Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Операционные системы. Лабораторный практикум
.pdf
Отчет должен содержать:
1. Название, цель и задачи лабораторной работы.
2. Краткую теоретическую часть.
3. Описание программы для восстановления данных
4. Привести процесс восстановления.
5. Выводы по результатам работы.
Контрольные вопросы и задания
1. На протяжении какого времени можно не восстанавливать
удаленные файлы, чтобы в последствии их можно было восстановить
с минимальными потерями?
2. В каком виде остаются удаленные файлы в системе?
3. В чем разница между восстановлением удаленных файлов
с SSD и HDD?
4. Что значит удаление «мимо корзины»?
5. На какой носитель лучше всего восстанавливать удаленные
файлы?
6. Что следует учитывать при самостоятельном восстановлении
файлов?
41

Лабораторная работа 5
ЗНАКОМСТВО С ВИРТУАЛЬНЫМИ МАШИНАМИ.
СПОСОБЫ ИНСТАЛЛЯЦИИ UNIX ПОДОБНЫХ ОС
НА ВИРТУАЛЬНУЮ МАШИНУ
Цель работы: ознакомиться с программными продуктами для
виртуализации, научиться устанавливать на виртуальную машину
любой дистрибутив Linux.
Задачи работы:
1. Ознакомиться с теоретическими сведениями.
2. Установить виртуальную машину
3. Установить любой дистрибутив Linux.
4. Продемонстрировать результаты выполнения работы.
5. Подготовить отчет о выполнении лабораторной работы.
Обеспечивающие средства: персональный компьютер или ноут-
бук с установленной операционной системой Windows XP/7/10.
Краткие теоретические сведения
Виртуализация – это изоляция вычислительных процессов
и ресурсов друг от друга. Это новый виртуальный взгляд на ресурсы
составных частей, не ограниченных реализацией, физической конфигурацией или географическим положением. Обычно виртуализированные ресурсы включают в себя вычислительные мощности и хранилище
данных. В широком смысле, понятие виртуализации представляет
собой сокрытие настоящей реализации какого-либо процесса или объекта от истинного его представления для того, кто им пользуется.
В компьютерных технологиях под термином «виртуализация» обычно
понимается абстракция вычислительных ресурсов и предоставление
пользователю системы, которая «инкапсулирует» (скрывает в себе)
собственную реализацию.
Виды виртуализации
Понятие виртуализации условно можно разделить на две фундаментально различающиеся категории:
1. Виртуализация платформ
Продуктом этого вида виртуализации являются виртуальные
машины – программные абстракции, запускаемые на платформе
реальных аппаратно-программных систем.
42

2. Виртуализация ресурсов
Данный вид виртуализации преследует своей целью комбинирование или упрощение представления аппаратных ресурсов для пользователя и получение неких пользовательских абстракций оборудования, пространств имен, сетей и т. п.
Под виртуализацией платформ понимают создание программных систем на основе существующих аппаратно-программных комплексов, зависящих или независящих от них. Система, предоставляющая аппаратные ресурсы и программное обеспечение, называется
хостовой (host), а симулируемые ей системы – гостевыми (guest).
Чтобы гостевые системы могли стабильно функционировать на платформе хостовой системы, необходимо, чтобы программное и аппаратное обеспечение хоста было достаточно надежным и предоставляло необходимый набор интерфейсов для доступа к его ресурсам.
Виртуальная
машина (virtual machine): программная и/ или аппаратная система, эмулирующая аппаратное обеспечение некоторой
платформы (target – целевая, или гостевая платформа) и исполняющая
программы для target-платформы на host-платформе (host – хостплатформа);
Есть несколько видов виртуализации платформ, в каждом из ко-
торых осуществляется свой подход к понятию «виртуализация».
Полная эмуляция (симуляция). При таком виде виртуализации
виртуальная машина
полностью виртуализует все аппаратное обеспечение при сохранении гостевой операционной системы в неизменном
виде. Такой подход позволяет эмулировать различные аппаратные архитектуры. Основной минус данного подхода заключается в том, что
эмулируемое аппаратное обеспечение весьма и весьма существенно
замедляет быстродействие гостевой системы, что делает работу с ней
очень неудобно.
Частичная эмуляция (нативная
виртуализация). В этом случае
виртуальная машина виртуализирует лишь необходимое количество
аппаратного обеспечения, чтобы она могла быть запущена изолированно. Такой подход позволяет запускать гостевые операционные
системы, разработанные только для той же архитектуры, что и у хоста. Таким образом, несколько экземпляров гостевых систем могут
быть запущены одновременно. Этот вид виртуализации позволяет
существенно увеличить быстродействие гостевых систем по сравнению с полной эмуляцией и широко используется в настоящее время.
Также, в целях повышения быстродействия, в платформах виртуализации, использующих данный подход, применяется специальная
43

