系统；

-包括了增强日志文件系统（JFS2）功能，最多可支持1TB的文件系统和1TB的文件；

-AIX内核最多已可支持扩展到32个物理处理器和256GB内存；

-AIX5.1同时支持32位POWER架构和IntelItanium架构（在有限基础上）。

2002年AIX5LV5.2版本发布

2002年10月8日，IBM发布AIX5Lv5.2，它是第一个支持POWER5处理器的UNIX操作系统，第一个获得OpenGroupUNIX03（SingleUNIXSpecificationVersion3）标准认证的UNIX操作系统，第一个获得CAPP/EAL4+安全标准认证的UNIX操作系统，第一个运行在刀片服务器JS20上的UNIX操作系统，它包括了多路径I/O（MPIO）功能，可通过使用AIX本地路径控制模块（PCM）实现磁盘连接故障切换，还包括了以太网双端口故障切换功能，可提供更高的RAS级别。

AIX内核最多已可支持扩展到64个物理处理器和2048GB内存。

2004年AIX5LVersion5.3发布

2004年7月13日，AIX5Lv5.3版本正式推出

2007年年中，IBM发布了最新的AIX6的Beta版本，供全球的使用者免费下载使用。

并于同年发布了正式版AIX6.1。

2010年，AIX7.1版本发布。

AIX7可以在基于POWER4™、PPC970、POWER5™、POWER6®和新一代POWER®处理器POWER7®的系统上运行。

AIX7的大多数新特性都可在基于早期POWER处理器的平台上使用，但是在基于POWER6和POWER7处理器构建的系统上才能实现最高的性能。

AIX操作系统适用于IBMPower、Systemp®、Systemi®、Systemp5®、Systemi5®、eServer™p5、eServerpSeries®和eServeri5服务器产品系列，以及基于Power架构技术的IBMBladeCenter®刀片。

AIX7扩展了AIX操作系统的功能，将AIX的垂直可扩展性增强为带256个处理器内核和1024个线程的分区以便处理最大型的工作负载。

为了能够为大型工作负载提供更高的性能，AIX7还包含有新的TB级段支持，可以充分利用旨在提高内存性能的POWER7处理器的内存管理功能。

二、AIX操作系统架构

AIX采用了内核和核外程序有机结合的总体框架。

从逻辑上看，整个系统可分为五层：

硬件层、内核层、系统调用层、核外程序层和外壳层。

（1）硬件层是AIX系统的基础。

一方面它要为AIX提供必要的硬件支持，另一方面它又要在该系统的统一管理控制下有条不紊地工作。

硬件层包括CPU、存储器、I/O设备和网络控制部件等。

（2）内核层是AIX系统的重要部分，它负责管理、支配系统中的全部资源，其中包括硬件资源、软件资源和信息资源等。

AIX内核层包括中断/陷入处理，存储管理、进程管理、I/O设备管理和文件管理等部分。

（3）系统调用层是内核与核外程序的界面。

核外程序通过它调用内核的子功能并为之服务。

（4）核外程序层在内核支持下工作。

用户可通过外壳层对其中的程序实施控制。

它主要包括核外常规系统程序、各种实用软件和用户应用程序等。

（5）外壳层是AIX系统直接面向用户的外层界面，它由Shell和X-window组成。

Shell是AIX操作系统的命令语言/命令程序设计语言环境，在这个环境下用户既可使用单个Shell命令，也可编写Shell命令程序。

X-window是AIX系统的图形用户界面。

1.4.2HPUNIX操作系统

HP-UX（Hewlett-PackardUniX）是惠普公司自有版权基于UnixSystemV的一个商用Unix操作系统，目前支持基于HP-PARISC处理器的HP9000服务器，以及基于IntelItanium安腾处理器的Integrity服务器。

HP-UX在SystemV版本出现前则是基于SystemIII。

HP-UX1.0的最初版本于1984年颁布。

HP-UX技术特性　　自2000年惠普推出SuperDome高端服务器以来，HP-UX日益强调先进的可靠性、安全性、负载管理和分区功能。

可靠性主要着眼于单系统质量和故障自愈能力，多系统集群和故障切换，以及错误监视和纠正能力。

HP-UX11i提供ServiceGuard作为多系统集群。

GlobalWorkloadManager则可以管理和优化性能，并且跟InstantCapacity临时增容机制配合，提供高峰负载时的额外处理能力。

　　安全性一直集成在HP-UX中，HP-UX11i包括完全的“可信任”（trusted）模式。

从HP-UX11iv2开始，安全特性得到很大扩充，增加了基于内核的入侵检测、强随机数生成、堆栈缓冲溢出保护（stackbufferoverflow）、安全分区、基于角色的访问控制（role-basedaccesscontrol）、访问控制白名单，以及各种基于开放源代码的安全工具。

