По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Протокол связующего дерева (STP) был первоначально разработан Radia Perlman и впервые описан в 1985 году в Алгоритме распределенного вычисления связующего дерева в расширенной локальной сети.
1 STP уникален в списке рассматриваемых здесь плоскостей управления, поскольку изначально был разработан для поддержки коммутации, а не маршрутизации. Другими словами, STP был разработан для поддержки переадресации пакетов без времени жизни (TTL) и без подкачки заголовка per hop коммутационным устройством. Пакеты, коммутируемые на основе STP, передаются по сети без изменений.
Построение дерева без петель
Процесс построения дерева без петель выглядит следующим образом:
Каждое устройство переводит все порты в заблокированный режим, чтобы ни один порт не пересылал трафик, и начинает объявлять блоки данных протокола моста (Bridge Protocol Data Units -BPDU) для каждого порта. Этот BPDU содержит:
Идентификатор объявленного устройства, который является приоритетным в сочетании с локальным интерфейсом Media Access Control (MAC) адресом.
Идентификатор корневого моста-кандидата. Это мост с самым низким идентификатором, о котором знает локальное устройство. Если каждое устройство в сети запускается в один и тот же момент, то каждое устройство будет объявлять себя как корневой мост-кандидат, пока не узнает о других мостах с более низким идентификатором моста.
При получении BPDU на интерфейсе идентификатор корневого моста, содержащийся в BPDU, сравнивается с локально сохраненным наименьшим идентификатором корневого моста. Если идентификатор корневого моста, содержащийся в BPDU, меньше, то локально сохраненный идентификатор корневого моста заменяется вновь обнаруженным мостом с более низким идентификатором.
После нескольких раундов объявлений каждый мост должен был обнаружить мост с наименьшим идентификатором моста в сети и объявить этот мост корневым.
Это должно происходить, пока все порты на всех устройствах все еще заблокированы (не пересылают трафик).
Чтобы убедиться, что это действительно произойдет, пока все порты все еще заблокированы, таймер устанавливается на достаточно длительное время, позволяющий выбрать корневой мост.
После выбора корневого моста определяется кратчайший путь к корневому мосту.
Каждый BPDU также содержит метрику для достижения корневого моста. Этой метрикой может быть количество переходов, но стоимость каждого перехода также может варьироваться в зависимости от административных переменных, таких как пропускная способность канала.
Каждое устройство определяет порт, через который оно имеет самый дешевый путь к корневому мосту. Он отмечен как корневой порт.
Если существует более одного пути к корневому мосту с одинаковой стоимостью, используется прерыватель связи. Обычно это идентификатор порта.
Для любого звена, по которому соединены два моста:
Мост с наименьшей стоимостью пути к корневому мосту выбирается для пересылки трафика от канала к корневому мосту.
Порт, соединяющий выбранный сервер пересылки с каналом, помечается как назначенный порт.
Порты, отмеченные как корневые или как назначенные порты, могут пересылать трафик.
Результатом этого процесса является единое дерево, по которому доступны все пункты назначения в сети. На рисунке 1 показано, как STP работает в реальной топологии.
Предположим, что все устройства на рисунке 1 были включены в один и тот же момент. Существует ряд возможных вариаций времени, но процесс построения набора безцикловых путей через сеть будет выглядеть, с точки зрения F, примерно так:
Выберите корневой мост:
F объявляет BPDU E и D с идентификатором и корневым мостом кандидата 32768.0200.0000.6666.
D (при условии, что D не получил никаких BPDU) объявляет BDPU с идентификатором и корневым мостом кандидата 28672.0200.0000.4444.
E (при условии, что E не получил никаких BPDU) объявляет BPDU с идентификатором и корневым мостом-кандидатом 32768.0200.0000.5555.
На этом этапе F выберет D в качестве корневого моста и начнет объявлять BPDU со своим локальным идентификатором и корневым мостом-кандидатом, установленным на идентификатор D.
