А.Н. Томилин - Операционные системы супер-ЭВМ (1156254), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Если авария произойдет во время выполнения атомарного шага либо при обработке конца шага до отображения всех справочников в первый дубль, стандартные действия по инициации ФС, описанные в предыдущем разделе, восстановят состояние файлов, в котором они находились на момент начала шага. Если авария происходит после отображения всех справочников в первый дубль, состояние файлов будет новым.

Создание файлов сводится к модификации файла с пустой исходной таблицей отображения. Более интересно уничтожение.

После выполнения уничтожения файла внутри атомарного шага вычеркивание элемента из справочника, относящегося к уничтожае­мому файлу, не производится, и синхрозахват на данный файл сох­раняется. Память в соответствии с дублирующей таблицей отобра­жения освобождается с коррекцией таблицы распределения. Дубли­рующая таблица отображения становится пустой. Ситуация, когда при попытке создания файла в справочнике уже присутствует эле­мент с указанным именем, не всегда рассматривается как коллизия имен. Осуществляется дополнительная проверка: есть ли монополь­ный синхрозахват на этот файл и каково состояние таблицы-дубля отображения. Если синхрозахват есть и от того же атомарного шага, а таблица-дубль отображения нулевая, то не возникнет кол­лизия имен. Во всех остальных случаях возникает коллизия.

По такой же схеме, но более эффективно обрабатываются фай­лы в массовой памяти. Для таких файлов не требуется начальное создание дубля. После закрытия файла он отображается на новое место на диске. При последующих открытиях файл будет браться с этого нового места, при закрытиях - заноситься туда же. По кон­цу атомарного шага исходное состояние файла будет заменено новым.

Поскольку основной режим обработки фалов - перенос файлов в массовую память, то предлагаемый метод не имеет накладных расходов, влияющих на пропускную способность файловой системы.

3.3.9. Контроль прав доступа.

Контроль прав доступа предназначен для защиты справочников и файлов от несанкционированного доступа.

При поиске объекта задача АРХИВ контролирует права доступа ко всем справочникам, находящимся на пути к файлу, и к самому файлу. Права доступа задаются при создании файла или справочника и хранятся в элементе справочника, описывающем этот объект. Права доступа к корню хранятся в задаче АРХИВ.

По отношению к каждому объекту, вообще говоря, разными правами обладают три разные категории пользователей: пользова­тель-владелец объекта, группа пользователей и все остальные. Для каждой категории может быть установлен контроль по трем операциям: по чтению, модификации, поиску. Операция поиска при­менима только к справочнику. Эта операция используется при просмотре последовательности справочников в процессе поиска объектов архива по именам. Контроль в таком режиме, оставаясь достаточно простым, позволяет строить довольно гибкие схемы защиты, например, разрешая доступ к отдельным файлам для поль­зователей группы, владелец может запретить распечатывать свой справочник, тем самым держа в секрете имена всех файлов, кото­рыми он располагает.

Права по созданию и ликвидации объектов, смена прав досту­па, занесения или исключения синонимов имеют те пользователи, которым разрешена модификация справочника, в котором располагаются перечисленнные объекты. Права на модификацию атрибутов файла, открытых пользователям, имеют те, кому разрешено модифи­цировать сам файл (в этом смысле поле атрибутов файла является продолжением тела файла, распространенного в элемент справочни­ка).

Режим работы с файлом - чтение или модификация задается параметром при открытии файла. Со справочником работа ведется явными командами создания, уничтожения и т.п.

3.3.10. Обнаружение тупиков.

Несколько задач, одновременно выполняемых в ОС ОМ, могут попасть в тупик из-за синхронизации по файлам, нехватки массо­вой внешней памяти, либо из-за отсутствия того и другого.

Использование дисковой памяти регламентируется бюджетом.

В задаче АРХИВ периодически запускается процедура опреде­ления тупика. Эта процедура анализирует состояние очередей к массовой памяти, файлам, общий объем массовой памяти, которой владеют задачи, и обнаруживает тупик, если он существует.

Тупик может быть полным (конфликт по файлам) или частичным (конфликт из-за нехватки массовой памяти).

Обнаружив тупик и его вид, задача АРХИВ сообщает об этом задаче ИНИЦИАТОР-ТЕРМИНАТОР. Кроме того, в случае частичного тупика сообщается относительная стоимость его разрешения - то есть время, требуемое для выталкивания файлов из массовой памя­ти на диски.

