Расчетное задание / КМ2 / Ответы КМ2 (уменьшенные)

1 Какие основные характеристики ОС масштаба отдела? Какие основные характеристики ОС масштаба предприятия?

Масштаба отдела

1.набор сетевых сервисов: разделение файлов, приложений, принтеров и т.д

2.отказоустойчивость

Масштаба предприятия.

1 Масштабируемость – способность сохранять свою производительность при росте числа компьютеров в сети вплоть до нескольких тысяч единиц.

2.Способностью работать в гетерогенной среде. В случае использовании ОС в масштабах предприятия велика вероятность нахождения в одной среде компьютерных систем, отличающихся по аппаратуре, по самим ОС и по прикладному программному обеспечению. ОС масштаба предприятия должна корректно распознавать, обрабатывать и согласовывать все возможные варианты гетерогенности.

3.Наличие централизованной справочной службы или службы каталогов

2 Микросервесная архитектура, системы контроля рабочих станций сотрудников

3 достоинства/недостатки использования собственных компьютерных разработок? достоинства/недостатки использования лицензионных компьютерных разработок? достоинства/недостатки использования свободно распространяемого программного обеспечения для компьютерных разработок? основные проблемы использования СРПО A. использование только собственных, отечественных разработок на всех уровнях компьютерных систем

B. использование лицензионного программного обеспечения

C.использование свободно распространяемого программного обеспечения (СРПО). A Первый вариант являлся бы оптимальным, однако объективные обстоятельства

затрудняют его использование. Во-первых, разработка программного обеспечения достаточно дорога.

Во-вторых, нужно учесть длительность разработки современных программных систем. При этом наилучший вариант будет заключаться в собственной разработке части программного комплекса, который будет выполнять наиболее важные функции.

B Они обеспечиваются отличной документацией, технической поддержкой, результатами сертификации и тестов, что является положительным моментом. Однако существуют и недостатки. Часто лицензии на программные продукты повышенной сложности достаточно дороги и могут быть сопоставимы со стоимостью разработки такого продукта в России. Далее, в лицензии часто присутствуют ограничения на использование программного продукта в третьих странах. Также ограничения по лицензии могут касаться использования приобретаемых продуктов в специфичных местах ЯЭ

C несмотря на то, что СРПО создается добровольцами, оно зачастую обладает отнюдь не худшими качествами Все перечисленные ранее проблемы при использовании СРПО решаются, однако появляются новые:

a) функциональные характеристики часто нечетко определены и изложены в документации

b)сертификации по СРПО часто нет, система тестов может носить нечеткий характер, и информация о них может быть труднодоступна

c)в процессе эксплуатации СРПО может быть выяснено о не полном функциональном соответствии решаемым задачам

d)отсутствие систематической поддержки в процессе эксплуатации

4 13 Что такое состояние ОЖИДАНИЕ процесса ? Что такое состояние ГОТОВНОСТЬ процесса ? Что такое контекст процесса? Что такое дискриптор процесса?

Ожидание – процесс не может выполняться в связи со своими внутренними причинами, например, ожидание завершения операции считывания файла, сигнала от другого процесса и т.д Готовность - процесс не может выполняться в связи со внешними причинами, например,

CPU занят обработкой другого процесса.

Для эффективного функционирования механизма переключения процессов в современных ОС необходимо для каждого процесса создать определенные информационные структуры. Первая структура служит для возобновления работы процесса на CPU с того момента, когда он был переведен из состояния выполнения в готовность или ожидание. Она называется контекст процесса и полностью описывает его состояние в момент прерывания.

5 алгоритмы переключения процессов, квантование, приоритеты, вытесняющая, корпорат. Многозадачности На основе дескрипторов для каждого процесса ОС формирует очереди задач на

выполнение, которые могут периодически обновляться.

выполняются следующие основные действия:

1.создаются контекст и дескриптор процесса

2.дескриптор создаваемого процесса включается в очередь на выполнение

3.кодовый сегмент программы загружается в оперативную память.