«прослойка» между гостевой операционной системой и оборудовани-
ем (гипервизор), позволяющая гостевой системе напрямую обращаться к ресурсам аппаратного обеспечения. Гипервизор, называемый
также «Монитор виртуальных машин» (Virtual Machine Monitor) – одно из ключевых понятий в мире виртуализации. Примеры продуктов
для нативной виртуализации: продукты VMware (Workstation, Server,
Player), Microsoft Virtual PC, VirtualBox, Parallels Desktop и другие.
Частичная виртуализация, а также «виртуализация адресного
пространства». При таком подходе, виртуальная машина симулирует
несколько экземпляров аппаратного окружения (но не всего), в частности, пространства адресов. Такой вид виртуализации позволяет совместно использовать ресурсы и изолировать процессы, но не позволяет разделять экземпляры гостевых операционных систем.
Паравиртуализация
При применении паравиртуализации нет необходимости симулировать аппаратное обеспечение, однако, вместо этого (или в дополнение к этому), используется специальный программный интерфейс
(API) для взаимодействия с гостевой операционной системой.
Виртуализация уровня операционной системы
Сутью данного вида виртуализации является виртуализация физического сервера на уровне операционной системы в целях создания
нескольких защищенных виртуализованных серверов на одном физическом. Гостевая система, в данном случае, разделяет использование
одного ядра хостовой операционной системы с другими гостевыми
системами. Виртуальная машина представляет собой окружение для
приложений, запускаемых изолированно. Данный тип виртуализации
применяется при организации систем хостинга, когда в рамках одного
экземпляра ядра требуется поддерживать несколько виртуальных серверов клиентов.
Виртуализация уровня приложений
Этот вид виртуализации не похож на все остальные: если в предыдущих случаях создаются виртуальные среды или виртуальные машины, использующиеся для изоляции приложений, то в данном случае
само приложение помещается в контейнер с необходимыми элементами для своей работы: файлами реестра, конфигурационными файлами,
пользовательскими и системными объектами. В результате получается
приложение, не требующее установки на аналогичной платформе. При
переносе такого приложения на другую машину и его запуске, вирту-
44

альное окружение, созданное для программы, разрешает конфликты
между ней и операционной системой, а также другими приложениями.
Такой способ виртуализации похож на поведение интерпретаторов
различных языков программирования (недаром интерпретатор, Виртуальная Машина Java (JVM), тоже попадает в эту категорию).
Краткая справка по виртуальным машинам
Oracle VirtualBox – кроссплатформенный свободный (GNU GPL)
программный продукт виртуализации для операционных систем
Microsoft Windows, Linux, FreeBSD, Mac OS X, Solaris/OpenSolaris,
ReactOS, DOS и других. Поддерживаются как 32-битные, так
и 64-битные версии ОС.
VMware Workstation – позволяет создавать и запускать одновре-
менно несколько виртуальных машин (x86-архитектуры), в каждой из
которых работает своя гостевая операционная система. Поддерживаются как 32-битные, так и 64-битные версии ОС.
VMware Player – бесплатный (для личного некоммерческого использования) программный продукт, предназначенный для создания
(начиная с версии 3.0) и запуска готовых виртуальных машин (созданных в VMware Workstation, либо VMware Server). Бесплатное
решение с ограниченным, по сравнению с VMware Workstation, функционалом.
Microsoft Virtual PC – программный пакет виртуализации для
операционной системы Windows.
Задания к лабораторной работе
Необходимо создать виртуальную машину, используя
VirtualBox (VMware Workstation, Player или другое ПО на выбор).
Установить и запустить гостевую ОС Linux (Дистрибутив Linux либо
предложенный, либо на выбор любой другой – Linux Mint, Ubuntu,
Debian…). В качестве имени пользователя использовать свою фамилию, пароль – ваше имя. Дополнительно реализовать задание по варианту:
1. Используя проводник файлов Nautilus создать в каталоге
/home/имя пользователя/ папку с названием предмета, где будут
содержаться отчеты по лабораторным работам. Также научиться производить основные
операции над файлами, включая создание, копирование, переименование файлов и удаление. Отсортировать файлы
по имени.
45

