2.3.4. Средства защиты данных и администрирования
Безопасность данных ВС обеспечивается средствами отказоустойчивости ОС, направленными на защиту от сбоев и отказов аппаратуры и ошибок ПО, а также средствами защиты от несанкционированного доступа (ошибочного или злонамеренного поведения пользователей системы).
Первое средство в защите данных от несанкционированного доступа – процедура логического входа (Login). ОС должна убедиться, что в систему пытается войти пользователь, вход которого разрешен администратором системы. Функции защиты ОС тесно связаны с функциями администрирования, поскольку именно администратор определяет права пользователей при их обращении к ресурсам ВС. Администратор может и ограничивать возможности пользователей в выполнении тех или иных системных действий. Например, пользователю может быть запрещено: выполнение процедуры завершения работы ОС, установка системного времени, завершение чужих процессов, создание учетных записей пользователей, изменение прав доступа к некоторым каталогам и файлам. Администратор может урезать возможности ГИП, ограничив доступ какого-то пользователя к отдельным пунктам системы меню [2].
Важным средством защиты данных являются функции аудита ОС, состоящие в фиксации всех событий, от которых зависит безопасность системы. Это, например, попытки удачного и неудачного логического входа в систему, операции доступа к важнейшим каталогам и файлам, использование принтеров и другие. Список отслеживаемых событий определяет администратор ОС.
Поддержка отказоустойчивости реализуется ОС, как правило, на основе резервирования, например:
поддерживается несколько копий данных на разных дисках или разных дисководах;
резервируются принтеры и другие УВВ. При отказе одного из избыточных УВВ ОС должна быстро и прозрачным для пользователя образом реконфигурировать систему и продолжить работу с резервным устройством;
могут резервироваться даже процессоры, и система продолжает работу при отказе одного из процессоров, хотя, возможно, и с меньшей производительностью.
В состав ОС входят специальные программы, позволяющие администратору выполнять регулярные операции резервного копирования (Backup) для обеспечения быстрого восстановления (Restore) важных данных.
2.3.5. Интерфейс прикладного программирования
Прикладные программисты используют в своих приложениях обращения к ОС, когда для выполнения каких-то действий им требуется особый статус, которым обладает только ОС (например, действия по управлению аппаратными средствами ПК). Кроме этих функций прикладной программист может воспользоваться набором сервисных функций ОС, упрощающих разработку приложений. Функции такого типа реализуют универсальные действия, часто требующиеся в разных приложениях (например, обработка тестовых строк). Эти функции могли бы быть выполнены и самим приложением, но гораздо проще использовать уже готовые, отлаженные процедуры, включенные в состав ОС.
Возможности ОС доступны прикладному программисту в виде набора функций API, скрытого от конечного пользователя за оболочкой ГИП. Для разработчиков приложений все особенности конкретной ОС представлены особенностями ее API. Поэтому ОС с различной внутренней организацией, но с одинаковым набором функций API кажутся им одной и той же средой, что упрощает стандартизацию ОС и облегчает переносимость приложений между внутренне различными ОС, но соответствующими определенному стандарту на API. Например, следование общим стандартам API UNIX, в том числе стандарту POSIX, позволяет говорить о некоторой обобщенной ОС UNIX. Хотя многочисленные версии ее разных производителей иногда существенно отличаются внутренней организацией [1-4,37].
Приложения выполняют обращения к функциям API с помощью системных вызовов. Приложение получает услуги ОС подобно вызову подпрограмм. Информация, нужная ОС и состоящая обычно из идентификатора команды и данных, помещается в определенное место памяти, в регистры и/или стек. Затем управление передается ОС, она выполняет требуемую функцию и возвращает результаты через память, регистры или стеки. При неудаче выполнения операции результат включает индикацию ошибки [2].
Способ реализации системных вызовов зависит от
структурной организации ОС, связанной с особенностями аппаратной платформы;
языка программирования. Используя ассемблер, программист устанавливает значения регистров и/или областей памяти, а затем выполняет специальную инструкцию вызова сервиса или программного прерывания для обращения к некоторой функции ОС. При использовании языка высокого уровня функции ОС вызываются так же, как и пользовательские подпрограммы, требуя задания определенных аргументов в соответствующем порядке.
2.3.6. ГИП
ОС должна поддерживать удобный интерфейс не только для прикладных программ, но и для всех категорий ее пользователей. Идея ГИП родилась в исследовательском центре корпорации Xerox в Паоло Альто (США). На сегодняшний день разработаны все необходимые основы построения эффективного ГИП: единые концепции, общие принципы, оригинальные внутрифирменные технические приемы и дополнительные правила [15-20].
Основу ГИП составляют следующие концепции [15].
1. Графическая модель интерфейса – использование графики и пиктограмм, цвета и других выразительных средств для создания наглядного и конкретного интерфейса.
2. Концепция «рабочего стола» (Desktop) – компьютеризованное представление информации и создание естественной пользовательской рабочей среды.
