CBRR0833 (Windows NT - ОС нового поколения), страница 2

технологий ввода - вывода (вместо традиционной ориентации на одну аппа-

ратную реализацию или требующей значительных затрат адаптации под каж-

дую новую аппаратную платформу ).

Уровень аппаратных абстракций позволяет также “скрывать” от осталь-

ных уровней операционной системы особенности аппаратной реализации

симметричных мультипроцессорных систем .

Ядро

-6-

Ядро (Kernel) является “сердцем ” Windows NT и работает в тесном

контакте с уровнем аппаратных абстракций . Этот модуль , в первую очередь ,

занимается планированием действий компьютерного процессора . В случае

если компьютер содержит несколько процессоров , ядро синхронизирует их

работу с целью достижения максимальной производительности системы .

Ядро осуществляет диспетчеризацию нитей управления (threads ,иног-

да называются подзадачами ,ответвлениями или потоками ), которые являют-

ся основными объектами в планируемой системе .Нити управления определя-

ются в контексте процесса ;процесс включает адресное пространство , набор

доступных процессу объектов и совокупность выполняемых в контексте про-

цесса нитей управления . Объектами являются управляемые операционной

системой ресурсы .

Ядро производит диспетчеризацию нитей управления таким образом ,

чтобы максимально загрузить процессоры системы и обеспечить первооче-

редную обработку нитей с более высоким приоритетом . ( Всего существует

32 значения приоритета ,которые сгруппированы в два класса приоритетов :

real-time и variable ).Подобный подход позволяет достичь максимальной эф-

фективности операционной системы .

Под компоненты исполняющей системы , такие как диспетчер ввода -

вывода и диспетчер процессов , используют ядро для синхронизации дейст-

вий .Они также взаимодействуют с ядром для более высоких уровней абст-

ракции ,называемых объектами ядра ;некоторые из этих объектов экспорти-

руются внутри пользовательских вызовов интерфейса прикладных программ

(API) .

Ядро управляет двумя типами объектов .

• Объекты диспетчеризации (dispatcher objects) характеризуются сигнальным

состоянием ( signaled или nonsignaled ) и управляют диспетчеризацией и

синхронизацией системных операций .Эти объекты включают события , му-

танты ,мутэксы ,семафоры , нити управления и таймеры ( events , mutants ,

mutexes ,semaphores ,threads ,timers ).

• Управляющие объекты ( control objects ) используются для операций управ-

ления ядра , но не воздействуют на диспетчеризацию или синхронизацию .

Управляющие объекты включают в себя асинхронные вызовы процедур ,

прерывания ,уведомления и состояния источника питания ,процессы и про-

фили (asynhcronous procedure calls , interupts ,power notifies, power statuses,processes ,profiles).

Исполняющая система Windows NT

Исполняющая система ( Executive ) , в состав которой входит ядро и

уровень аппаратных абстракций HAL , обеспечивает общий сервис системы ,

который могут использовать все подсистемы среды . Каждая группа сервиса

находится под управлением одной из отдельных составляющих исполняющей

системы :

• диспетчера объектов (Object Manager)

• диспетчера виртуальной памяти (Virtual Memory Manager);

• диспетчера процессов (Process Manager)

  -7-

• средства вызова локальных процедур (Local Procedure Call Facility);

• диспетчера ввода - вывода (E/O Maneger);

• мониторы безопасности (Security Reference Monitor).

Монитор безопасности совместно с процессором входа в сиситему

( Logon ) и защищёнными подсистемами реализует модель безопасности

Windows NT .

Верхний уровень исполняющей системы называется системным серви-

сом (System Services ) . Показанный на следующем рисунке системный сервис

представляет собой интерфейс между подсистемами среды пользовательско-

го режима и привилегированным режимом .

Диспетчер кэша

Архитектура ввода - вывода содержит единственный диспетчер кэша

(Cache Manager),который осуществляет кэширование для всей системы вво-

да - вывода .Кэширование (Caching) - метод ,используемый файловой систе-

мой для увеличения эффективности .Вместо непосредственной записи и счи-

тывания с диска ,часто используемые файлы временно сохраняются в кэш -

памяти ;таким образом ,работа с этими файлами выполняется в памяти . Опе-

-8-

рации с данными ,находящимися в памяти , производятся значительно быст-

рее операций с данными на диске .

Диспетчер кэша использует модель отображения файла,которая интег-

рированна с диспетчером виртуальной памяти Windows NT .Диспетчер кэша

обеспечивает службу кэширования для всех файловых систем и сетевых ком-

понентов ,функционирующих под управлением диспетчера ввода - вывода. В

зависимости от объёма доступной оперативной памяти диспетчер кэша мо -жет динамически увеличивать или уменьшать размер кэша .Когда процесс

открывает файл ,который уже находился в кэше ,диспетчер кэша просто копи-

рует данные из кэша в виртуальное адресное пространство .

Диспетчер кэша поддерживает службы типа ленивой записи ( lazy

write) и ленивой фиксации (lazy commit), которые могут значительно увеличить

эффективность файловой системы . В процессе ленивой записи изменения

регистрируются в кэше файловой структуры ,обеспечивающем более быстрый

доступ .Позднее ,когда загрузка центрального процессора снижена , диспет-

чер кэша заносит изменения на диск .Ленивая фиксация подобна ленивой за-

писи .Вместо немедленной маркировки транзакции как успешно завершив-

шейся ,переданная информация кэшируется и позднее в фоновом режиме за-

писывается в журнал файловой системы .