С точки зрения возможных алгоритмов выбора процесса на выполнение можно выделить следующие основные:

1 алгоритм, использующий квантование

22алгоритм, использующий понятие приоритетов

В(I) для каждого процесса выделяется квант времени, в течение которого он может занимать CPU. После этого процесс вытесняется с CPU в состояние готовность и на выполнение выбирается следующий в очереди

В(II) используется понятие приоритета, которое определяет степень привилегированности процесса по отношению к тому или иному ресурсу. Приоритет обычно выражается целыми числами и обычно чем выше число, тем выше приоритет Алгоритмы абсолютного и относительного приоритетов. В обоих случаях каждый раз на

выполнение выбирается процесс с наибольшим приоритетом. Однако, переключение в них реализуется по-разному. В системах с абсолютным приоритетом при появлении в очереди процессов на выполнение процесса с большим приоритетом текущий процесс прерывается. В относительном приоритете процесс продолжает выполняться до окончания своей работы или перехода в состояние ожидания.

К алгоритмам планирования и переключения процессов относятся также два режима планирования переключения процессов или многозадачности: вытесняющая и невытесняющая. При использовании вытесняющей многозадачности в ОС существует управляющий процесс, который по некоторому критерию (обычно исчерпания кванта времени) вытесняет процесс с CPU в состояние готовности и загружает следующий процесс. Таким образом, ни одна задача не может монополизировать процессор.

6 Проблемы синхронизации процессов, методы решения? Нити, Гипер-нити В основном это касается трудности синхронизации различных процессов между собой при

обращении к разделяемому ресурсу. В этом случае результат зависит от соотношения скоростей разных процессов. Для решения данной проблемы используется синхронизация процессов.

Для того, чтобы решить проблему синхронизации необходимо для ОС обеспечить, чтобы в каждый момент времени в критической секции находился только один процесс, что называется взаимным исключением. Наиболее распространенным методом в настоящее время является использование блокирующих переменных, иногда называемых семафорами. Основная 2идея состоит в присвоении значения 0 переменной, если какой либо процесс использует некий ресурс, и 1, если он свободен Для правильного функционирования системы необходимо обеспечить процессе ее выполнения задачу нельзя было бы прервать.

Нити отличаются от процессов тем, что они менее независимы, т.к выполняются в рамках одной задачи. Обычно они позволяют ускорить выполнение общей задачи на основе распараллеливания ее подзадач.

Основная ее суть состоит в том, что определенная часть CPU, та, что ответственна за его состояние, но не за основные выполняющие элементы, дублируется. Таким образом, ОС 26 воспринимает однопроцессорный CPU как 2-х процессорный. Это позволяет ОС с поддержкой СМО направлять на выполнение одновременно два процесса

В процессоре с hyper-threading данное состояние простоя существенно уменьшается за счет выполнения второго процесса.

7 Основные функции управления ОП, типы адресов методы управления ОП - использующие или нет виртуальную память, Основными функциями по управлению оперативной памятью (ОП) ОС являются:

1.отслеживание свободной и занятой памяти

2.выделение памяти процессам и ее освобождение после их завершения

3.реализация функций виртуальной памяти

4.настройка адресов программы на конкретную область физической памяти Вначале выделим основные типы адресов:

a)Символьные имена – имена переменных, присваиваемые пользователем при написании программы.

b)Виртуальные адреса – адреса, присваиваемые компилятором переменным при обработке исходного текста программы,

c)Физические адреса – те ячейки памяти, куда программа реально загружается при

выполнении.

методы управления ОП можно разделить на методы использующие или нет виртуальную память.

Методы, не использующие виртуальную память, являются довольно устаревшими в настоящее время в современных ОС. Здесь можно выделить методы, использующие распределение памяти фиксированными и динамическими разделами. В данных методах для настройки адресов программы применяется перемещающий загрузчик.