В какой-то момент D и E получат BPDU от C, имеющего идентификатор нижнего моста (24576.0200.0000.3333). Получив этот BPDU, они оба установят свой ID корневого моста кандидата на ID C и отправят новые BPDU в F.
Получив эти новые BPDU, F отметит, что новый идентификатор корневого моста кандидата ниже, чем его предыдущий идентификатор корневого моста кандидата, и затем выберет C в качестве корневого моста.
После нескольких циклов BDPU все мосты в сети выберут C в качестве корневого моста.
Отметьте корневые порты, найдя кратчайший путь к корню:
Предположим, что каждая линия связи стоит 1.
D получит BDPU от C с локальным идентификатором и идентификатором корневого моста 24576.0200.0000.3333 и стоимостью 0.
D добавит стоимость достижения C, одного перехода, объявляя, что он может достичь корневого моста со стоимостью от 1 до F.
E получит BDPU от C с локальным идентификатором и идентификатором корневого моста 24576.0200.0000.3333 и стоимостью 0.
E добавит стоимость достижения C, одного перехода, объявляя, что он может достичь корневого моста со стоимостью от 1 до F.
F теперь имеет два объявления о корневом мосте с равной стоимостью. Он должен разорвать связь между этими двумя доступными путями. Для этого F проверяет идентификаторы объявленных мостов. Идентификатор моста D меньше, чем E, поэтому F будет отмечать свой порт, направленный к D, как корневой порт.
Маркировка назначенных портов на каждом канале:
Единственный другой порт F направлен в сторону E. Должен ли быть заблокирован этот порт?
Чтобы определить это, F сравнивает свой локальный идентификатор моста с идентификатором моста E. Приоритеты одинаковы, поэтому для принятия решения необходимо сравнить адреса локальных портов. Локальный идентификатор F заканчивается на 6666, а у E - на 5555, поэтому E меньше.
F не отмечает интерфейс к E как назначенный порт; вместо этого он отмечает этот порт как заблокированный.
E выполняет то же сравнение и отмечает свой порт в направлении F как назначенный порт.
D сравнивает свою стоимость по отношению к корню со стоимостью F по отношению к корню.
Стоимость D ниже, поэтому он пометит свой порт в направлении D как назначенный порт.
На рисунке 2 показаны заблокированные, назначенные и корневые порты после завершения этих вычислений.
Порты на рисунке 2 помечены как bp для заблокированного порта, rp для корневого порта и dp для назначенного порта. Результатом процесса является дерево, которое может достигать любого сегмента сети, и, следовательно, хостов, подключенных к любому сегменту в сети. Один интересный момент, связанный с STP, заключается в том, что в результате получается единое дерево по всей топологии, закрепленное на корневом мосту. Если какой-либо хост, подключенный к E, отправляет пакет на хост, подключенный к B или F, пакет должен проходить через C, корневой мост, потому что один из двух портов на каналах [F, E] и [E, B] является заблокирован. Это не самое эффективное использование полосы пропускания, но оно предотвращает зацикливание пакетов во время нормальной пересылки.
Как обрабатывается обнаружение соседей в STP? Обнаружение соседей вообще не рассматривается с точки зрения надежной передачи информации по сети. Каждое устройство в сети строит свои собственные BPDU. Эти BPDU не проходят через какое-либо устройство, поэтому нет необходимости в сквозной надежной транспортировке в плоскости управления. Однако обнаружение соседей используется для выбора корневого моста и построения дерева без циклов по всей топологии с использованием BPDU. А как насчет отброшенных и потерянных пакетов? Любое устройство, на котором запущен протокол STP, периодически повторно передает свои BPDU по каждому каналу (в соответствии с таймером повторной передачи). Устройству, на котором запущен протокол STP, требуется несколько отброшенных пакетов (согласно таймеру отключения), чтобы предположить, что его соседи вышли из строя, и, следовательно, перезапустить вычисление состояний корневого моста и порта. В STP нет двусторонней проверки подключения ни для каждого соседа, ни на всем пути. Также не существует какой-либо проверки maximum Transmission Unit (MTU). STP изучает топологию, комбинируя BPDU с информацией о локальных каналах для каждого узла. Однако в сети нет ни одного узла с таблицей, описывающей всю топологию.