3. Концепция окон (Windows). Окна обеспечивают параллельный вывод на экран взаимозависимой информации, когда все на виду.
4. Объектная ориентация – фокусировка внимания пользователя в процессе диалога на объекты и доступные действия над объектами.
5. Фундаментальная концепция «point and select» (укажи и выбери). Определить альтернативу легче, чем вспомнить команду; работать с устройствами управления позицией (мышью, клавиатурой) легче, чем набирать текст команд.
6. Направляемое (необязательное) главенство пользователя – мягкое управление его действиями (ненавязчивые советы) и уменьшение количества информации, которую ему надо помнить.
Концепция согласованности (единообразия) интерфейса. У пользователя формируется система ожидания одинаковых реакций ПС на его одинаковые действия, что формирует стереотип взаимодействия.
Не существует правильного способа построения ГИП, но имеется несколько основополагающих принципов (руководящих начал), которые разработчик ГИП должен помнить [15-20].
Пользователь почти всегда прав. Этот принцип подразумевает, что разработчик ГИП может и должен сделать многое во имя пользователя:
хороший ГИП следует стратегии DWIM (Do What I Mean) – «я так и думал». Или «хочешь – сделай»;
будет особенно удачно, если при ошибке пользователя ГИП оградит его от повторного совершения той же ошибки. К сожалению, на практике это реализуется далеко не всегда.
ПС должна быть удобной, а ГИП – естественным и дружественным.
Пользователь может разработать свою концептуальную модель интерфейса, то есть модель работы программы. Интерфейс должен поддерживать (покрывать) эту модель и обеспечить ожидаемый пользователем результат. Должны совпадать: концептуальная модель (что я делаю, ожидаю и хочу получить) и ГИП (что я вижу, имею и чем могу управлять). Например, начинающие пользователи часто применяют тактику движения «на ощупь» в расчете на откат (Undo).
Пользователь может и должен управлять диалогом. Система должна позволить пользователю выполнять любые корректные действия в любой допустимой последовательности для решения его задачи. Кроме того, пользователь должен иметь средства, которые позволят ему всегда владеть инициативой.
ГИП должен быть предсказуемым или даже интуитивным и учитывать:
здравый смысл (рисовальщик похож на карандаш, средство масштабирования – на линзу, удачен инструмент заливки в виде малярного валика);
опыт взаимодействия с другими ПС (именно малярный валик везде). От ГИП трудно требовать полной интуитивности. Например, Double Click и правая кнопка мыши не интуитивны. При работе с новой ПC уже можно предсказать ее поведение в новой ситуации. И если ваша догадка будет верной, то ГИП действительно был интуитивен. ГИП станет интуитивным для вас, как только вы навсегда запомните, как надо было работать. И чем меньше времени пройдет до этого, тем более удачен и интуитивен был ГИП.
Действия пользователя должны быть обратимыми, чтобы исключить потерю информации. Примеры: действие «отмена» (Cancel) возвращает пользователя в предыдущее состояние; действие «регенерация» (Refresh) восстанавливает измененные пользователем начальные значения на панели; действие «откат» (Undo) отменяет эффект выполнения предыдущего ошибочного действия.
Контекст – обеспечивает поддержку пользовательской ориентации. Примеры: панель заголовков, скроллинг – поддерживают контекст выводимой информации; перерисовка нового (активного) окна поверх старого поддерживает контекст текущего активного окна.
Наглядность ПИ с минимумом доверия к памяти пользователя. Доступны: напоминания (помощь), показ названий пунктов (возможных действий) в системе меню («Выбери, а не запоминай!»); область функциональных клавиш (меню ключей) показывает текущее значение ключа, дополнительные ключи показываются рядом с действиями меню.
Обратная (успокаивающая) связь для действий пользователя: цвет, выделение и специальные индикации отбора для выделения места и сделанного выбора; звук, если действия пользователя приведут к неожиданным результатам.
Необходимость подтверждения потенциально разрушительных действий с выводом сообщений в окнах или опций.
Совместимость интерфейса с экраном и безоконными средами.
Наличие альтернативных (обычных, ускоренных) средств выполнения многошаговых действий. Например, удобно использовать последовательности нажатия функциональных клавиш или пиктограммы. Еще лучше включить средства вывода на Desktop или программирования ускорителей для тех, кому это надо.
Делать эффективным интерфейс клавиатуры для наиболее часто встречающихся офисных приложений и ПС. Мышь не должна становиться необходимой, оставаясь удобной! Необходим дублирующий интерфейс клавиатуры, иначе при отказе или отсутствии мыши пользователь ничего вообще не сможет сделать.
Обеспечить поддержку совместного действия «мыши» и клавиатуры в любой точке диалога. Пусть пользователь сам выберет устройство, которое лучше подойдет на следующем шаге.
