5. Управление процессами

Виртуальная машина (Virtual Machine – VM) представляет собой некую среду в памяти, которая кажется приложению отдельным компьютером – с теми же ресурсами, что и у физического компьютера. Диспетчер виртуальной машины предоставляет каждой программе необходимые ей системные ресурсы. В Windows 95 создается одна виртуальная машина (называемая системной), в которой исполняются все системные процессы, Win32- и Win16-приложения, и по отдельной виртуальной машине для каждой программы MS DOS.

Хотя большинство программ MS DOS хорошо работает под управлением Windows 95 и их можно запускать одновременно с Win16- и Win32-приложениями, какая-то часть программ MS DOS требует монопольного доступа к системным ресурсам. В этом случае Диспетчер виртуальной памяти создает отдельную операционную среду, называемую режимом MS DOS (MS DOS mode). При выполнении программы MS DOS в этом режиме другие приложения и процессы не могут обращаться к системным ресурсам – все ресурсы в исключительном распоряжении одной программы.

За распределение процессорного времени отвечает компонент VMM, называемый Планировщиком процессов (Process Scheduler). Для Win32-приложений и программ MS DOS, выполняемых в отдельных виртуальных машинах, планировщик использует вытесняющую многозадачность, основанную на квантовании и приоритетах. Для обеспечения совместимости с Windows 3.x планировщик использует невытесняющую многозадачность для приложений Win16.

Механизм сообщений Windows

В отличие от MS-DOS, Windows для управления приложениями использует модель сообщений. Сообщение помещается в так называемую очередь сообщений. Активное приложение постоянно проверяет свою очередь и извлекает из нее поступившие сообщения.

В Windows 95 у каждого выполняющегося Win32-пpилoжeния — своя очередь. Каждое приложение в Win32-пpилoжeнии имеет собственную очередь сообщений и, значит, никак не влияет на поведение других работающих приложений. Если Winl6- или Win32-пpилoжeниe потерпит крах, остальные Win32-пpилoжeния будут действовать на основе вытесняющей многозадачности и смогут принимать поступающие сообщения из своих очередей.

Тем не менее, в целях совместимости все 16-разрядные Windows-приложения под управлением Windows 95 используют общую очередь сообщений. Очевидно, если с одним из них что-то произойдет, остальным будет перекрыт доступ к очереди до тех пор, пока программа, вызвавшая проблему, не будет завершена.

6. Файловые системы fat32 и ntfs

Файловая система FAT32

Файловая система Windows 95 характеризуется многоуровневой архитектурой, поддерживающей несколько файловых систем.

В Windows 3.x драйверы файловой системы поддерживала MS DOS. В Windows 95 драйверы файловой системы являются компонентами нулевого кольца операционной системы. В Windows 95 включена поддержка следующих файловых систем (список может быть расширен за счет компонентов от сторонних разработчиков):

• FAT16

• FAT32 (VFAT);

• CDFS (CD-ROM File System);

• Сетевой редиректор для подключения к таким серверам сетей Microsoft, как Windows NT Server, а также аналогичный редиректор для серверов Novell NetWare.

В состав Windows, начиная с версии 95 OSR2, входит файловая система FAT32, представляющая собой расширение FAT. FAT32 более эффективно использует дисковое пространство. В FAT32 объем кластера – от 4 Кб. Размер кластера достигает 16 Кб только на дисках объема большего 16 Гб и 32 Кб – для 32 Гбайтных дисков. Поэтому при частичном заполнении кластера меньше дискового пространства остается пустым. Кроме того, файловая система FAT16 поддерживает диски размером лишь до 2 Гб, в то время как FAT32 – до 2 Тб.

Операционная система всегда предусматривала наличие на диске двух экземпляров FAT, но использовался только один из них. С переходом к FAT32 операционная система может работать с любой из этих копий. Еще одно изменение состоит в том, что корневой каталог, раньше имевший фиксированный размер и строго определенное место на диске, теперь можно свободно наращивать по мере необходимости подобно подкаталогу. Теперь не существует ограничений на число записей в корневом каталоге.