Изучение доступных пунктов назначения
Как STP разрешает пересылку? В частности, как устройства, на которых запущен протокол STP, узнают о доступных местах назначения? Рассмотрим рисунок 3.
На рис. 3 показано состояние сети с вычисленным связующим деревом и каждым портом, отмеченным как назначенный или корневой порт. В этой топологии нет заблокированных портов, потому что нет петель. Предположим, B, C и D не имеют информации о подключенных устройствах; A отправляет пакет в сторону E. Что происходит в этот момент?
A передает пакет по каналу [A, B]. Поскольку B имеет назначенный порт на этом канале, он примет пакет (коммутаторы принимают все пакеты на назначенных портах) и проверит адреса источника и назначения.
B может определить, что A доступен через этот назначенный порт, потому что он получил пакет от A на этом порту. Исходя из этого, B вставит MAC-адрес A как достижимый в свою таблицу пересылки через свой интерфейс на канале [A, B].
B не имеет информации о E, поэтому он будет рассылать этот пакет через каждый из своих незаблокированных портов. В этом случае единственный другой порт B - это его корневой порт, поэтому B пересылает этот пакет в C. Это лавинная рассылка называется Broadcast, Unknown, и Multicast (BUM) трафиком. BUM-трафик - это то, чем должна каким-то образом управлять каждая плоскость управления, которая изучает пункты назначения в процессе пересылки.
Когда C получает этот пакет, он проверяет адрес источника и обнаруживает, что A доступен через назначенный порт, подключенный к [B, C]. Он вставит эту информацию в свою локальную таблицу пересылки.
У C также нет информации о том, где E находится в сети, поэтому он просто лавинно рассылает пакет по всем незаблокированным портам. В этом случае единственный другой порт C - это канал [C, D].
D повторяет тот же процесс, которому следовали B и C, узнавая, что A доступен через его корневой порт по каналу [C, D], и лавинно направляет пакет по каналу [D, E].
Когда E получает пакет, он обрабатывает информацию и отправляет ответ обратно A.
Когда D получает этот ответный пакет от E, он проверяет адрес источника и обнаруживает, что E доступен через назначенный ему порт по каналу [D, E]. D действительно знает обратный путь к A, поскольку он обнаружил эту информацию при обработке первого пакета в потоке, идущем от A к E. Он будет искать A в своей таблице пересылки и передавать пакет по каналу [C, D].
C и B будут повторять процесс, который D и C использовали для определения местоположения E и перенаправления обратного трафика обратно в A.
Таким образом, узнавая адрес источника по входящим пакетам, а также путем лавинной рассылки или пересылки пакетов по исходящим каналам, каждое устройство в сети может узнать о каждом достижимом месте назначения. Поскольку протокол STP основан на изучении доступных адресатов в ответ на пакеты, передаваемые по сети, его классифицируют как реактивную плоскость управления. Обратите внимание, что этот процесс обучения происходит на уровне хоста; подсети и IP-адреса не изучаются, а скорее изучается физический адрес интерфейса хоста. Если один хост имеет два физических интерфейса на одном и том же канале, он будет отображаться как два разных хоста для плоскости управления STP.
Как удаляется информация из таблиц пересылки на каждом устройстве? Через процесс тайм-аута. Если запись пересылки не была использована в определенное время (таймер удержания), она удаляется из таблицы. Следовательно, STP полагается на кэшированную информацию пересылки.