　　HP-UX系统分区（虚拟化）技术包括了基于硬件分区、软件分区、虚拟机和操作系统虚拟分区等各种技术。

在Integrity系列服务器上，HP-UX虚拟机HPVM可以运行多种操作系统，包括HP-UX、Linux、Windows、OpenVMS,还可以以兼容方式直接运行HP9000二进制代码。

HPVM支持在线迁移，并且可在迁移中对VM中的内容进行加密。

HPUNIX最早起源1.0（1984年），支持HPIntegralPC（内嵌ROM版本），系统核心固化于ROM中，而外部命令等在软盘上。

发展至今目前最新版本为HP-UX11iv3

HP-UX11iv3当前的扩展能力　　128处理器内核

　　4TB内存

　　单个文件系统容量256TB（架构设计8EB）

　　单个文件16TB（架构设计8EB）

　　存储容量1000000ZB

　　现行的HP-UX11iv3发行方式按照适用特定用户应用场景提供4种不同的打包操作环境（OperatingEnvironment），大大简化了操作系统软件的配置。

1.4.3RHEL操作系统

RHEL,即RedHatEnterpriseLinux的缩写，是RedHat公司的Linux系统。

RedHatLinux是由RedHat公司发布的一个Linux发行包。

RedHatLinux可算是一个“中年”的Linux发布包，其1.0版本于1994年11月3日发布。

2004年4月30日，RedHat公司正式停止对RedHat9.0版本的支持，标志着RedHatLinux的免费时代正式结束。

从此RedHat公司不再开发桌面版的Linux发行包，而将全部力量集中在服务器版的开发上，也就是RedHatEnterpriseLinux版。

2005年10月RHEL4发布。

2007年3月，RHEL5发布，2010年3月更新至RHEL5.5.

2010年11月10日发布了RHEL6的正式版

RedHatLinux中的RPM软件包格式可以说是Linux社区的一个事实标准，被广泛使用于其他Linux发行包中。

1.4.4suse企业版操作系统

SUSELinux原来是德国的SuSELinuxAG公司发行维护的Linux发行版，是属于此公司的注册商标。

第一个版本出现在1994年年初。

2004年这家公司被Novell公司收购。

Novell/SUSE公司大楼纽伦堡（德国）

SUSE包含了一个安装及系统管理工具YaST2。

它能够进行磁盘分割、系统安装、在线更新、网络及防火墙组态设定、用户管理和其他更多的工作。

它为原来复杂的设定工作提供了方便的组合界面。

SUSE也收录了Linux下的多个桌面环境如KDE和GNOME。

YaST2安装程序也会让使用者选择使用GNOME、KDE或者不安装图形界面。

SUSE已经为使用者提供了一系列多媒体程序如K3B（CD/DVD烧录）、amaroK（音乐播放器）和Kaffeine（影片播放器）。

它也收录了，以及其他的文字阅读/处理软件，如PDF格式文件阅读软件等。

大家都知道德国出产的奔驰、宝马、等车型以精美、可靠、耐用而著称，而同样出自德国人之手的SuseLinux，即使是被收购也是一款出色的Linux发行版，目前Suse成为唯一一家为IBM大型主机提供具有企业就绪和商业支持特性的Linux操作系统的公司,特别针对IBMSystemz架构进行了优化，使其安装过程非常简便。

