Ю. Вахалия - UNIX изнутри (2003) (1114670), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Мы постарались разделить все системы на два типа: базовые и коммерческие 1.5. Дополнительная литература бб варианты. Базовые ОС включают в себя Бузгеш 'тг, 4ВЯР и МасЬ. Другие варианты происходят от одной из базовых ОС и содержат различные дополнительные возможности и расширения, созданные их разработчиками. Список таких систем включает в себя Вцп08 и 8о1аг1з 2.х корпорации Бцп М1сгозузгешз, А1Х компании 1ВМ, НР-ПХ от Нетч1есс-рас1сагс1, а также П1.ТК1Х и Р181га! 1ЛЧ1Х от корпорации Р181га1.
Эта книга не специализируется на каком-то специфическом варианте или реализации системы Р1ч11Х. Вместо этого здесь проводится анализ важнейших разработок, их архитектуры и подхода к решению многих проблем. Книга уделяет внимание прежде всего системе 8'ч'К4, но вы можете найти здесь достаточно подробный рассказ о 4.3ВБР, 4.4ВБР и МасЬ. При рассказе о коммерческих вариантах ОС максимальное внимание уделяется Вцп08 и 8о1аПз 2.х. Причиной повышенного акцента является не только успех систем компании Вцп М1сгозузгешз на рынке ОС, но прежде всего то, что именно эта компания была разработчиком многих технических решений, интегрированных в базовые варианты систем, а также то, что компания создала большое количество книг по своим ОС.
В тексте книги часто приводятся общие ссылки на традиционный или коммерческий варианты системы 1Лч11Х. Под традиционными вариантами мы имеем в виду 8'ьгКЗ, 4.3ВБР и их более ранние реализации. Часто в тексте книги встречаются фразы, касающиеся каких-либо возможностей традиционных систем (например, «в традиционных системах 01ч11Х поддерживался один тип файловой системы»). Несмотря на то что между 8'тгКЗ и 4.3ВЗР имеются различия в каждой подсистеме, между ними есть и много общего. Общие фразы типа приведенной выше обращают внимание как раз на такие свойства систем.
При рассмотрении современных ОС 01ч1Х мы подразумеваем системы Я'тгК4, 4АВБР, МасЬ, а также реализации, основанные на них. Таким образом, общий комментарий, наподобие «современные системы 01ч11Х поддерживают какую-либо реализацию журнальной файловой системы», означает, что такая возможность имеется во многих современных системах, но необязательно во всех из них. 1 .5.
Дополнительная литература 1. Ассесга, М., Вагон, К., Со1цЬ, Р., КазЬЫ, К., Течашап, А., апс1 Уоцпй, М, «МасЬ: А 1ч1етч Кегпе1 гоцпс1аг1оп 1ог П1ч11Х Рече1оршепГ», Ргосеес11пйз о1 гЬе Вцшшег 1986 РЯЕч11Х ТесЬшса1 Соп1егепсе, 1цп. 1986, рр. 93-112'. ' Все публикации прошлых лет в рамках конференции 11зе1ч!х доступны на сайте ьпр:// иии.нзеп1х.ого в формате Р11Г (кроме последних нескольких месяцев). Там же размещена полная библиография и имеется возможность поиска по автору, дате и ключевым словам,— Прим.
дед. Глава 2 Ядро и процессы 2.1. Введение Основной функцией операционной системы является предоставление среды, под управлением которой могут выполняться пользовательские программы (также называемые приложениями~. Система определяет базовую структуру для выполнения программ, а также предлагает набор различных служб, например таких, как операции работы с файлами или ввод-вывод, и предоставляет интерфейс взаимодействия с ними. Интерфейс программирования системы 1Лч1Х весьма гибок и богат своими возможностями 14), он может эффективно поддерживать широкий спектр приложений.
В этой главе описываются основные компоненты систем 1Лч1Х, а также их взаимодействие между собой, предоставляющее пользователям мощное средство программирования. Существует несколько вариантов системы 1ЛЧ1Х. Часть из них — это различные реализации Бузгеш Ч компании АТйТ (на сегодняшний день последняя версия Бузгеш Ч под названием ЗЧВ4 является собственностью корпорации 1чоче!!), реализации системы ВЗР Калифорнийского университета в Беркли, ОБЕ/1 организации Ореп Зо1гваге гоцпдаг!оп, а также Зцп05 и Зо!апз, поставляемые компанией Зпп М1сгозузгешз.
