11. Требования, предъявляемые к современным ос.

Современная операционная система – это ОС, предназначенная для эффективной работы в условиях многозадачности, многопользовательского режима и разнообразия аппаратных платформ.

Основные требования к современным ОС включают:

• Прозрачность (незаметность) работы – служебные программы и функции ОС должны выполняться незаметно для пользователя.

• Надёжность и отказоустойчивость – гарантированное выполнение программ и устойчивость к сбоям.

• Высокая производительность – максимальная скорость выполнения программ при эффективном использовании ресурсов.

• Компактность кода – минимальный машинный код и стандартизированные средства связи с прикладными программами.

• Безопасность и защита данных – контроль доступа к ресурсам, защита процессов и информации.

• Многозадачность и параллельность – поддержка одновременного выполнения нескольких программ и процессов.

• Расширяемость – возможность лёгкого добавления и модификации функциональности без нарушения целостности системы. Достигается через модульную структуру ОС, использование объектов для представления ресурсов, архитектуру клиент-сервер или микроядро и средства удалённого вызова процедур (RPC).

• Переносимость (многоплатформенность) – возможность переноса ОС на различные процессоры и аппаратные платформы с минимальными изменениями в коде, что достигается использованием языков высокого уровня и изоляцией аппаратной платформы.

• Совместимость – способность выполнять программы, написанные для других ОС или более ранних версий данной ОС, как на уровне исходного кода (через перекомпиляцию), так и на двоичном уровне, если команды процессора и системные вызовы совместимы.

• Удобство для пользователя – развитый пользовательский интерфейс, средства сетевого взаимодействия и возможность расширения функциональности без нарушения работы системы.

Таким образом, современная ОС должна сочетать эффективность, надёжность, переносимость, совместимость и гибкость, обеспечивая комфортную работу пользователя и программного обеспечения на разнообразных аппаратных платформах.

12. Виртуализация. Гипервизор 1 и 2 типа. Контейнеры.

Виртуализация – это технология, позволяющая создавать и использовать несколько изолированных логических вычислительных сред на основе одних и тех же физических аппаратных ресурсов. Суть виртуализации заключается в том, что на одном компьютере могут одновременно выполняться несколько копий одной или разных операционных систем, каждая из которых функционирует так, как если бы она работала на отдельном компьютере.

Виртуальная машина (ВМ) – это программная и/или аппаратная система, эмулирующая работу аппаратного обеспечения целевой (гостевой) платформы и исполняющая программы для неё на хост-платформе. ВМ может эмулировать отдельные компоненты аппаратного обеспечения, такие как процессор, память, диски, периферийные устройства, или целый компьютер, включая BIOS. Основной элемент виртуализации – гипервизор (Virtual Machine Monitor, VMM), обеспечивающий независимое выполнение нескольких виртуальных машин на одном физическом оборудовании.

Гипервизор первого типа (автономный) запускается непосредственно на аппаратном обеспечении хоста, управляет оборудованием и виртуальными машинами в привилегированном режиме. Этот тип обеспечивает минимальные накладные расходы и высокую производительность, что характерно для серверной виртуализации. Примеры: Microsoft Hyper-V, Oracle VM Server.

Гипервизор второго типа (хостовый) запускается поверх хостовой ОС и использует её механизмы управления ресурсами. Он проще в установке и использовании, но имеет дополнительные накладные расходы по сравнению с гипервизором первого типа. Примеры: VMware Workstation, VirtualBox.

Контейнеры представляют собой лёгкую виртуализацию на уровне ОС, где изоляция приложений достигается через пространства имён (namespaces) и контрольные группы (cgroups). Контейнеры используют ядро хостовой ОС и позволяют запускать приложение с минимальным набором библиотек в стандартизированном образе, обеспечивая изолированное выполнение процессов без эмуляции полного оборудования. Примеры реализации: Docker, OpenVZ.

Контейнеризация обеспечивает высокую плотность размещения и меньшие накладные расходы по сравнению с виртуальными машинами, позволяет ограничивать ресурсы CPU, RAM, сети и ввода-вывода, а также повторно использовать готовые образы приложений на различных хост-платформах.