ИНИЦИАТОР-ТЕРМИНАТОР принимает решение о разрешении тупика на основании его вида, стоимости разрешения, приоритетов задач.

Разрешением частичного тупика может быть либо выталкивание файлов из массовой памяти на диски, либо откат к контрольной точке. Выбор между этими альтернативами делается, исходя из стоимости выталкивания и наработанного времени задачи.

Разрешением полного тупика может быть только откат к конт­рольной точке.

3.4. Реализация методов доступа

3.4.1. Кластеры в ОС ОМ.

В данном разделе мы будем понимать файл в упрощенном смыс­ле как поименованную область на внешней памяти, состоящей из набора записей данных.

Единицей обмена между программой и ФС является экземпляр записи. За одно обращение к ФС можно занести в файл экземпляр записи или извлечь его из файла. Каким образом записи распола­гаются внутри файла, то есть структура файла, определяется методом доступа к записи в файле (или просто методом доступа к файлу).

Программы, реализующие методы доступа, - это самый верхний уровень взаимодействия ФС с программой пользователя. Совокуп­ность программ доступа к файлу по сути дела реализует операци­онную среду выполнения программы. От того, каким образом будут реализованы методы доступа к файлам, зависит и решение одной из задач, которую должна решать ФС - обеспечение независимости программ от операционной среды выполннения: программа пользова­теля, работающая с последовательным файлом, не должна зависеть от того, где файл находится - на дисках, в массовой памяти или на внешней машине. Более того, программа не должна изменяться, если в будущем появится новый тип внешних устройств, на которых можно будет расположить последовательный файл.

Итак, при реализации методов доступа необходимо обеспе­чить:

1) независимость программ от операционной среды выполне­ния;

2) гибкие средства для введения новых методов в систему и новых реализаций уже существующих методов.

Для решения поставленных проблем в систему программирова­ния ОМ (СП ОМ) был введен механизм абстракций.

Любая достаточно сложная программная система может расс­матриваться как совокупность объектов (элементов структуры), из которых она состоит, и связей между этими элементами. Каждый

объект по отношению к структуре, элементом которой он является,

характеризуется набором операций, которые над ним можно выпол­нять в рамках этой структуры.

Каждый элемент, в свою очередь, может иметь аналогичную структуру, то есть может быть также представлен в виде опреде­ленной внутренней структуры, образованной более простыми объек­тами и их взаимосвязями в рамках рассматриваемого объекта.

Внутренняя структура представления объекта существенна только для выполнения операций над ним и скрыта этими операция­ми от других объектов исходной структуры. Если в исходной структуре данный объект заменить на другой с тем же набором операций, то структура сохранит свои свойства, то есть будет в определенном смысле эквивалентной первоначальной.

При проектировании программы, которая будет выполняться в рамках ОС ОМ, все внешнее окружение программы рассматривается как совокупность абстрактных объектов, каждый из которых предс­тавляется набором процедур, связанных между собой и имеющих специфицированные интерфейсы. Такие объекты называются в СП модулями-классами.

Конкретный объект определяется в момент компоновки прог­раммы из модулей и называется экземпляром кластера или просто кластером. Реализация кластера скрыта от использующей его прог­раммы.

Представляемый механизм абстракций поддерживается двумя компонентами СП ОМ - ассемблером и загрузчиком.

Механизм абстракций, использующийся для реализации опера­ционного окружения программы, открыт для использования и в самих программах пользователя. Этот механизм абстракций согла­суется с идеями структурного программирования, ключевым поняти­ем которого является абстракция - сохранение лишь существенных свойств объекта.

Кластер объединяет набор операций, реализующих некоторый объект, и содержит внутри себя всю информацию, характеризующую данный объект - локальную память и локальные кластеры (то есть кластеры, которые недоступны вне модулей, в которых они опреде­лены). Для программ, использующих данный кластер, он выступает как набор операций над объектом данного класса.

Для того, чтобы иметь возможность работать с кластером, его необходимо описать. Для описания кластера в систему прог­раммирования ОМ введено понятие - модуль-класс. Модуль-класс позволяет вводить в программу новую абстракцию. Описание нового класса аналогично описанию нового типа: абстрактный объект опи­сан, но еще не порожден, работать с ним еще нельзя.

Например, программа может содержать следующее описание:

СLАSS ПФ

ЕNТRУ ОТК,ЗАК,ЗП,ЧТ

.

.

ОТК LAB

.

.

ЗАК LAB

.

.

ЗП LAB

.

.

ЧТ LAB

.

.

