Разделяемая память

Разделяемая память представляет собой сегмент физической памяти, отображенной на виртуальное адресное пространство двух или более процессов. Механизм разделяемой памяти поддерживается подсистемой виртуальной памяти, которая настраивает таблицы отображения адресов для процессов, запросивших разделение памяти, так чтр одни и те же адреса некоторой области физической памяти соответствуют виртуальным адресам разных процессов.

Выводы

• Механизм специальных файлов дает упрощенное представление устройства в виде неструктурированного набора байтов. Эта модель может непосредственно использоваться при работе с символьными устройствами или служить универсальной основой для построения более сложной логической модели устройств других типов.

• В подсистеме ввода-вывода каждой современной операционной системы существуют стандарты на структуру драйверов и способ взаимодействия драйверов с приложениями и остальными модулями ОС, а также друг с другом. Наличие таких стандартов упрощает разработку новых драйверов независи­мыми производителями и повышает стабильность ОС.

• Стандарт на структуру драйвера определяет состав и назначение основных процедур драйвера, в том числе инициализации, старта операции, чтения и записи данных, обработки прерываний и завершения операции.

• Процедура обработки прерываний драйвера работает в общем случае в контексте процесса, отличающегося от того, для которого выполняется операция, поэтому ей запрещается пользоваться ресурсами текущего процесса или влиять на их распределение.

• Механизм отображаемых на память файлов является удобным для программиста средством доступа к файлам, при котором обращение к данным файла осуществляется тем же способом, что и к переменным, находящимся в оперативной памяти. Большую часть работы по отображению файлов на память выполняют стандартные модули подсистемы виртуальной памяти ОС, поэтому данный механизм очень экономичен в отношении реализации.

• Для ускорения обмена данными с дисковыми накопителями в операционных системах используется дисковый кэш, который располагается между слоем драйверов файловых систем и блок-ориентированными драйверами дисков.

• Негативным последствием кэширования диска может быть потеря при сбое системы или отключении питания той части кэшируемых данных, которая не успела переписаться на диск. Для борьбы с этим явлением периодически осуществляется принудительное выталкивание данных кэша на диск, используются также восстанавливаемые файловые системы.

• Для организации дискового кэша в большинстве современных ОС с помощью подсистемы виртуальной памяти происходит отображение частей файлов, к которым происходит обращение, на системную область памяти.

• Восстанавливаемость файловой системы — это свойство, которое гарантирует, что в случае отказа питания или краха системы, когда все данные в оперативной памяти безвозвратно теряются, все начатые файловые операции будут либо успешно завершены, либо отменены без всяких отрицательных последствий для работоспособности файловой системы. Это означает, что операции с диском рассматриваются как транзакции, которые протоколируются в специальном журнале.

• Свойство восстанавливаемости может распространяться на данные двух типов: пользовательские данные и служебную информацию файловой системы. В некоторых файловых системах, например NTFS, поддерживается только восстанавливаемость служебной информации, что обеспечивает работоспособность и непротиворечивость файловой системы после сбоев, но не гарантирует полной сохранности данных в файлах пользователей.

• Для обеспечения устойчивости хранимых данных к отказам самих дисков в вычислительных системах применяются избыточные дисковые масcивы, известные под названием RAID. При отказе одного из дисков для восстановления его данных используются данные, хранящиеся на оставшихся дисках массива.

• Существует несколько уровней RAID (наиболее часто применяемые — RAID-0, RAID-1, RAID-3 и RAID-5), отличающихся степенью избыточности хранимой информации, производительностью операций чтения и записи, а также степенью отказоустойчивости.

• В операционных системах существуют специальные средства межпроцессного обмена, которые позволяют преодолеть защитные барьеры, разделяющие адресные пространства различных процессов. К этим средствам относятся простые и именованные конвейеры, очереди сообщений, разделяемые сегменты памяти и ряд других механизмов.