Стараться придерживаться совместимости и согласованности (единообразия), особенно фундаментальных понятий и отношений, во всех операционных средах. Должны поддерживаться три вида согласованности ГИП на уровне средств и возможностей пользователя:
cемантическая, когда согласуются значения (смысл) элементов ПИ (результат и смысл вызова некоторой команды). Позволяет пользователю разрабатывать стратегии решения задач в одной ПС и затем применять их в других ПС;
синтаксическая – одинаковые значения должны обозначаться одними и теми же терминами. Позволяет пользователю разрабатывать свои стратегии в обозначениях общих терминов, которые могут непосредственно применяться в (ряде) ПС;
физическая – при указании одинаковых действий должны использоваться одинаковые последовательности действий.
Разработчик ГИП отвечает за реализацию согласованности, необходимой пользователю. Решение этой задачи могут упростить вспомогательные интерфейсы, если они будут функционально поддерживать согласованность.
Рассмотренные принципы поддерживаются соответствующими техническими приемами. Существуют технические приемы, с помощью которых разрабатывается и поддерживается концептуальная пользовательская модель интерфейса [15-18]:
техника работы с окнами, например, техника активизации окна (point или click);
процедурная, объектная, проблемная ориентация внимания пользователя;
использование метафор, дающих сходство с обыденными объектами и действиями, например, приборная доска, ластик, мусорная корзина;
выразительные звуки (своевременность, тон, длительность) особенно эффективны как дополнительный прием;
выразительные знаки и цвета: «дорожные», красный, желтый, зеленый, «нет проезда»;
включение средств расширенного или альтернативного управления ГИП;
включение расширенных средств настройки ГИП (цвет, расположение элементов);
упрощение режимов, уменьшение их числа, сложности поддержки;
создание «прозрачного» интерфейса, не рассеивающего внимание.
Имеются и некоторые полезные дополнительные правила создания ГИП, которые может выявить для себя каждый разработчик. Рассмотрим лишь некоторые такие правила [18].
1. ГИП не должен бросаться в глаза. Примеры: элемент выбора из меню Help не должен появляться из-за нижнего края окна; кнопки должны серыми; шрифты должны быть стандартными системными.
2. ГИП должен иметь эстетическую привлекательность.
3. ГИП должен деликатно поддерживать пользовательскую технологию освоения ПС методом проб и ошибок: удачный выход из ситуаций потери ориентации; снижение вероятности ошибок – понятные варианты выбора; ясное и деликатное сообщение об ошибке.
4. ГИП должен предвосхищать события – следующие шаги пользователя (с предложением выполнить их, не дожидаясь, пока он сам догадается): запоминание (выделение) последнего выбранного элемента списка, состояния, значения и т.п., чтобы при возврате не вспоминать последнее выполненное действие; поля ввода с прямой навигацией, побуквенный фильтр вариантов выбора имен; запоминание имен файлов последнего использования в обратном порядке.
ГИП должен быть целостным и функционально полным.
Если при использовании вашего ГИП хоть один пользователь сделал ошибочное действие, то вам есть еще над чем работать. Например, название окна «Завершение работы с Windows…» лучше перевести «Варианты завершения/продолжения...».
7. Если какое-то правило (или даже принцип) неприменимо или не имеет смысла, то хороший разработчик знает, когда можно его нарушить или изменить. Главное – понимать суть правила и цель его нарушения. Без этого пункта дальнейшее развитие и совершенствование ГИП было бы просто невозможным.
Подсистемы ГИП в разных ОС могут иметь визуальные различия в представлении панелей и окон или других компонентов (диалоговые окна, пиктограммы, планки инструментария, линейки быстрого старта и т.п.). Известны особенности, отличающие ГИП ОС семейства UNIX, Windows, OS/2, MacOS, BeOS и других [13-20, 23, 27-35, 44-48], некоторые из которых представлены на рис.2.4.
В среде различных ОС семейства UNIX менеджеры окон различных стилей Outlook, Motif, Moolit, KDE, Gnome вообще могут устанавливаться по желанию пользователя, определяя облик представления системы [37-42, 44]. Последняя идея была заимствована разработчиками Windows XP, предлагающими пользователю выбор между классическим вариантом своего ГИП и новым. Второй вариант реализует в среде Windows ГИП со средствами управления, как в браузере Internet Explorer (кнопки «Назад», «Вперед», «Вверх», «Поиск», «Папки», «Переход», пункт меню «Избранное», поле ввода «Адрес»). Для среды Windows XP также уже разработана программа Window Blinds для выбора, установки и настройки менеджера окон, задающего определенный стиль ГИП. Выбор предпочтительного для себя варианта пользователь может произвести как среди хорошо известных, так и среди экзотических вариантов (рис.2.5).
|
|
|
|
|
|
Рис.2.4. Примеры представления ГИП различных ОС
|
|
|
|
|
|
Рис.2.5. Примеры различных стилевых вариантов ГИП