Ю. Вахалия - UNIX изнутри (2003)

ББК 32.973-018.2 УДК 681.3.066 В22 В22 !79)!Х изнутри / Ю. Вахапия. — СПбк Питер, 2003. — 844 сл ип.— (Серия «Классика сопзри!ег Зс!епсе») 1ВВМ 6-94723-013-6 Эта книга показывает ядра ОМ!Х с точки зрения разработчика систем. Для каждого компонента ядра приводится описание архитектуры и внутреннего устройства, практической реализации в каждом из описываемых вариантов операционной системы, 3 также преимушеств и недостатков альтернативных вариан~он рассматриваемого компонента.

Вы увидите описание основных коммсрческик и научных реализаций операционной системы Книщ нс рассчитана на ггачинающих и содержит знания о таких концептуальных вещах, как ндро системы, процессы или виртуальная память Она может быть использована как профессиональное руководство или кан пособие для изучения 1ЛЯГХ в высших учебных завелениях. Уровень изложения материала достаточен длн изложения в качестве основного или дополнительного курса лекций по операционным системам.

ББК 32 973-018 2 УДК 681.3.066 Информация, сояерлелгаяся е данкой кинге, гюлучеиа из ис синяков. рассматриваемых изсегельсмюм «вк иаделные Тем ие менее, имея е виду еозыолные слове вские или тещи юскив ошибки, излательстео е монет гараюироеать абсолютную тоююсть и полноту приводимых сведений и ие есет ответственности зв есзиомиые ошибки, связанные с испольюваиием киги бг 1995 Ьу Ргеп!!се Нв11, 1пс. Гаан 0-13-101908-2 (англ ) Сг Перевод ив русскин язык, ЗЯО Издательский дом гПитер», 2003 Гбам 5.94723.013.5 «Г Издание на русском языке, оформление, ЗАО Издательский дом «Питера. 2003 Краткое содержание От редактора английского издания От издательства ..

Предисловие Глава 1. Введение Глава 2. Ядро и процессы Глава 3. Нити и легковесные процессы Глава 4. Сигналы и управление сеансами Глава 5. Планирование процессов Глава 6. Межпроцессное взаимодействие Глава 7. Синхронизация. Многопроцессорные системы Глава 8. Базовые элементы и интерфейс файловой системы Глава 9. Реализации файловых систем Глава 10.

Распределенные файловые системы Глава 11. Усовершенствованные файловые системы Глава 12. Выделение памяти ядром Глава 13. Виртуальная память Глава 14. Архитектура ЧМ системы ЗЧЯ4 Глава 15, Дополнительные сведения об управлении памятью Глава 16. Ввод-вывод и драйверы устройств Глава 17. Подсистема БТЯЕАМБ . Алфавитный указатель 22 . 24 25 30 57 97 145 186 237 286 331 384 .

427 493 540 578 . 629 679 731 781 830 Содержание От редактора английского издания От издательства Предисловие . Изложение материала Реализации 0Н1Х..... Для кого предназначена зта книга Как организована зта книга . Некоторые обозначения, принятые в книге Благодарности Дополнительная литература Глава 1. Введение 1.1. Введение .

1.1.1. Краткая история 1.1.2. Начало 1.1.3. Распространение .. 1.1.4. ВБО . 1.1.5. Був1егл Ч 1.1.6. Коммерциализация . 1.1.7. Масл 1.1.8. Стандарты 1.1.9. ОВЕ и 01 1.1.10. БЧВ4 и ее дальнейшее развитие 1.2. Причины изменений системы 1.2.1. Функциональные возможности . 1.2.2. Сетевая поддержка . 1.2.3. Производительность 1.2.4.

Изменение аппаратных платформ 1.2.5. Улучшение качества 1.2.6. Глобальные изменения . 1.2.7. Поддержка различных приложений . 1.2.8. Чем меньше, тем лучше 1.2.9. Гибкость системы 1.3. Оглянемся назад, посмотрим вперед 1.3.1. Преимущества ОН1Х 1.3.2. Недостатки 0Н1Х 24 25 . 25 . 26 . 26 , 27 .

