Тема 2: Оболочки Unix. Структура ядра.
Цель: Познакомить учащихся со структурой ядра.
Вид занятия: комбинированное занятие
Учебные вопросы:
Архитектура Linux
Ядро ОС Linux
Литература:
1. Робачевский а.М. «Операционная система Unix®». – сПб.: бвх – Санкт-Петербург, 1999. – 528 с., ил.
2. Армстронг (мл.) Джеймс. «Секреты Unix®» : 2-е изд.: Пер. С англ.: Уч. Пос. – м.: Издательский дом «Вильямс», 2000. – 1072 с.: ил. – Парал. Тит. Англ.
3. Паркер Тим. «Linux 5.2. Энциклопедия пользователя»: Пер. С англ. – к.: Издательство «ДиаСофт», 1999. – 688 с.
Ход занятия.
Архитектура ОС Linux. Подсистема управления памятью и процессами, которая контролируем все программы запущенные на исполнение. Следит за тем, чтобы не было конфликтов по памяти. Контролирует создание и удаление процессов, распределяет системные ресурсы между процессами.
Подсистема ввода-вывода управляет доступом к периферийным устройствам, взаимодействует с драйверами устройств, организует и управляет очередями к внешним устройствам.
Рис. 1. Архитектура ОС Linux
По существу, shell является одной из прикладных программ, предназначенной для интерпретации команд пользователя, которые передаются с клавиатуры (или «мыши») из удобного для человека формы в ядро Linux. Команды преобразуются в коды, которые понимает ядро ОС.
Замечание: В DOS базовая оболочка shell объединена с ядром ОС и устанавливается автоматически при загрузке ОС. Примером отдельной от ядра shell-оболочки в DOS является популярная программа Norton Commander, получившая широкое распространение в 90-е годы. В Linux имеются аналогичные оболочки: Midnight Commander, Deco и т.п.
Shell-оболочки делятся на два типа: простые командные и графические оболочки. В графических оболочках пользователь выбирает нужные команды указателем типа «мышь», что значительно облегчает управление компьютером.
В последние годы все чаще переходят к графическим оболочкам, например, KDE или GNOME. Инсталляция графических оболочек требует значительно больших ресурсов на компьютере, чем командные оболочки. Обычно их целесообразно устанавливать на компьютеры с оперативной памятью не менее 256 Мбайт и скоростные графические платы.
К простейшим известным оболочкам командного типа можно отнести: ash, bash, sh, ksh и другие, которые для управления системой предоставляют пользователю командную строку и развитую систему сообщений. Все они имеют встроенный интерпретатор команд пользователя и работают примерно одинаково.
Наибольшей популярностью пользуется визуальная оболочка MC (Midnight Commander), которая делит экран на два окна и позволяет выполнять большой набор команд по управлению файлами, получая на экране удобную для восприятия картинку файловой структуры. Окно экрана делится на две части, в каждой из которых размещается список файлов текущего директория.
Обычно даже в самых минимальных конфигурациях дистрибутива Linux включается простая командная shell-оболочка. Поэтому сразу после инсталляции ОС запускается shell-оболочка и появляется специальный индикатор командной строки («prompt» - промпт), что дает возможность пользователю выполнять команды.
2. Ядро ОС Linux. Главной частью ОС Linux является ядро (см. рис.1).
Основная функции ядра системы Linux – связывать между собой прикладные программы и аппаратную часть (внешние и внутренние устройства). Ядро состоит из трех основных подсистем:
Файловая подсистема обеспечивает интерфейс к доступа к данным. Она получает запрос на доступ к данным, проверяет права доступа и выдает (или записывает)
Само ядро непосредственно пользователю недоступно, поэтому пользователь взаимодействует с ядром при помощи специальной программной оболочки (shell) или с помощью прикладных программ, в которых предусмотрены средства передачи команд от пользователя в ядро. Оболочки shell бывают различные: командные или графические.
К прикладным программам можно отнести различные редакторы тестовых файлов, офисные приложения, графические системы управления ресурсами, игры, системы управления базами данных и т.п.
Некоторые shell-оболочки и прикладные программы могут использовать утилиты – специальные программы, каждая из которых выполняет отдельную специфическую функцию (например, анализирует оперативную память, управляет буферами обмена и т.п.)
С системными и внешними устройствами ядро взаимодействует с помощью драйверов - специальных программ нижнего уровня, которые выполняют функции управления этими устройствами (драйверы похожи на утилиты, но связаны с управлением устройствами). Одной из причин, влияющих на сдерживание процесса распространения ОС Linux среди начинающих пользователей («юзеров») персональных компьютеров , является то, что раньше большинство драйверов приходилось искать и настраивать самим пользователям, что без специальной подготовки является задачей достаточно трудной.
В настоящее время многие дистрибутивы Linux, аналогично Windows, имеют библиотеки драйверов и специальные приложения, которые легко настраиваются на стандартное оборудование без вмешательства пользователя. С нестандартным малоизвестным или совсем новым оборудованием проблемы поиска драйвера под Linux остаются (между, прочим, как и под Windows). Обычно решение этих проблем значительно облегчается, если Вы приобрели дистрибутив Linux официально и пользуетесь услугами технической поддержки какого-нибудь профессионального Linux-центра или сайтами фирм разработчиков специфического оборудования.