而且在Suse平台上面部署SAP和Oracle应用非常方便。

在2014年10月28日，SuseEnterpriseServer12（简称SLES12）在11版发布4年后，经过多次改进推出了。

SLES12界面如下图：

1.4.5windowsserver操作系统

WindowsServer是MicrosoftWindowsServerSystem（WSS）的核心，Windows的服务器操作系统。

版本

内核版本号

发售日

WindowsServer2003

NT5.2

2003-4-24

WindowsServer2008

NT6.0

2008-2-27

WindowsServer2008R2

NT6.1

2009-10-22

WindowsServer2012

NT6.2

2012-9-4

一、WindowsServer2000版本

Windows2000Server　面向小型企业的服务器领域，它的前一个版本是WindowsNT4.0Server版。

它的原名就是WindowsNT5.0Server。

支持每台机器上最多拥有4个处理器，最低支持128MB内存，最高支持4GB内存。

Server在NT4的基础上做了大量的改进，在各种功能方面有了更大的提高。

Windows2000AdvancedServer　即高级服务器版，面向大中型企业的服务器领域。

原名WindowsNT5.0ServerEnterpriseEdition。

最高可以支持8处理器，最低支持128MB内存，最高支持8GB内存。

，它的前一个版本是WindowsNT4.0企业版。

与Server版不同的是，AdvancedServer具有更为强大的特性和功能。

它对SMP（对称多处理器）的支持要比Server更好，支持的数目可以达到四路。

Windows2000DatacenterServer　即数据中心服务器版，面向最高级别的可伸缩性，可用性与可靠性的大型企业或国家机构的服务器领域。

8路或更高处理能力的服务器（最高可以支持32颗处理器），最低支持256MB内存，最高支持64GB内存，可以支持32路SMP系统和64GB的物理内存。

该系统可用于大型数据库、经济分析、科学计算以及工程模拟等方面，另外还可用于联机交易处理。

Windows2000Advanced/DatacenterServerLimitedEdition发行于2001年，用于运行于Intel的IA-64架构的安腾（Itanium）纯64位微处理器上。

二、WindowsServer2003版本

WindowsServer2003是微软的服务器操作系统，于2003年3月28日发布，并在同年四月底上市。

相对于Windows2000做了很多改进，

如：

改进的ActiveDirectory（活动目录）（如可以从schema中删除类）；改进的GroupPolicy（组策略）操作和管理；改进的磁盘管理，如可以从ShadowCopy（卷影复制）中备份文件。

特别是在改进的脚本和命令行工具，对微软来说是一次革新：

把一个完整的命令外壳带进下一版本Windows——的一部分。

1、WindowsServer2003Web版

标准的英文名称：

WindowsServer2003WebEdition　用于构建和存放Web应用程序、网页和XMLWebServices。

它主要使用IIS6.0Web服务器并提供快速开发和部署使用ASP。

NET技术的XMLWebservices和应用程序。

支持双处理器，最低支持256MB的内存.它最高支持2GB的内存。

2、WindowsServer2003标准版

标准的英文名称：

WindowsServer2003StandardEdition　销售目标是中小型企业，支持文件和打印机共享，提供安全的Internet连接，允许集中的应用程序部署。

支持4个处理器；最低支持256MB的内存，最高支持4GB的内存。

WindowsServer2003企业版标准的英文名称：

WindowsServer2003EnterpriseEdition　WindowsServer2003企业版与WindowsServer2003标准版的主要区别在于：

WindowsServer2003企业版支持高性能服务器，并且可以群集服务器，以便处理更大的负荷。

通过这些功能实现了可靠性，有助于确保系统即使在出现问题时仍可用。

在一个系统或分区中最多支持八个处理器，八节点群集，最高支持32GB的内存。

3、WindowsServer2003数据中心版

标准的英文名称：

Windows2003DatacenterEdition　针对要求最高级别的可伸缩性、可用性和可靠性的大型企业或国家机构等而设计的。

它是最强大的服务器操作系统。

分为32位版与64位版：

32位版支持32个处理器，支持8点集群；最低要求128MB内存，最高支持512GB的内存。

64位版支持Itanium和Itanium2两种处理器，支持64个处理器与支持8点集群；最低支持1GB的内存，最高支持512GB的内存。

三、WindowsServer2008版本

WindowsServer2008是专为强化下一代网络、应用程序和Web服务的功能而设计，是有史以来最先进的WindowsServer操作系统。

拥有WindowsServer2008，您即可在企业中开发、提供和管理丰富的用户体验及应用程序，提供高度安全的网络基础架构，提高和增加技术效率与价值。

WindowsServer2008建立在网络和虚拟化技术之上，可以提高你的基础服务器设备的可靠性和灵活性。

新的虚拟化工具，网络资源和增强的安全性，可降低成本，并为一个动态和优化的数据中心提供一个平台。

故障转移集群的改进旨在简化集群，提高集群稳定并使他们更安全，新的故障转移集群验证向导可用于帮助测试存储。

WindowsServer2008包括一个新的实现TCP/IP协议栈的称为下一代TCP/IP协议栈。

下一代TCP/IP协议栈是一个完全重新设计TCP/IP功能为互联网协议第4版（IPv4）和互联网协议第6版（IPv6）符合当前不同的网络环境和技术的连通性和性能需要。

1、WindowsServer2008Standar