28 . 28 . 29 30 . 30 31 31 . 33 . 36 . 36 . 38 . 38 . 40 . 41 . 42 . 43 . 45 . 45 . 46 47 . 48 . 49 . 50 . 50 51 53 Содержание 1.4. Границы повествования книги 1.5. Дополнительнаялитература Глава 2. Ядро и процессы . 2.! . Введение 2.2. Режим, пространство и контекст . 2.3. Определение процесса . 2.3.1. Состояние процесса 2.3.2. Контекст процесса 2.3.3. Полномочия пользователя 2.3.4. Область ц и структура ргос 2.4. Выполнение в режиме ядра ..

2.4.! . Интерфейс системных вызовов 2.4.2. Обработка прерываний . 2.5. Синхронизация . 2.5.1. Операции блокировки 2.5.2. Прерывания 2.5.3. Многопроцессорные системы 2.6. Планирование процессов 2.7. Сигналы 2.8. Новые процессы и программы 2.8.1. Вызовы 1огк и ехес 2.8.2.

Создание процесса . 2.8.3. Оптимизация вызова 1огК ., 2.8.4. Запуск новой программы .. 2.8.5. Завершение процесса 2.8.6. Ожидание завершения процесса 2.8.7. Процессы-зомби 2.9. Заключение 2.10. Упражнения 2.11. Дополнительная литература Глава 3. Нити и легковесные процессы . 3.1. Введение 3.1.1. Причины появления технологии нитей 3.1.2. Нити и процессоры . 3.1.3. Одновременность и параллельность 3.2. Основные типы нитей 3.2.1. Нити ядра 3.2.2.

Легковесные процессы 3.2.3. Прикладные нити 3.3. Легковесные процессы: основные проблемы . 3.3.1. Семантика вызова 1огк 3.3.2. Другие системные вызовы 3.3.3. Доставка и обработка сигналов .. 3.3.4. Видимость 3.3.5. Рост стека 57 . 57 . 6! . 64 . 64 67 . 68 . 70 , 72 . 73 . 73 76 . 78 . 80 . 81 81 83 84 84 . 86 . 87 . 88 9! 91 . 93 94 .

94 95 97 97 . 98 . 99 102 103 104 105 107 112 112 113 114 115 116 8 Содержание 3.4. Нитевые библиотеки прикладного уровня 3.4.1, Программный интерфейс 3.4.2. Реализация нитевых библиотек 3.5. Активации планировщика . 3.6. Многонитевость в Во1агге и ЗЧВ4 3.6.1. Нити ядра 3.6.2. Реализация легковесных процессов 3.6.3. Прикладные нити 3.6.4. Реализация прикладных нитей 3.6.5. Обработка прерываний 3,6,6. Обработка системных вызовов 3.7.

Нити в системе Масп 3.7.1. Задачи и нити в системе Масл 3.7.2. Библиотека С-1лгеаг1з 3.8. Р19йа1 ОН!Х 3.8.1. Интерфейс РН1Х 3.8.2. Системные вызовы и сигналы . 3.8.3. Библиотека ртлгеабв 3.9. Продолжения в системе Масл,, 3.9.1. Модели выполнения программ 3.9.2. Использование продолжений 3.9.3. Оптимизация работы 3.9.4, Анализ производительности 3.10. Заключение 3.11. Упражнения 3.12.

Дополнительная литература . Глава 4. Сигналы и управление сеансами 4.1. Введение 4.2. Генерирование и обработка сигналов .. 4.2.1. Обработка сигналов 4.2.2. Генерирование сигналов 4.2.3. Типичные примеры возникновения сигналов 4.2.4. Спящие процессы и сигналы 4.3, Ненадежные сигналы 4.4. Надежные сигналы 4.4.1. Основные возможности .. 4.4.2. Сигналы в системе ЗЧВЗ 4.4.3. Механизм сигналов в ВЗР .

