Operacinė sistema - Unix

Unix populiarumas Pagrindinės UNIX populiarumo priežastys yra šios: • UNIX yra parašyta naudojant aukšto lygio C kalbą. Tai leidžia ją greitai adaptuoti skirtingoms platformoms. Pagal Ritche, perrašius UNIX iš asemblerio į C UNIX sistemos apimtis padidėjo 20 – 40 %, o darbas sulėtėjo apie 20%. Tačiau sistemos atvirumas žymiai padidėjo. • UNIX – daugia – procesinė, daugia – vartotojiška sistema. Su vienu galingu serveriu galima pateikti servisus šimtams vartotojų. • Standartai. Nors UNIX versijų yra begalės, tačiau visos jos yra iš principo vienodos architektūros. Bet kuris administratorius, perkandęs vieną UNIX versiją galės administruoti ir kitą. • Paprastas, bet labai galingas modulinis vartotojo interfeisas. Yra labai daug pagalbinių programų, moduliukų, kurie atlieka t.t. funkciją, tačiau juos sujungus galima atlikti tikrai sudėtingus ir painius uždavinius. • Vieninga hierarchinė failų sistema. Per šią failų sistemą prieinama ne tik prie failų, bet ir prie terminalų, spausdintuvų, magnetinių juostų, tinklo ir net atminties. Unix struktūra UNIX sistemas sudaro trys abstraktūs sluoksniai: • geležis (aparatūrinė įranga), • branduolys (kernel) ir • vartotojo programos. Branduolys (kernel) Branduolys paslepia aparatūrinę įrangą nuo abstraktaus, aukšto lygio programų sluoksnio. Jis atlieka daug darbų, kurių rezultatais naudojasi vartotojo lygmens programos. Pavyzdžiui branduolys realizuoja ir tvarko šiuos žemiau pateiktus UNIX architektūrinius sprendimus: • procesus, • signalus ir semaforus, • virtualią atmintį, • failų sistemą ir • sąsają tarp procesų (sockets). Branduolys tiesiogiai dirba su geležies tvarkyklėmis (device driver), kurie iš dalies ir sudaro branduolio dalį, kurio likusi beveik visa dalis yra nuo geležies nepriklausoma. Branduolys su tvarkyklėmis bendrauja taip pat, kaip ir programos su branduoliu, pavyzdžiui, kai procesas paprašo branduolio “perskaityk pirmus 64 /etc/passwd failo bitus”, tai branduolys nusiunčia tvarkyklei instrukciją, pvz. “Fetch block 3348 from device 3”. Tvarkyklė toliau dirbs savo darbą – suskaldys šią komandą į bitų blokus ir pasius juos į aparato valdymo registrus. Branduolys yra parašytas C kalba su nedideliu kiekiu asemblerio kodo. Pradžioje branduolys buvo mažiukas, gal truputi virš pusės Mb, tačiau dabar, palaikantys sudėtingus tinklo protokolus, daugia-procesiškumą, jie siekia net iki 15Mb. Solaris naudoja praktiškai pilnai modulinį branduolį. Tai suteikia galimybę pakrauti aparatūrinės įrangos tvarkyklę tada, kai jos reikia. Nereikia prieš tai sutvarkyti begalės konfigūracinių failų, perkompiliuoti branduolio ir pan.; tai įmanoma iš dalies dėl aiškios ir griežtos Sun SPARC mašinų architektūros. Kai Solaris suranda naują aparatūrinę įrangą, jis pats, jei randa, pakrauna ir tvarkyklę. FreeBSD, kaip ir visos kitos BSD sistemos, turi tiksliai žinoti kokia aparatūrinė įranga yra sistemoje dar prieš branduolio kompiliaciją. Kai kuriais atvejais reikia nurodyti ne tik kokia aparatūrinė įranga yra, bet taip pat ir kur ji yra. Kai kuriais atvejais tenka tiesiog išsitraukti aparatūrinės įrangos modulį ir pažiūrėjus nustatyti – koks tiksliai jis yra. Bendroji branduolio struktūra. Linux branduolį galima tvarkyti taip pat kaip ir BSD sistemas – nurodyti tvarkykles ir sukompiliuoti, tačiau iš dalies galima ir naudotis modulinės architektūros privalumais, kaip Solaris. Tačiau dažnai pastarasis veiksmas naudos neduoda, nes PC architektūra yra sudėtinga ir nenuspėjama. Lentelėje pateikiami standartiniai katalogai, kuriuose galima rasti branduolio failus. Sistema Išeities kodų katalogas Branduolio katalogas