Модульна структура ос linux
Ядра більшості версій операційної системи UNIX є монолітними. Монолітне ядро – це ядро, яке віртуально включає в себе всі можливості операційної системи у вигляді одного великого блоку коду, який запускається як єдиний процес в єдиному адресному просторі. Всі функціональні компоненти такого ядра мають доступ до всіх його внутрішніх структур даних і до всіх програм. При внесенні змін в будь-яку частину типової монолітної операційної системи всі її модулі і підпрограми необхідно повторно компонувати і перевстановлювати, а перед тим як зміни ввійдуть в силу, систему потрібно буде перезавантажити. В результаті всі модифікації, такі, як добавлення драйвера нового пристрою або нових функцій файлової системи, ускладнюються. Особливо гостро ця проблема стоїть в системі Linux, глобальну розробку якої виконують об’єднані на добровільних засадах групи незалежних програмістів.
Динамічне зв’язування полегшує налагодження системи і економить пам’ять, яку займає ядро. В системі Linux програма користувача або сам користувач може завантажувати або вивантажувати модулі за допомогою команд insmod i rmmod. Саме ядро керує роботою окремих функцій і по мірі необхідності завантажує потрібні модулі або вивантажує ті, потреби в яких вже немає. Крім того, стекова організація дозволяє задавати залежності модулів, що дає дві основних переваги:
Код, що є загальним для набору однотипних модулів (наприклад, драйвери подібних пристроїв), можна розмістити в один модуль, що дозволяє скоротити кількість повторень.
Ядро може перевірити наявність в пам’яті потрібних модулів, утримуючись від вивантаження модуля, який потрібен для роботи інших, залежних від нього, і завантажуючи разом з новим потрібним модулем всі необхідні додаткові модулі.
Традиційне планування unix
Системи SVR3 i 4.3BSD UNIX в першу чергу призначені для роботи в інтерактивному середовищі з розділенням часу. Алгоритми планування розроблено так, щоб забезпечити прийнятний час відгуку для інтерактивних користувачів, в той же час гарантуючи відсутність «голодання» низькопріоритетних завдань. [Хоча описуваний алгоритм і був замінений в більш сучасних версіях UNIX, його вивчення як представника практично використовуваних алгоритмів з розділенням часу має підставу.] Схема планування SVR4 відповідає вимогам реального часу.
Традиційний планувальник UNIX використовує багаторівневе повернення із застосуванням кругового планування в межах черг кожного пріоритету, а також односекундне витіснення. Таким чином, якщо поточний процес не блокується або не закінчується в межах однієї секунди, то він витісняється. Пріоритет базується на типові процесу та історії виконання. Застосовуються такі формули:
де
- міра використання процесора процесом
j
на протязі інтервалу і;
-
пріоритет процесу j
на початку інтервалу і (менше значення
відповідає більшому пріоритету);
-
базовий пріоритет процесу j;
-
вказуваний користувачем коефіцієнт.
Пріоритет кожного процесу перераховується один раз в секунду, в момент прийняття рішення про те, який процес буде виконуватись наступним. Призначення базового пріоритету полягає в розділенні процесів на фіксовані групи рівнів пріоритетів. Значення компонентів CPU i nice обмежені вимогами того, щоб процес не міг вийти з призначеної йому на основі базового пріоритету групи. Ці групи використовуються для оптимізації доступу до блочних пристроїв (наприклад, до диску) і забезпечення швидкого відгуку операційної системи на системні виклики. Є такі групи пріоритетів (наведено в порядку зниження):
програма свопінгу;
керування блочними пристроями введення-виведення;
керування файлами;
керування символьними пристроями введення-виведення;
користувацькі процеси.
Така ієрархія повинна забезпечити найбільш ефективне використання пристроїв введення-виведення. В групі користувацьких процесів використання історії виконання приводить до застосування штрафних санкцій до процесів, орієнтованих на обчислення, що також повинно сприяти підвищенню ефективності системи. В поєднанні з круговою схемою з витісненням дана стратегія добре задовольняє вимогам до системи загального призначення з розділенням часу.