2. Используя проводник файлов Nautilus создать в каталоге
/home/имя пользователя/ папку для хранения изображений. Также
научиться производить основные операции над файлами, включая
копирование, переименование файлов и удаление. Отсортировать
файлы по размеру.
3. Используя проводник файлов Nautilus создать в каталоге
/home/имя пользователя/ папку для хранения аудио- и видеофайлов.
Также научиться производить основные операции над файлами,
включая копирование, переименование файлов и удаление. Отсортировать файлы по типу.
4. Запустить веб-браузер. Составить описание его основных
функций. Открыть несколько вкладок. Узнать версию браузера.
5. Изучить текстовый процессор LibreOffice Writer. Произвести
сравнительный анализ с аналогичным Microsoft Word для Windows.
Создать простейший текстовый документ. Сохранить документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
6. Изучить текстовый процессор LibreOffice Writer. Создать простейший текстовый документ, содержащий таблицы. Сохранить
документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
7. Изучить текстовый процессор LibreOffice Writer. Создать простейший текстовый документ и экспортировать его в PDF. Сохранить
документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
8. Изучить табличный процессор LibreOffice Calc. Составить
простейший документ и экспортировать в PDF. Сохранить
документ
в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
9. Изучить табличный процессор LibreOffice Calc. Составить
простейший документ, содержащий графики и диаграммы. Сохранить
документ в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
10. Изучить средство для создания презентаций LibreOffice
Impress. Составить простейшую презентацию. Сохранить документ
в домашней директории пользователя /home/имя пользователя/.
Требования к отчету
Итоги лабораторной работы необходимо
представить в виде по-
яснений и копий экранов выполнения заданий, описанных в методических указаниях.
46

Отчет должен содержать:
1. Название, цель и задачи лабораторной работы.
2. Краткую теоретическую часть.
3. Описание процесса установки/настройки виртуальной маши-
ны и ОС Linux, сопровождая копиями экранов.
4. Обоснуйте выбор выбранного Вами дистрибутива Linux.
5. Выводы по результатам работы.
Контрольные вопросы и задания
1. Дайте определение понятию виртуализации.
2. Какие есть виды виртуализации? Охарактеризуйте каждый
вид.
3. На какие виды подразделяется виртуализация платформ?
4. Что такое гипервизор?
5. Что такое аппаратная виртуализация?
6. Что такое «виртуальная машина»? Назначение виртуальной
машины.
7. Дайте определение понятию хост-платформа.
8. Какие продукты для виртуализации вы знаете?
9. Что означает GNU GPL?
10. Расскажите про файловую структуру Unix-подобных систем.
11. Дайте определение понятию ISO-образ.
12. Что такое виртуальный жесткий диск?
13. Для чего нужен процессор LibreOffice Calc.
14. Для чего нужен процессор LibreOffice Writer.
15. Что такое проводник файлов Nautilus?
47

Лабораторная работа 6
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДАННЫХ И ТАБЛИЦЫ
РАЗДЕЛОВ ДИСКОВОГО УСТРОЙСТВА
В ОС СЕМЕЙСТВА GNU/LINUX
Цель работы: изучить кроссплатформенных утилит TestDisk
и PhotoRec, предназначенных для восстановления утраченных данных, а также восстановления поврежденной таблицы разделов и перезаписи загрузочного сектора. Утилиты рассматриваются на примере
операционных систем семейства GNU/Linux.
Задачи работы:
1. Ознакомиться с теоретическими сведениями.
2. Выполнить задания 1–3.
4. Продемонстрировать результаты выполнения работы.
5. Подготовить отчет о выполнении лабораторной работы
.
Обеспечивающие средства: персональный компьютер или ноут-
бук с установленной операционной системой Windows XP/7/10.
Краткие теоретические сведения
Введение в блочные устройства
Для начала взглянем на аспекты работы Linux в общем, связанные с дисковой подсистемой, включая файловые системы Linux, разделы и блочные устройства. Как только основные понятия о дисках
и файловых системах будут изучены, приступите к выполнению лабораторной работы.
Рассмотрим блочные устройства. Наиболее известным блочным
устройством можно считать первый диск в системе GNU/Linux, именуемый /dev/sda. И SCSI-, и Serial ATA-диски обозначаются как
/dev/sd*; благодаря фреймворку ядра libata даже IDE-диски обозначаются как /dev/sd*. Если же используется старый фреймворк устройств, первым IDE-диском будет /dev/hda.
Вышеназванные блочные устройства представляют абстрактный
интерфейс к диску. Пользовательские приложения могут использовать их для взаимодействия с диском, не заботясь о том, какой это
диск – IDE, SCSI или ещё какой-либо. Программа просто адресует
пространство на диске как совокупность следующих друг за другом
512-байтных блоков с произвольным доступом.
48