Подведение итогов о протоколе связующего дерева
STP явно не является ни протоколом состояния канала, ни протоколом вектора пути. Это протокол вектора расстояния? Любая путаница в том, как классифицировать протокол, проистекает из первоначального выбора корневого моста перед вычислением кратчайших путей. Удалив этот первый шаг, проще классифицировать STP как протокол вектора расстояния, используя распределенную форму алгоритма Беллмана-Форда для расчета путей без петель по топологии. Что нужно сделать с первоначальным расчетом корневого моста? Эта часть процесса гарантирует, что во всей сети будет только одно дерево кратчайшего пути. Таким образом, STP можно классифицировать как протокол вектора расстояния, который использует алгоритм Беллмана-Форда для вычисления единого набора кратчайших путей для всех пунктов назначения во всей сети. Другими словами, STP вычисляет дерево кратчайшего пути по топологии, а не по адресатам.
Почему так важно, чтобы одно дерево вычислялось по всей сети? Это связано со способом, которым STP изучает информацию о доступности: STP - это реактивная плоскость управления, изучающая достижимость в ответ на фактические пакеты, проходящие через сеть. Если бы каждое устройство построило отдельное дерево с корнями в самом себе, этот реактивный процесс привел бы к несогласованному представлению топологии сети и, следовательно, к петлям пересылки.
STP и широковещательные штормы
Широковещательные рассылки - важная часть обнаружения служб в большинстве приложений. Например, как показано на рисунке 4, как A может обнаружить присутствие определенной службы на F?
Самое простое, что может сделать A в этой ситуации, - это отправить какой-то пакет, который будет доставлен на каждый хост, подключенный к сети, и дождаться ответа от хоста, на котором запущена данная служба. Таким образом, A отправляет широковещательную рассылку с вопросом о конкретной услуге или устройстве. Как B, C, D и E должны относиться к этой трансляции? Поскольку широковещательная рассылка не является «обучаемым» адресом (широковещательную рассылку должно принимать каждое устройство в каждом сегменте), лучше всего для коммутаторов пересылать пакет на каждый неблокированный порт.
Что произойдет, если А выполнит много рассылок? Что произойдет, если хост отправит достаточно широковещательных рассылок, чтобы отбросить BPDU? В этом случае сам STP запутается и, скорее всего, создаст цикл пересылки в топологии. Такой цикл пересылки будет, конечно, пересылать широковещательные пакеты постоянно, так как нет TTL для отбрасывания пакетов после того, как они пересекли сеть определенное количество раз. Каждая рассылка, передаваемая A, в этой ситуации останется в сети навсегда, петляя, возможно, между коммутаторами B, C, D и E. И каждая рассылка, добавленная к нагрузке сети, конечно же, предотвратит успешную передачу или прием BPDU, предотвращая схождение STP.
Следовательно, трафик в сети препятствует сходимости STP, а отсутствие сходимости увеличивает нагрузку трафика на саму сеть – возникает положительный цикл обратной связи, который вызывает хаос во всей сети. Эти события называются широковещательными штормами и достаточно распространены в сетях на основе STP, чтобы заставить мудрых проектировщиков и операторов сети ограничивать область действия любого домена STP. Существование широковещательных штормов также привело к ряду модификаций работы STP, таких как простая замена базового протокола плоскостью управления истинным состоянием канала.
Несмотря на доступ к все более эффективному и мощному оборудованию, операции, выполняемые непосредственно на традиционных физических (или «чистых») серверах, неизбежно сталкиваются со значительными практическими ограничениями. Стоимость и сложность создания и запуска одного физического сервера говорят о том, что эффективное добавление и удаление ресурсов для быстрого удовлетворения меняющихся потребностей затруднено, а в некоторых случаях просто невозможно. Безопасное тестирование новых конфигураций или полных приложений перед их выпуском также может быть сложным, дорогостоящим и длительным процессом.
Исследователи-первопроходцы Джеральд Дж. Попек и Роберт П. Голдберг в статье 1974 года («Формальные требования к виртуализируемым архитектурам третьего поколения» (“Formal Requirements for Virtualizable Third Generation Architectures”) - Communications of the ACM 17 (7): 412–421) предполагали, что успешная виртуализация должна обеспечивать такую среду, которая:
Эквивалента физическому компьютеру, поэтому доступ программного обеспечения к аппаратным ресурсам и драйверам должен быть неотличим от невиртуализированного варианта.