Пожалуй, самым существенным отличием Windows 95 в части файловой системы стала поддержка длинных (до 255 символов, включая спецзнаки) имен для файлов. При этом поддержка длинных имен есть как в среде графической оболочки, так и в среде MS DOS, созданной Windows 95. Разработчикам Windows 95 пришлось предпринять специальные меры, чтобы наряду с длинными именами, Windows 95 прекрасно понимала расширения файлов и разбиралась в типах файлов с именами по типу "8.3". Прежде всего, для этого приняты следующие соглашения:

• первые восемь литер длинного имени используются как короткое имя файла в методе «8.3»;

• после последней точки в имени файла три последующие литеры используются для указания расширения файла;

• хотя расширение обычно не указывается, оно по-прежнему является признаком типа файла и Windows 95 использует его для распознания типа файла (как исполняемого, командного, текстового и т.д.);

• таблица размещения файлов FAT32 Windows 95 полностью совместима с таблица размещения файлов FAT MS DOS, кроме того, Windows 95 создает специальную виртуальную таблицу VFAT для размещения длинных имен файлов;

• для устранения возможных конфликтов между именами в ситуациях, когда построенное по предыдущим правилам имя получается не уникальным, Windows 95 добавляет знак тильда «~» с числом вместо 7-го и 8-го символов имени файла.

Следует помнить, что использование длинных имен возможно только у приложений, написанных специально для Windows 95. Приложения, которые должны работать в MS DOS или Windows 3.х не могут использовать длинные имена файлов.

Файловая система NTFS

NTFS обеспечивает комбинацию эффективности, надежности и совместимости, отсутствующую в FAT. Она разработана для быстрого выполнения стандартных файловых операций типа чтения, записи и поиска, а также улуч­шенных операций типа восстановления файловой системы на очень больших жестких дисках.

NTFS также включает возможности безопасности, требуемые для файловых серверов и высококачественных персональных компьютеров в корпоративной среде. NTFS поддерживает управление доступом к данным и привилегии вла­дельца, что является важным для целостности корпоративных данных. NTFS — единственная файловая система в Windows NT, которая позволяет назначить разрешения для отдельных файлов.

NTFS поддерживает больший по сравнению с FAT размер файла и раздела. Теоретически он может доходить до 16 эксабайт как для файла, так и для раздела. Максимальная величина файла находится в интервале от 4 до 64 Гб и зависит от возможностей аппаратного обеспечения. Реальный максимальный размер раздела NTFS при работе связан с ограничениями промышленных стандартов и обычно составляет 2 Тб. Рекомендуемый минимальный размер раздела NTFS равен 50 Мб, что связано с требованиями к размеру системной части NTFS.

NTFS характеризуется радом дополнительных особенностей, делающих эту файловую систему особенно мощной и гибкой.

Поддержка компрессии (сжатия) файлов. Компрессия файлов позволяет снижать размер файлов данных или ориентированных на работу с текстом приложений примерно на 50%, а исполняемых файлов – примерно на 40%.

Журналируемость. NTFS – очень надежная файловая система. Она представляет собой восстанавливаемую файловую систему, применяющую технологию транзакций.

Поддержка замены кластера. Если во время работы системы происходит ошибка, связанная с появлением на диске сбойного сектора, NTFS выделяет новый кластер, переносит в него данные из кластера со сбойным сектором. Затем она сохраняет адрес ошибочного кластера, гарантируя невозможность повторно использовать его.

NTFS является простой, но очень мощной разработкой. Для этой файловой системы вся информация на томе NTFS является файлом или частью файла. Каждый распределенный на томе NTFS сектор принадлежит некоторому файлу. Даже метаданные файловой системы (информация, которая описывает непосредственно файловую систему) являются частью файла.

Каждый файл на томе NTFS представлен записью в специальном файле, на­зываемом главной файловой таблицей (MFT — master file table). Главная файловая таблица отводит определенное количество пространства для каждой записи файла. Атрибуты файла записываются в распределенное прос­транство MFT. Небольшие файлы и каталоги (обычно до 1500 байт или меньше) могут полностью содержаться внутри записи главной файловой таблицы. Подобный подход обеспечивает очень быстрый доступ к файлам. Записи каталога помещены внутри главной файловой таблицы так же, как записи файла. Вместо данных каталоги содержат индексную информацию. Небольшие записи каталогов находятся полностью внутри структуры MFT.

NTFS поддерживает имена файла до 255 символов. Имена файла NTFS используют набор символов с 16 битами, однако, вопрос доступа из MS DOS решен. NTFS автоматически генерирует поддерживаемое MS DOS имя (восемь плюс три символа) для каждого файла. Таким образом, файлы NTFS могут использоваться через сеть операционными системами MS DOS и OS/2. Это особенно важно для файловых серверов организации, которая использует персональные компьютеры с двумя или всеми тремя этими опе­рационными системами.