Таблица разделов
Несмотря на то, что теоретически возможно использовать весь
(raw) не разбитый диск для размещения системы GNU/Linux (напри-
мер, при создании btrfs RAID), этого почти никогда не случается
на практике. Вместо этого, блочные устройства (диск) разбивается
на меньшие, более удобные для обращения, блочные устройства.
В системах amd64, они называются разделами. В настоящее время
есть две стандартных технологии разметки дисков: MBR и GPT.
MBR (Master Boot Record, главная загрузочная запись) использует 32-битные идентификаторы для определения начала сектора
и длины раздела, поддерживает три типа разделов: основные, расширенные и логические. Информация о расположении основных разделов хранится в самой главной загрузочной записи – очень небольшом
(обычно 512 байт) месте в самом начале диска. В связи с этим
небольшим размером поддерживаются только четыре основных раздела (например, от /dev/sda1 до /dev/sda4).
Для поддержки большего количества разделов один из основных разделов может быть помечен как расширенный раздел. Этот
раздел может содержать логические разделы (разделы внутри раздела).
GPT (GUID Partition Table, таблица разделов GUID) использует
64-битные идентификаторы разделов. Место, в котором храниться
информация о разделах также гораздо больше, чем 512 байт в MBR.
Это подразумевает, что почти нет никаких ограничений на количество разделов в разбитом с помощью GPT диске. Также предельный
размер раздела гораздо больше (почти 8 ЗБ – да, зеттабайт).
Когда программным интерфейсом системы между операционной системой и прошивкой является UEFI (вместо BIOS), GPT является почти обязательным, так как с MBR будут возникать проблемы
совместимости.
Также GPT использует контрольные суммы и избыточность. Он
содержит контрольные суммы CRC32 для обнаружения ошибок в заголовке и таблице разделов. У GPT есть резервная таблица в конце
диска. Ее можно использовать для восстановления первичной таблицы GPT, которая располагается в начале диска.
В данной лабораторной работе изучается лишь несколько основных утилит:
TestDisk – это бесплатное, с открытым исходным кодом, мультиплатформенное приложение являющиеся одним из самых популярных инструментов для восстановления утраченных данных в систе-
49

мах GNU/Linux. Кроме простого извлечения удаленных файлов он
умеет восстанавливать поврежденную таблицу разделов и перезаписывать загрузочный сектор.
PhotoRec – это программное обеспечение для восстановления
файлов данных, предназначенное для восстановления потерянных
файлов, включая видео, документы и архивы с жёсткого диска,
CD-ROM и потерянных картинок (восстановление фотографий) с карт
памяти цифровых камер. PhotoRec игнорирует файловую систему
и работает с лежащими в основе данными, поэтому она будет работать даже если файловая система медианосителя сильно повреждена
или переформатирована. PhotoRec является программой-компаньоном
для TestDisk.
Для выполнения лабораторной работы также необходимы утилиты, входящие в состав следующих пакетов: util-linux, busybox.
Все действия выполняются в эмуляторе терминала, командная оболочка – Bash.
Подготовка к выполнению заданий:
1. Перейдите в режим суперпользователя:
su или sudo -i
2. Создайте пустой файл размером 100Mib:
dd if=/dev/zero of=rec.img bs=1M count=100
3. Создайте образ дискового устройства в созданном файле:
fdisk rec.img
g // Создание таблицы разделов типа UEFI/GPT (размер сектора принимается за 512 байт)
n // Создание первого раздела:
1 // Назначение номера разделу
2048 // задается начало раздела (номер сектора)
102895 // задается конец раздела (номер сектора)
n // Создание второго раздела:
2 // Назначение номера разделу
103919 // задается начало раздела (номер сектора)
204766 // задается конец раздела (номер сектора)
Просмотрите информацию о создаваемых разделах:
p
Запишите изменения:
w
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