Обеспечивает полный контроль клиента над аппаратным обеспечением виртуализированной системы.
По возможности эффективно выполняет операции непосредственно на базовых аппаратных ресурсах, включая ЦП.
Виртуализация позволяет разделить физические ресурсы вычислений, памяти, сети и хранилища («основополагающая четверка») между несколькими объектами. Каждое виртуальное устройство представлено в своем программном обеспечении и пользовательской среде как реальный автономный объект. Грамотно настроенные виртуальные изолированные ресурсы могут обеспечить более защиту приложений приложений без видимой связи между средами. Виртуализация также позволяет создавать и запускать новые виртуальные машины почти мгновенно, а затем удалять их, когда они перестанут быть необходимыми.
Для больших приложений, поддерживающих постоянно меняющиеся бизнес-требования, возможность быстрого вертикального масштабирования с повышением или понижением производительности может означать разницу между успехом и неудачей. Адаптивность, которую предлагает виртуализация, позволяет скриптам добавлять или удалять виртуальные машины за считанные секунды, а не недели, которые могут потребоваться для покупки, подготовки и развертывания физического сервера.
Как работает виртуализация?
В невиртуальных условиях, архитектуры х86 строго контролируют, какие процессы могут работать в каждом из четырех тщательно определенных уровней привилегий (начиная с Кольца 0 (Ring 0) по Кольцо 3).
Как правило, только ядро операционной системы хоста имеет какой-либо шанс получить доступ к инструкциям, хранящимся в кольце под номером 0. Однако, поскольку вы не можете предоставить нескольким виртуальным машинам, которые работают на одном физическом компьютере, равный доступ к кольцу 0, не вызывая больших проблем, необходим диспетчер виртуальных машин (или «гипервизор»), который бы эффективно перенаправлял запросы на такие ресурсы, как память и хранилище, на виртуализированные системы, эквивалентные им.
При работе в аппаратной среде без виртуализации SVM или VT-x все это выполняется с помощью процесса, известного как ловушка, эмуляция и двоичная трансляция. На виртуализированном оборудовании такие запросы, как правило, перехватываются гипервизором, адаптируются к виртуальной среде и возвращаются в виртуальную машину.
Простое добавление нового программного уровня для обеспечения такого уровня организации взаимодействия приведет к значительной задержке практически во всех аспектах производительности системы. Одним из успешных решений было решение ввести новый набор инструкций в ЦП, которые создают, так называемое, «кольцо 1», которое действует как кольцо 0 и позволяет гостевой ОС работать без какого-либо влияния на другие несвязанные операции.
На самом деле, при правильной реализации виртуализация позволяет большинству программных кодов работать как обычно, без каких-либо перехватов.
Несмотря на то, что эмуляция часто играет роль поддержки при развертывании виртуализации, она все же работает несколько иначе. В то время как виртуализация стремится разделить существующие аппаратные ресурсы между несколькими пользователями, эмуляция ставит перед собой цель заставить одну конкретную аппаратную/программную среду имитировать ту, которой на самом деле не существует, чтобы у пользователей была возможность запускать процессы, которые изначально было невозможно запустить. Для этого требуется программный код, который имитирует желаемую исходную аппаратную среду, чтобы обмануть ваше программное обеспечение, заставив его думать, что оно на самом деле работает где-то еще.
Эмуляция может быть относительно простой в реализации, но она почти всегда несет за собой значительные потери производительности.
Согласно сложившимся представлениям, существует два класса гипервизоров: Type-1 и Type-2.