Solaris Linux FreeBSD - /usr /src /linux /usr /src /sys /kernel /unix /vmlinuz arba /boot /vmlinuz /kernel Kai sistema instaliuojam pirmą kartą (dažniausiai iš spec. instaliacinio disko), jos branduolys turi dauguma ApI tvarkyklių, kad veiktų ant standartinių mašinų. Tačiau konkrečiai mašinai tereikia tam tikrų, tik jai skirtų tvarkyklių, todėl yra gerai perkompiliuoti branduolį. Nors dabartiniai branduoliai yra geresni ir jie išmėto nereikalingas tvarkykles iš atminties, tačiau opcijos kraunantis vis tiek lieka. Branduolio perkompiliavimas nėra sudėtingas, tačiau jo teisingas konfigūravimas – yra. Branduolį sudaro šie trys komponentai: • procesų ir atminties valdymo posistemė, • failų posistemė ir • I/O posistemė. Procesų valdymo posistemė UNIX OS širdis – procesų valdymo posistemė. Visas OS funkcionalumas galų gale priklauso nuo vienų ar kitų procesų vykdymo. Viskas – run-levels, servisai, spausdinimas ir pan. yra t.t. procesų vykdymo pasekmė. Procesai UNIX sistemoje yra tiesiogiai susiję su dviem resursais: procesoriumi (-iais) ir operatyvine atmintimi. Galioja taisyklė, kad šių resursų niekada nėra per daug, todėl OS pastoviai vyksta arši konkurencinė kova dėl jų. Nagrinėsime, kokiu būdu OS branduolys valdo atmintį, kai kiekvieno proceso adresinė erdvė siekia kelis gigabaitus, kaip OS vienu metu gali vykdyti daug procesų, kai vienas CPU tegali vykdyti tik vieną užduotį. Procesas, tai rėmelis į kurį yra įstatoma programa. Nors viena iš branduolio užduočių yra proceso izoliavimas, yra pakankamai svarbus ir duomenų tarp procesų apsikeitimo organizavimas. Tam UNIX suteikia nemažai priemonių – nuo paprastų signalų iki sudėtingų tarp-procesinės sąveikos mechanizmų – IPC SV ir soketų BSD sistemose. Procesų valdymo pagrindai Procesas, tai vykdomos programos pavidalas, tam tikros branduolio duomenų struktūros su nuorodomis į atmintyje esančius vykdomą kodą, duomenis, steką ir bibliotekas. Bendroji proceso struktūra. Pradžioje UNIX vienu metu galėjo vykdyti tik du procesus, t.y. po vieną kiekvienam prie PDP-7 prijungtiems terminalams. Vėliau šis procesų skaičius gerokai padidėjo, atsirado sisteminė komanda (system call) fork(2). System 1 jau turėjo exec(2) komandą, bet vienu metu galėjo pakrauti tik vieną procesą. Po to, kai į PDP-11 buvo įdiegtas MMU (Memory Management Unit) tapo įmanoma operatyvinėje atmintyje laikyti kelis procesus, taip sumažinant I/O operacijas. Tačiau iki pat 1972, kol UNIX nebuvo perrašytas C kalba, visos I/O operacijos buvo sinchroniškos, t.y. kol vienas procesas nebaigdavo I/O operacijos, visi kiti privalėjo laukti. Nuo 1973 metų procesų valdymo pagrindai praktiškai nepasikeitė. Proceso vykdymas CPU vyksta dviejuose režimuose: • vartotojo režimas (user mode) yra vykdomos programos instrukcijos. Tuo metu procesoriui nėra prieinami sisteminiai resursai. Kai jam prireikia kokio nors sisteminio resurso, tarkim skaitymo iš failo, jis atlieka sisteminę komandą ir pereina į • branduolio režimą (kernel mode). Joje yra vykdomos sisteminės komandos, apdorojamas sisteminis iškvietimas. Tokiu būdu vartotojo programa yra izoliuojama nuo sisteminių duomenų struktūrų (negali pakenkti) ir t.t. komandos tegali būti vykdomos branduolio režime, tarkim registro reikšmių keitimas. Dėl šios proceso dvilypybės, proceso atvaizdas atmintyje yra iš dviejų dalių – užduoties ir branduolio duomenų. CPU dirbdamas branduolio režimu turi priėjimą prie visų duomenų aplamai. Pagrindinės proceso duomenų struktūros. Kiekvienas procesas turi dvi pagrindines duomenų struktūras – proc ir user, kurie yra aprašyti failuose

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!