Драйверы файловой системы

В архитектуре ввода - вывода Windows NT управление драйверами

файловой системы осуществляет диспетчер ввода - вывода . Windows NT до-

пускает использование множества файловых систем , включая существующие

файловые системы типа FAT . Для обеспечения совместимости снизу вверх

с операционными системами MS-Dos , Windows 3.x и OS/2 , Windows NT под -

держивает файловые системы FAT и HPFS .

Кроме того ,Windows NT также поддерживает NTFS - новую файловую

систему ,разработанную специально для использования с Windows NT . NTFS

обеспечивает множество возможностей , включая средства восстановления

файловой системы , поддержку Unicode ,длинных имён файлов и поддержку

для POSIX .

Архитектура ввода - вывода Windows NT не только поддерживает тра-

диционные файловые системы ,но и обеспечивает функционирование сете-

вого редактора и сервера в качестве драйверов файловой системы . С точки

зрения диспетчера ввода - вывода , нет никакой разницы между работой с

файлом ,сохранённым на удалённом компьютере сети ,и работой с файлом на

локальном жёстком диске . Редиректоры и серверы могут быть загружены и

выгружены динамически ,так же как и любые другие драйверы ;на одном ком-

пьютере может одновременно находиться большое число редиректоров и

серверов .

Сетевые драйверы

Следующим типом драйверов ,присутствующих в качестве компонента

в архитектуре ввода - вывода ,являются сетевые драйверы .Windows NT вклю-

чает интегрированные возможности работы с сетями и поддержку для рас-

пределённых приложений .Как показано на следующем рисунке работа с се-

-9-

тями обеспечивается рядом сетевых драйверов .

Редиректоры и серверы функционируют как драйверы файловой сис-

темы и выполняются на уровне интерфейса поставщика или ниже , где нахо-

дятся NetBIOS и Windows - сокет .

Драйверы транспортного протокола общаются с редиректорами и сер-

верами через уровень , называемый интерфейсом транспортного драйвера

(TDI - Transport Driver Interface). Windows NT включает следующие транспорт-

ные средства :

• Протокол управления передачей / межсетевой протокол TCP/IP , который обеспечивает возможность работы с широким диапазоном существующих сетей .

• NBF ,потомок расширенного интерфейса пользователя NetBIOS (NetBEUI ) , который обеспечивает совместимость с существующими локальными вы- числительными сетями на базе LAN Manager ,LAN Server и MS-Net .

• Управление передачей данных (DLC - Data Link Control) , которое обеспечи-вает интерфейс для доступа к мэйнфрэймам и подключённым к сети прин-терам .

• NWLink ,реализация IPX/SPX , обеспечивающая связь с Nowell NetWare .

В нижней части сетевой архитектуры находится драйвер платы сетево-

го адаптера .Windows NT в настоящее время поддерживает драйверы уст-

-10-

ройств ,выполненные в соответствии со спецификацией NDIS (Network Device

Inerface Specification ) версии 3.0 .NDIS предоставляет гибкую среду обмена данными между транспортными протоколами и сетевыми адаптерами .NDIS 3.0 позволяет отдельному компьютеру иметь несколько установленных в нём

плат сетевого адаптера .В свою очередь ,каждая плата сетевого адаптера может поддерживать несколько транспортных протоколов для доступа к раз-

личным типам сетевых станций .

Модель безопасности Windows NT

Модель безопасности Windows NT представлена монитором безопас-

ности (Security Reference Monitor),а также двумя другими компонентами : про-

цессором входа в систему (Logon Process) и безопасными защищёнными под-

системами .

В многозадачной операционной системе , каковой является Windows NT приложения совместно используют ряд ресурсов системы ,включая память

компьютера ,устройства ввода - вывода ,файлы и процессор(ы) системы. Windows NT включает набор компонентов безопасности ,которые гарантируют,

что приложения не смогут обратиться к этим ресурсам без соответствующего разрешения .

Монитор безопасности отвечает за проведение в жизнь политики проверки правильности доступа и контроля ,определённой локальной подсистемой безопасности .Монитор безопасности обеспечивает услуги по подтверждению доступа к объектам ,проверке привилегий пользователя и ге- нерации сообщений как для привилегированного режима ,так и для режима пользователя .Монитор безопасности ,подобно другим частям операционной системы ,выполняется в привилегированном режиме .

Процесс входа в систему в Windows NT предусматривает обязатель- ный вход в систему безопасности для идентификации пользователя .Каждый пользователь должен иметь бюджет и должен использовать пароль для обра- щения к этому бюджету .

Прежде чем пользователь сможет обратиться к любому ресурсу компьюте- ра с Windows NT ,он должен войти в систему через процесс входа в систему для того ,чтобы подсистема безопасности могла распознать имя пользовате- ля и пароль .Только после успешного установления подлинности монитор без-опасности выполняет процедуру проверки правильности доступа для опреде-ления права пользователя на обращение к этому объекту .

Защищённость ресурсов - одна из особенностей ,предоставляемая моделью безопасности .Задачи не могут обращаться к чужим ресурсам (типа памяти) иначе ,чем через применение специальных механизмов совместного использования .

Windows NT также предоставляет средства контроля ,которые позво- ляют администратору фиксировать действия пользователей .

Итоги

Подводя итоги всему вышеописанному хочу сказать ,что это только маленькая часть всех возможностей , которые заложены в Windows NT .Хочу

-11-

кратко перечислить достоинства Windows NT :

1. Это современная ОС ,отвечающая требованиям современной аппаратуры !

2. Это прекрасно совместимая с другими ОС !

3. Это многозадачная (мультизадачная) ОС !

4. Это хорошо защищённая ОС !

5. И это удобная и надёжная ОС !

Для составления реферата я пользовался материалами еженедельника ComputerWeek Moscow и материалами книги “Ресурсы Windows NT” издатель-ства “BHV - Санкт-Петербург”.