Bare-metal гипервизоры (исполняемые на «голом железе») (Type-1), загружаются как операционная система машины и – иногда через основную привилегированную виртуальную машину – сохраняют полный контроль над аппаратным обеспечением хоста, запуская каждую гостевую ОС как системный процесс. XenServer и VMWare ESXi – яркие примеры современных гипервизоров Type-1. В последнее время использование термина «гипервизор» распространилось на все технологии виртуализации хостов, хотя раньше оно использовалось только для описания систем Type-1. Первоначально более общим термином, охватывающим все типы систем, был «Мониторы виртуальных машин». То, в какой степени люди используют термин «мониторы виртуальных машин» все это время, наводит меня на мысль, что они подразумевают «гипервизор» во всех его интерпретациях.
Гипервизоры, размещенные на виртуальном узле (Type-2) сами по себе являются просто процессами, работающими поверх обычного стека операционной системы. Гипервизоры Type-2 (включая VirtualBox и, в некотором роде, KVM) отделяют системные ресурсы хоста для гостевых операционных систем, создавая иллюзию частной аппаратной среды.
Виртуализация: паравиртуализация или аппаратная виртуализация
Виртуальные машины полностью виртуализированы. Иными словами, они думают, что они обычные развертывания операционной системы, которые живут собственной счастливой жизнью на собственном оборудовании. Поскольку им не нужно взаимодействовать со своей средой как-то иначе, чем с автономной ОС, то они могут работать с готовыми немодифицированными программными стеками. Однако раньше за такое сходство приходилось платить, потому что преобразование аппаратных сигналов через уровень эмуляции занимало дополнительное время и циклы.
В случае с паравиртуализацией (PV – Paravirtualization) паравиртуальные гости хотя бы частично осведомлены о своей виртуальной среде, в том числе и том, что они используют аппаратные ресурсы совместно с другими виртуальными машинами. Эта осведомленность означает, что хостам PV не нужно эмулировать хранилище и сетевое оборудование, и делает доступными эффективные драйверы ввода-вывода. На первых порах это позволяло гипервизорам PV достигать более высокой производительности для операций, требующих подключения к аппаратным компонентам.
Тем не менее, для того, чтобы предоставить гостевой доступ к виртуальному кольцу 0 (т.е. кольцу -1), современные аппаратные платформы – и, в частности, архитектура Intel Ivy Bridge – представили новую библиотеку наборов инструкций ЦП, которая позволила аппаратной виртуализации (HVM – Hardware Virtual Machine) обойти узкое место, связанное с ловушкой и эмуляцией, и в полной мере воспользоваться преимуществами аппаратных расширений и немодифицированных операций ядра программного обеспечения.
Также значительно повысить производительность виртуализации может последняя технология Intel – таблицы расширенных страниц (EPT – Extended Page Tables).
В связи с этим, в большинстве случаев можно обнаружить, что HVM обеспечивает более высокую производительность, переносимость и совместимость.
Аппаратная совместимость
Как минимум, несколько функций виртуализации требуют аппаратную поддержку, особенно со стороны ЦП хоста. Именно поэтому вы должны убедиться, что на вашем сервере есть все, что вам необходимо для задачи, которую вы собираетесь ему дать. Большая часть того, что вам нужно знать, храниться в файле /proc/cpuinfo и, в частности, в разделе «flags» (флаги) каждого процессора. Однако вам нужно знать, то искать, потому что флагов будет очень много.
Запустите эту команду, чтобы посмотреть, что у вас под капотом:
$ grep flags /proc/cpuinfo
Контейнерная виртуализация
Как мы уже видели ранее, виртуальная машина гипервизора – это полноценная операционная система, чья связь с аппаратными ресурсами «основополагающей четверки» полностью виртуализирована – она думает, что работает на собственном компьютере.
Гипервизор устанавливает виртуальную машину из того же ISO-образа, который вы загружаете и используете для установки операционной системы непосредственно на пустой физический жесткий диск.
Контейнер в свою очередь фактически представляет собой приложение, запускаемое из скриптообразного шаблона, которое считает себя операционной системой. В контейнерных технологиях, таких как LXC и Docker, контейнеры – это не что иное, как программные и ресурсные (файлы, процессы, пользователи) средства, которые зависят от ядра хоста и представления аппаратных ресурсов «основополагающей четверки» (т.е. ЦП, ОЗУ, сеть и хранилище) для всего, то они делают.