ЕND

СLАSS ПФ вводит абстрактное понятие ПФ - последовательный файл. Внутри класса содержатся структуры данных, реализующие последовательный файл (указатели, буфера), а также множество операций над ним: ОТК - открытие файла, ЗАК - закрытие файла, ЗП - запись в файл, ЧТ - чтение.

После того, как описаны такие абстрактные объекты, в прог­рамме можно использовать нововведенное понятие для работы с конкретным объектом - экземпляром кластера. Для этого необходи­мо объявить экземпляр кластера. Для объявления нового экземпля­ра используется конструкция DЕFINЕ.

Например, конструкция ПФ DЕFINЕ Ф1 объявляет экземпляр кластера с именем Ф1. После порождения экземпляра становятся определенными операции над кластером:

/Ф1/ОТК - открытие кластера Ф1

/Ф1/ЗАК - закрытие кластера Ф1

/Ф1/ЗП - запись в кластер Ф1

/Ф1/ЧТ - чтение из кластера Ф1

В программе можно определить произвольное число экземпля­ров некоторого класса. Например:

СLАSS ПФ описание класса

.

.

.

ЕND

ПФ DЕFINЕ Ф1 объявление двух экземпляров

ПФ DЕFINЕ Ф2 Ф1 и Ф2 по классу ПФ.

IDENT ПРОГ

.

.

R /Ф1/ОТК открытие кластера Ф1

R /Ф2/ОТК открытие кластера Ф2

.

.

.

R /Ф1/ЧТ чтение из файла Ф1

R /Ф2/ЗП запись в файл Ф2

.

.

.

R /Ф1/ЗАК закрытие файлов

R /Ф2/ЗАК

.

.

END

Из примера видно, что программа состоит из двух разделов. Первый раздел состоит из описания класса и объявления экземпля­ров кластеров. Второй раздел, в котором сосредоточена вся содержательная работа, - использование кластеров. Оба этих раз­дела можно разнести и по времени (раздельно транслировать), и по пространству (хранить в разных библиотеках). Во втором раз­деле - то есть собственно в программе - абстрактный объект выс­тупает как набор процедур.

Раздельность описания, объявления и использования класте­ров, а также существование эквивалентных классов дает макси­мальный эффект использования кластерной техники.

Эквивалентными классами называются такие классы, по кото­рым в результате объявления порождаются экземпляры кластеров с одинаковым набором имен операций и одинаковым набором парамет­ров по соответствующим операциям.

Например, кластер последовательного файла на диске и клас­тер последовательного файла в массовой памяти являются эквива­лентными, так как все они содержат один и тот же набор имен рабочих процедур и одноименные процедуры разных кластеров тре­буют одинаковые наборы параметров.

Более того, в терминах работы с последовательным файлом можно организовать работу с программой на внешней машине. Интерпретация команды открытия для такого файла есть установле­ние связи, закрытия - разрыв связи. Запись в такой файл - это передача информации программе на внешней машине, чтение - прием информации с внешней машины. Вся информация, необходимая для установления связи (номер внешней машины, имя программы на внешней машине и т.д.) передается в качестве параметров для экземпляра кластера, поскольку в абстрактном последовательном файле такие параметры не предусмотрены в процедуре открытия.

Используя абстрактные объекты, можно писать программы, которые не зависят от внешнего окружения, от реализации других абстрактных объектов.

В ОС ОМ существует возможность объявлять экземпляры внеш­него окружения (операционной среды) на языке управления задани­ями, тем самым обеспечивая независимость программ от внешней среды.

Итак, предлагаемая кластерная техника позволяет решать поставленные задачи обеспечения инвариантности программы от операционной среды выполнения и представления гибких средств для введения новых методов и новых реализаций уже существующих.

3.4.2. Реализация методов доступа в процессоре массовой памяти.

Особенностью рассматриваемой ФС является наличие програм­мируемого процессора массовой памяти.

Основное назначение МП - сглаживание дисбаланса между ско­ростью процессора и темпом обмена с дисковой памятью, особенно существенным при непоследовательных методах доступа - прямых, индексных, ключевых, библиотечных и т.п. В частности, ОС распо­лагает в массовой памяти справочники, поскольку поиск элемента справочника по имени элемента реализуется ключевым методом дос­тупа. Максимальный выигрыш от наличия массовой памяти получат задачи, обрабатывающие большие массивы информации, с произволь­ным доступом к элементам массива - по строкам, столбцам, диаго­налям и т.п.

Характеристики

Список файлов лекций