В этой главе описывается архитектура ядра и процессов традиционных систем 1Лч1Х, то есть систем, базирующихся на ЗЧК2 13), ЗЧКЗ !2), 4.ЗВЗР 15), и их более ранних версий. Современные варианты 1Лч'1Х, такие как БУВ4, ОБЕ/1, 4.4ВЗР и Зо!апз 2.х, значительно отличаются от базовой модели, их архитектура будет подробно описана в следующих главах книги. Среда приложений системы 1Лч1Х основана на фундаментальной абстракции — процессе. В традиционных системах процесс выполняет единую последовательность инструкций в адресном пространстве. Адресное пространство процесса представляет собой набор адресов памяти, к которым тот имеет доступ и на которые может ссылаться. Процесс отслеживает последовательность выполняемых инструкций при помощи контрольной точки, используя аппаратный регистр, обычно называемый указателем (счетчиком) команд. Более поздние варианты 1Лч'1Х поддерживают сразу несколько контрольных точек и, следовательно, несколько параллельно выполняемых последовательностей инструкций в одном процессе, называемых нитями.
58 Глава 2. Ядро и процессы Система 11М1Х является многозадачной. Это означает, что в ней одновременно функционируют несколько процессов. Для этих процессов система обеспечивает некоторые свойства виртуальной маигины. В классической архитектуре виртуальной машины операционная система создает каждому процессу иллюзию того, что он является единственной задачей, выполняемой в данное время. Программист пишет приложение так, как будто только его код будет выполняться системой.
В системах 111ч1Х каждый процесс имеет собственные регистры и память, однако для операций ввода-вывода и взаимодействия с устройствами должен полагаться на операционную систему. Адресное пространство процесса является виртуальным', и обычно только часть его соответствует участкам в физической памяти. Ядро хранит содержимое адресного пространства процесса в различных объектах хранения, в том числе в физической памяти, файлах на диске, а также в специально зарезервированных областях свонинга (зтуар агеаз), находящихся на локальных или удаленных дисках. Подсистема управления памятью ядра переключает страницы (блоки фиксированного размера) памяти процесса между этими объектами по мере необходимости. Каждый процесс также имеет набор регистров, которые соответствуют реальным аппаратным регистрам.
В системе может быть одновременно активно множество процессов, но набор аппаратных регистров только один. Ядро хранит регистры процесса, выполняющегося в текущий момент времени в аппаратных регистрцх, и сохраняет регистры остальных процессов в специальных структурах дайных, отводимых для каждого процесса. Процессы соперничают между собой, пытаясь захватить различные ресурсы системы, такие как процессор (также называемый СР(1 или центральным процессором), память и периферийные устройства. Операционная система должна функционировать как диспетчер ресурсов, распределяя их оптимально.
Процесс, не имеющий возможности получить необходимый ресурс, должен блокироваться системой (его выполнение приостанавливается) до тех пор, пока ресурс снова не станет доступен. Процессор является одним из таких ресурсов, поэтому на однопроцессорной системе только один процесс может по-настоящему выполняться в данный момент времени. При этом остальные блокируются, переходя в режим ожидания освобождения процессора или иных ресурсов. Ядро системы дает иллюзию одновременной работы, предоставляя процессам возможность пользоваться процессором в течение определенного короткого промежутка времени, называемого квантом и составляющего обычно около 10 миллисекунд. По истечении этого времени ресурсы процессора передаются следующему процессу. Таким образом, каждый про- ' Сушествует несколько вариантов системы 171Ч1Х, не используюших виртуальную память, Это самые ранние реализации 13М1Х (первые ОС, полдерживаюшие виртуальную память, появились в конце 70-х годов, см.
раздел 1.1А) и некоторые версии, работаюшие в режиме реального времени. В этой книге описываются только системы, поддерживаюшие виртуальную память. 2А. Введение 59 цесс получает часть процессорного времени, в течение которого работает. Такая модель функционирования получила название квантпования времени (г!ше-з!!с!пя). С другой точки зрения, компьютер предоставляет пользователю различные устройства, такие как процессор, диски, терминалы и принтеры. Разработчикам приложений нет необходимости вникать в детали функционирования и архитектурные особенности этих компонентов на низком уровне. Операционная система берет на себя полное управление этими устройствами и предоставляет высокоуровневый, абстрактный программный интерфейс, которым приложения могут пользоваться для доступа к аппаратным компонентам. Система скрывает все детали, связанные с оборудованием, сильно уррощая тем самым работу программиста'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