Конечно, с учетом того, что контейнеры фактически являются изолированными расширениями ядра хоста, виртуализация Windows (или более старых или новых версий Linux с несовместимыми версиями libc), например, на хосте Ubuntu 16.04 будет сложна или невозможна. Но эта технология обеспечивает невероятно простые и универсальные вычислительные возможности.
Перемещение
Модель виртуализации также позволяет использовать широкий спектр операций перемещения, копирования и клонирования даже из действующих систем (V2V). Поскольку программные ресурсы, определяющие виртуальную машину и управляющие ею, очень легко идентифицировать, то обычно не требуется очень много усилий для дублирования целых серверных сред в нескольких местах и для разных целей.
Иногда это не сложнее, чем создать архив виртуальной файловой системы на одном хосте, распаковать его на другом хосте по тому же пути, проверить основные сетевые настройки и запустить. Большинство платформ предлагают единую операцию командной строки для перемещения гостей между хостами.
Перемещение развертываний с физических серверов на виртуализированные среды (P2V) иногда может оказаться немного сложнее. Даже создание клонированного образа простого физического сервера и его импорт в пустую виртуальную машину может сопровождаться определенными трудностями. И как только все это будет выполнено, вам, возможно, придется внести некоторые корректировки в системную архитектуру, чтобы можно было использовать возможности, предлагаемые виртуализацией, в полную силу. В зависимости от операционной системы, которую вы перемещаете, вам также может потребоваться использование паравиртуализированных драйверов для того, чтобы ОС могла корректно работать в своем «новом доме».
Как и в любых других ситуациях управления сервером: тщательно все продумывайте заранее.
Windows и Linux являются очень производительными операционными системами, и у каждой из них есть множество плюсов и минусов, которые мы можем обсудить. Но как часто вы задумываетесь о потенциале сценариев и автоматизации двух операционных систем? Мы решили посмотреть, что можно делать с помощью скриптовых функций, поставляемых с Windows и Linux.
Немного истории: PowerShell
PowerShell - это среда автоматизации и задач Microsoft, удобная для управления конфигурацией. PowerShell использует компоненты, называемые командлетами, которые встроены в PowerShell. Дополнительные функции доступны через модули. Они устанавливаются из галереи PowerShell непосредственно из командной строки.
PowerShell отличается от Bash, потому что он предназначен для взаимодействия со структурами .NET изначально в Windows. Это означает, что он может передавать объекты и данные между сценариями, приложениями и сеансами. Каждый объект имеет свой собственный набор свойств, что делает обработку данных в PowerShell еще более детальной. Данные могут быть указаны как числа (целые числа), слова (строки), логические (истина и ложь) и многие другие типы. Это означает, что вы можете по-настоящему определиться с тем, как ваши скрипты обрабатывают ввод и вывод данных.
Немного истории: Bash
Системы Linux и Unix всегда выигрывали от структурирования многопользовательской терминальной среды. Это означает, что вы можете запускать дополнительные сессии в той же системе и запускать сценарии и приложения, не влияя на основные сессии, в которые вошли другие пользователи. Это сильно отличалось от ранних систем Windows и DOS, которые были однопользовательскими средами с одной сессией, до появления Windows NT в середине 90-х годов.
Первоначальная оболочка, поставляемая с Unix, была известна как оболочка Bourne, названная в честь ее создателя Стивена Борна. Bash (Bourne again Shell) является преемником оболочки Bourne с открытым исходным кодом. Bash получил широкое распространение, когда Linux был создан в начале 90-х годов, поэтому он используется до сих пор.
Существует множество функций, которые делают Bash очень популярным, главными из которых являются стабильность системы и то, что это открытый исходный код. Из-за этого он встречается практически в каждом дистрибутиве Linux. Все эти факторы делают его одной из наиболее часто используемых сред сценариев для ИТ-специалистов.