4.5. Сигналы в ЗЧВ4.................. 4.6. Реализация сигналов 4.6.1. Генерация сигналов .. 4.6.2. Доставка и обработка . 4.7. Исключительные состояния . 4.8. Обработка исключительных состояний в Масл 4.8.1. Порты исключительных состояний 4.8.2. Обработка ошибок 116 117 117 119 121 121 122 124 125 126 128 129 129 131 132 132 134 134 136 136 137 139 140 140 141 142 145 145 146 147 150 152 153 153 155 156 156 158 160 161 162 162 163 164 166 167 Содержание 4.8,3.

Взаимодействие с отладчиком 4.8.4. Анализ .. 4.9. Группы процессов и управление терминалом.... 4.9.1. Общие положения .. 4.9.2. Модель ЯЧВЗ 4.9.3. Ограничения . 4.9.4. Группы и терминалы в системе 4.3ВБО.... 4.9.5. Недостатки модели 4.3ВЯО 4.10. Архитектура сеансов в системе БЧВ4 4.10.1. Задачи, поставленные перед разработчиками 4.10.2. Сеансы и группы процессов 4.10.3.

Структуры данных 4.10.4, Управляющие терминалы 4.10.5. Реализация сеансов в 4.4ВЯО 4.11. Заключение 4.12, Упражнения 4.13. Дополнительная литература Глава 8, Планирование процессов 5.1.Введение 5.2. Обработка прерываний таймера 5.2.1. Отложенные вызовы . 5.2.2. Будильники 5.3. Цели, стоящие перед планировщиком 5.4. Планирование в традиционных системах ЦН1Х 5.4.1.

Приоритеты процессов 5.4.2. Реализация планировщика 5.4.3. Операции с очередью выполнения 5.4,4. Анализ .. 5.5. Планировщик в системе ЗЧВ4..... 5.5.1. Независимый от класса уровень 5.5,2. Интерфейс с классами планирования . 5.5.3, Класс разделения времени 5.5.4. Класс реального времени 5.5.5. Системный вызов рпоспб 5.5.6. Анализ . 5.6. Расширенные возможности планирования системы Яо!апз 2.х 5.6.1. Вытесняющее ядро 5.6.2. Многопроцессорная поддержка . 5.6,3. Скрытое планирование 5,6.4.

Инверсия приоритетов 5.6.5. Реализация наследования приоритетов ......... 5.6.6. Ограничения наследования приоритетов 5.6.7. Турникеты 5.6.8. Анализ .. 5.7. Планирование в системе Масй 5.7.1. Поддержка нескольких процессоров 167 168 169 169 170 173 1?4 176 177 177 178 180 181 182 183 183 184 188 186 187 189 191 192 193 194 197 198 199 200 201 203 205 208 . 209 210 212 212 2! 3 . 215 . 216 218 220 .

221 223 . 223 . 224 10 Содержание 5.8. Планировщик реального времени 01дйа1 ОН1Х .. 5.8.1. Поддержка нескольких процессоров 5.9. Другие реализации планирования....... 5.9.1. Планирование справедливого разделения 5.9.2. Планирование по крайнему сроку . 5.9.3.

Трехуровневый планировщик 5.10. Заключение 5.11. Упражнения 5.12. Дополнительнаялитература Глава 6. Межпроцессное взаимодействие 6.1, Введение 6.2. Универсальные средства 1РС 6.2.1. Сигналы . 6.2.2. Каналы 6.2.Э. Каналы в системе ЗЧЯ4 6.2.4. Трассировка процессов 6.3. Вуз1егп Ч 1РС .. 6.3.1. Общие элементы 6.Э,2. Семафоры 6.Э.Э. Очереди сообщений . 6.3.4, Разделяемая память 6.3.5. Применение механизмов 1РС 6.4. Масп 1РС 6.4.1.