Методы управления ОП на основе виртуальной памяти являются доминирующими в современных ОС. Для начала определим понятие виртуальности. Это такое свойство

компьютерной системы, которым оно в реальности не обладает, но создает полную иллюзию присутствия данного свойства. В отношении ОП данное понятие реализуется через формирование виртуальной памяти, которая строиться из самой ОП, памяти на других устройств (обычно жестких дисков) и которая может быть существенно больше чем размер ОП

8 страничная, сегментная, странично-сегментная вирт.ОП Существует два механизма организации виртуальной памяти - страничный и сегментный.

При использовании страничного механизма все виртуальное адресное пространство процесса разбивается на разделы одинакового размера – виртуальные страницы. Их размер выбирается кратным 2-м. На страницы того же размера делится вся виртуальная память – физические страницы. При загрузке процесса ОС создает для каждого процесса информационную структуру – таблицу страниц, где устанавливает соответствие между виртуальными и физическими страницами.

?Страничный механизм виртуальной памяти не позволяет дифференцировать разные области программ, сегменты данных, кода и т.д. Это не дает возможности регулировать доступ к разным логическим частям процесса или объявить их в совместный доступ, что позволило бы сэкономить ресурсы ОП. Для того, чтобы учесть все это, был введен сегментный механизм виртуальной памяти. Для каждого процесса выделяются смысловые сегменты. В момент загрузки для процесса создается таблица сегментов, позволяющая определить адрес виртуальной памяти, где реально размещен сегмент.

9 кэш память – кэширование, типы кэширования Кэш памятью называется способ организации совместного функционирования двух

компьютерных компонент, запоминающих устройств, которые отличаются быстродействием и стоимостью.

Механизм функционирования кэш памяти прозрачен для пользователя. Кэширование применяется процессором, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и т.д.

Кэш память состоит из набора записей. 10 задачи ФС, ее основные части, файлы

Файловая система (ФС) обеспечивает для пользователя удобство и эффективность операций при хранении данных на жестком диске, CD/DVD и т.п. Она включает в себя:

1.файлы на диске,

2.информационные структуры для управления файлами: каталоги, таблицы свободного и занятого пространства, атрибуты файлов и т.д.,

3.программы управлением файловой системы: копирования, удаления, создания и т.д..

Файлы обычно идентифицируются символьными именами. В различных ФС количество допустимых символов рознится. В ранних ФС, как например FAT, число допустимых символов было 8 и плюс 3 символа как расширение файла

11 лог. и физич. записи, схема функционирования ФС, ФС FAT, типы фрагментации Исходя из этого мы можем определить логическую запись как наименьший элемент данных, который может быть доступен при работе пользователя с файлом. Обычно логическая запись составляет 1 байт, и файл представим в виде логической структуры на основе последовательности однобайтовых записей.

При описании физической организации файла используется понятие физических записей или блоков. Блок — это наименьшая единица данных, которой может оперировать ФС при обмене данными с устройством.

12 ФС Unix, ФС журнального типа, тенденции развития

ФС систем UNIX/Linux организована на основе перечисления блоков, занятых файлом. м. Для этого выделяется 13 полей. Если размер файла меньше или равен 10 блокам, то в 10

полях непосредственно указываются адреса этих блоков. Если же файл больше, то используется 11 поле, которое ссылается на блок, содержащий 128 В работе ФС в настоящее время можно выделить следующие основные проблемы. Первая касается внутренней фрагментации дискового пространства Другая проблема называется внешней фрагментацией.