Когда использовать PowerShell
Администрирование Windows стало намного проще с тех пор, как разработка PowerShell стала частью среды Microsoft. Вместо того, чтобы бороться с неудобными пакетными файлами и планировщиком Windows, системные администраторы получают доступ к новому набору инструментов с впечатляющими приложениями и функциями.
PowerShell может уточнять детали для создания эффективных скриптов, а также некоторых коммерчески доступных приложений. PowerShell может извлекать данные прямо из подсистемы WMI, предоставляя вам в режиме реального времени глубокую информацию обо всем, от идентификаторов процессов и счетчиков обработчиков.
PowerShell включен в платформу .NET, поэтому вы можете создавать великолепно выглядящие меню и формы winform. Вы можете использовать PowerShell, чтобы делать что угодно - от запросов к базам данных SQL до захвата ваших любимых RSS-каналов прямо в сеанс PowerShell для дальнейших манипуляций. Это настоящий швейцарский нож для системного администрирования в среде Windows.
Когда использовать Bash
Если вы используете системы Linux, значит, вы знаете о необходимости автоматизации задач. Ранние ленточные накопители использовались для резервного копирования с архивированием tar. Эти операции могут быть написаны в Bash, а затем запущены через расписание cron. Сегодня мы воспринимаем подобные вещи как должное, но многие задачи приходилось выполнять вручную до создания таких сред, как Bash. Все, что связано с манипуляциями с файлами, такими как архивирование, копирование, перемещение, переименование и удаление файлов, подходит Bash.
Также возможны более сложные манипуляции с файлами. Вы можете найти файлы, созданные в определенные даты, и для каких файлов были изменены права доступа CHMOD и владельца. Bash также отлично подходит для создания интерактивных меню для запуска скриптов и выполнения системных функций. Они выполняются в неграфической среде, но работают очень хорошо. Это отлично подходит для обмена вашими библиотеками скриптов с другими.
Отличия
PowerShell и Bash в чем-то похожи, но также очень разные. Вот четыре основных отличия.
PowerShell по-разному обрабатывает данные
PowerShell отличается от Bash способом обработки данных. PowerShell - это язык сценариев, но он может передавать данные в разных форматах таким образом, чтобы он выглядел как язык программирования. PowerShell также имеет дело с областями действия в своих скриптах.
Использование переменных с $session, $script и $cache дает вашим сценариям дополнительную гибкость, позволяя передавать переменные другим командам в том же сценарии или сеансе PowerShell.
Bash - это CLI
Bash - это CLI (Command Language Interpreter), что означает интерпретатор командного языка. Как и PowerShell, Bash может передавать данные между командами по каналам. Однако эти данные отправляются в виде строк. Это ограничивает некоторые вещи, которые вы можете делать с выводом ваших скриптов, например математические функции.
PowerShell - это и CLI, и язык
Интегрированная среда сценариев PowerShell по умолчанию (ISE - Integrated Scripting Environment), поставляемая с Windows, показывает, как можно быстро и легко создавать сценарии, не жертвуя прямым доступом к командной строке. По умолчанию верхний раздел позволяет набирать строки кода сценария и быстро его тестировать.
Окно ниже представляет собой командную строку PowerShell, которая дает вам быстрый доступ для выполнения отдельных команд. Это дает вам лучшее из обоих миров между языком сценариев и оболочкой командной строки. ISE - отличный инструмент для быстрого создания прототипов решений.
PowerShell и Bash - мощные инструменты
Среда, в которой вы работаете, определит, какой инструмент вы выберете. Системные администраторы Linux, пишущие сценарии в Bash, считают, что освоить сценарии PowerShell относительно легко. Навыки написания сценариев PowerShell также в определенной степени переносятся на сценарии Bash.
Основными различиями между этими двумя языками сценариев являются синтаксис и обработка данных. Если вы понимаете такие концепции, как переменные и функции, тогда изучение любого из этих языков становится проще.