Операционные системы 2011, страница 2

Работа с разделяемой памятью с синхронизацией семафорами. ......................1803.3Сокеты — унифицированный интерфейс программирования распределенныхсистем 1833.3.1Типы сокетов. Коммуникационный домен .........................................................

1833.3.2Создание и конфигурирование сокета .................................................................1843.3.2.1Создание сокета ............................................................................................. 1843.3.2.2Связывание .....................................................................................................1853.3.3Предварительное установление соединения. .....................................................1863.3.3.1Сокеты с установлением соединения. Запрос на соединение.

..................1863.3.3.2Сервер: прослушивание сокета и подтверждение соединения. ................1873.3.4Прием и передача данных.....................................................................................1883.3.5Завершение работы с сокетом ..............................................................................1893.3.6Резюме: общая схема работы с сокетами ............................................................ 189Пример. Работа с локальными сокетами. ...........................................................................192Пример. Работа с сокетами в рамках сети. .........................................................................19434ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ .....................................................................................1984.1Основные концепции ....................................................................................................1984.1.1Структурная организация файлов ........................................................................1994.1.2Атрибуты файлов...................................................................................................2004.1.3Основные правила работы с файлами.

Типовые программныеинтерфейсы ............................................................................................................................ 2014.1.4Подходы в практической реализации файловой системы .................................2044.1.5Модели реализации файлов ..................................................................................2064.1.6Модели реализации каталогов .............................................................................2084.1.7Соответствие имени файла и его содержимого ..................................................2094.1.8Координация использования пространства внешней памяти ...........................

2104.1.9Квотирование пространства файловой системы ................................................2114.1.10 Надежность файловой системы ...........................................................................2124.1.11 Проверка целостности файловой системы .......................................................... 2134.2Примеры реализаций файловых систем ......................................................................2154.2.1Организация файловой системы ОС Unix. Виды файлов. Права доступа .......2164.2.2Логическая структура каталогов ..........................................................................2174.2.3Внутренняя организация файловой системы: модель версии System V ..........2184.2.3.1Работа с массивами номеров свободных блоков ........................................2194.2.3.2Работа с массивом свободных индексных дескрипторов ..........................

2194.2.3.3Индексные дескрипторы. Адресация блоков файла ..................................2204.2.3.4Файл-каталог ..................................................................................................2214.2.3.5Достоинства и недостатки файловой системы модели System V .............2234.2.4Внутренняя организация файловой системы: модель версии Fast FileSystem (FFS) BSD..................................................................................................................2234.2.4.1Стратегии размещения ..................................................................................2244.2.4.2Внутренняя организация блоков ..................................................................2254.2.4.3Выделение пространства для файла ............................................................

2264.2.4.4Структура каталога FFS ................................................................................2264.2.4.5Блокировка доступа к содержимому файла ................................................2275.15.25.35.45.55.65УПРАВЛЕНИЕ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТЬЮ .................................................229Одиночное непрерывное распределение.....................................................................229Распределение неперемещаемыми разделами ............................................................ 230Распределение перемещаемыми разделами ................................................................

232Страничное распределение ........................................................................................... 233Сегментное распределение ........................................................................................... 241Сегментно-страничное распределение ........................................................................2426УПРАВЛЕНИЕ ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ ...........................................2446.1Общие концепции ..........................................................................................................2446.1.1Архитектура организации управления внешними устройствами .....................2446.1.2Программное управление внешними устройствами ..........................................2456.1.3Планирование дисковых обменов ........................................................................2466.1.4RAID-системы.

Уровни RAID ..............................................................................2496.2Работа с внешними устройствами в ОС Unix ............................................................. 2526.2.1Файлы устройств, драйверы .................................................................................2526.2.2Системные таблицы драйверов устройств ..........................................................

2536.2.3Ситуации, вызывающие обращение к функциям драйвера............................... 2546.2.4Включение, удаление драйверов из системы .....................................................2546.2.5Организация обмена данными с файлами ........................................................... 2556.2.6Буферизация при блок-ориентированном обмене..............................................2566.2.7Борьба со сбоями ...................................................................................................25741ВведениеНастоящая книга основывается на многолетнем опыте чтения авторами курсовлекций и проведении семинарских занятий по операционным системам на факультетевычислительной математики и кибернетики Московского государственного университетаим.

М.В.Ломоносова (Россия) и на факультете компьютерных наук университета Ватерлоо(Онтарио, Канада).Операционная система является одним из ключевых понятий, связанных сфункционированием компьютеров и их программного обеспечения. В существующейлитературе многие понятия, связанные с вычислительной техникой, определяетсянеоднозначно, что иногда вносит путаницу в представление полной картины того, что икак функционирует в современном компьютере. Неоднозначностью определений страдаети понятие операционная система. В каких-то источниках операционная системаопределяется, «как система интерфейсов, предназначенная для обеспечения удобстваработы пользователя с компьютером», в каких-то — это «посредник междупрограммами пользователя и аппаратными средствами», кто-то сопоставляет этопонятие с «возможностями и интерфейсами, предоставляемыми инструментальнымисредствами программирования и/или прикладными системами».

В целом, каждая изперечисленных интерпретаций понятия операционная система имеет право насуществование, и природа появления того или иного представления ясна. Однако многиеиз используемых трактовок термина операционная система ориентированы на конкретнуюкатегорию пользователей (программист, пользователь прикладной системы, системныйпрограммист и т.п.) и не формируют целостной картины функций свойств и взаимосвязейс другими компонентами программного обеспечения и аппаратуры компьютера.Авторы настоящей книги ставили перед собой цель выстроить системуопределений и рассмотреть основные свойства и примеры реализации тех или иныхаппаратных и программных компонентов, функционирующих в компьютере, в ихвзаимосвязи, акцентировав основное внимание на понятии операционная система, наосновах ее построения, примерах организации тех или иных частей наиболеераспространенных на сегодняшний день ОС.История появления и развития операционных систем целиком и полностью связанас развитием и становлением аппаратных возможностей компьютеров.

Рассмотримключевые этапы этого процесса.Первое поколение компьютеров: середина 40-х — начало 50-х годов XX века.Компьютеры этого поколения строились на электронно-вакуумных лампах. В 1946 г. вПенсильванском университете США была разработана вычислительная машина ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer), которая считается одной из первыхэлектронных вычислительных машин (ЭВМ). Данная машина была разработана по заказуминистерства обороны США и применялась для решения задач энергетики и баллистики.Производительность таких компьютеров измерялась от сотен до тысяч команд (операций)в секунду.

Компьютер состоял из процессора, оперативного запоминающего устройства идостаточно примитивных внешних устройств: устройства вывода (вывод цифровойинформации на бумажную ленту), внешних запоминающих устройств (ВЗУ) —аппаратных средств хранения готовых к исполнению программы и данных (магнитныеленты), и устройства ввода, позволявшего вводить в оперативную память компьютерапредварительно подготовленные на специальных носителях (перфокартах, перфоленте ипр.) программы и данные.Изначальнокомпьютерыпервогопоколенияиспользовалисьводнопользовательском, персональном режиме, т.е.