Принцип работы журнальных ФС взят из функционирования компьютерных баз данных и финансовых систем. В его основе лежит принцип транзакции. Под транзакцией доступа Определение местоположения логической записи в файле Определение номера и адреса требуемого физического блока подразумевается множество единичных операций, объединенных для выполнения некой цели. У этого множества есть специальные свойства. Основным является то, что транзакция может быть или выполнена или, в случае ошибок, полностью отменена с возвратом системы в состояние до транзакции. Частичного выполнения транзакции невозможно. Для реализации этого важного свойства любая операция в рамках транзакции записывается в журнал. В дополнение после каждой транзакции вся измененная информация, все буфера записываются на диск в виде контрольной точки. Таким образом, если у нас происходит сбой системы в процессе выполнения транзакции, то мы на основе журнала можем полностью проследить изменение системы до последней контрольной точки и на ее основании восстановить ФС. 13 Как определяются классы безопасности ОС? Характеристики классов D,C,B,A

уровни D, C, B и Aв порядке увеличения безопасности системы. Уровни сами еще подразделяются на подуровни. Системы класса D являются наиболее уязвимыми. Сюда попадают ОС, не отнесенные в другие классы и к ним, наверное, можно отнести MS DOS и подобные системы. Для ОС уровня С основными свойствами является: наличие подсистемы учета событий, связанных с безопасностью и избирательный контроль доступа. Уровень С делится на подуровни С1 и С2. С1 обеспечивает систему защитой от действий пользователя, но не от действий злоумышленника. Уровень С2 является более строгим и основывается на наличии:

cредств секретного входа

избирательного контроля доступа

средств учета и наблюдения (мониторинга)

защиты памяти

Современные ОС как правило функционируют на уровне С2. Более серьезная защита обеспечивается уровнем В. Он тоже имеет подуровни, и основная его особенность состоит в том, что все данные являются помеченными

Уровень А является еще более защищенным и использует формальные (математические) методы доказательства безопасности системы.

14 что такое ядро ОС? Принципы построения ядра в современных ОС? монолитное ядро? послойное ядро? микроядро?

Ядром ОС называется множество системных программ, совместное функционирование которых обеспечивает критически важные задачи ОС. В режиме работы процессора обычно выделяют два основных – привилегированный и пользовательский. Они отличаются степенью доступа к командам процессора, который в привилегированном является полным, а в пользовательском ограниченным.

В настоящее время выделяют следующие основные методы построения ядра ОС. A.

Монолитное ядро. В данном случае все системные программы ОС функционируют совместно в едином адресном пространстве в привилегированном режиме и допускается любая связь между различными компонентами ядра. Основное достоинство данного подхода, то, что здесь обеспечивается более высокое быстродействие ядра. В тоже время можно предположить, что с точки зрения защищенности и надежности системы мы будем иметь ухудшение характеристик. Несмотря на это, ядро ОС Linux построено именно по этому принципу и, в то же время, зарекомендовало себя как быстрая, надежная и защищенная система.

B.Послойное или гибридное ядро. Данная архитектура призвана внести большую защищенность в монолитное ядро сохранив определенное быстродействие. В этом случае привилегированный режим работы процессора разбивается на соответствующие кольца доступа, определяющие набор используемых команд. Внутри каждого кольца программы ядра ОС по-прежнему, как в случае монолитного ядра, могут осуществлять произвольную связь друг с другом. Связь же между кольцами ограничена четким интерфейсом.

C.Микроядро. В данном случае ОС построено по принципу наибольшей защищенности, надежности в ущерб производительности. В ОС выделяется очень небольшая группа программ, как правило, работающая с аппаратурой, и она выполняется

впривилегированном режиме. Все остальные модули ОС выполняются в пользовательском режиме. Система будет, очевидно, более защищенной, т.к. непосредственный доступ к наиболее ответственным инструкциям процессора закрыт для большинства программ. В то же время мы получим серьезное замедление работы системы из-за частого переключения режима работы процессора между пользовательским и привилегированным режимами.

15 Что такое расширяемость ОС ?

Что такое переносимость ОС ? Что такое совместимость ОС ?

Расширяемость. Под данным термином подразумевается, что ОС должна быть создана таким образом, что в нее в последующем при необходимости можно было бы легко внести дополнения и расширения. С прикладной точки зрения это относится к добавлению новых устройств или программ

Переносимость. Данное условие обеспечивает легкость процесса переноса ОС на разные аппаратные платформы.

Совместимость. Под этим подразумевается способность рассматриваемой ОС выполнять программы, написанные под другие ОС