32.4. Концепция виртуальной операционной системы.

Появление концепции виртуального ресурса ивиртуальной вычислительной машины (ВМ) позволили существенно продвинуть развитие ОС не только в планеунификации ихконцептуальной основы иархитектурной организации, но и в планеповышения их эффективности при условии совмещения различных режимов обработки информации(пакетного идиалогового). Как обобщение традиционной ЭВМ конфигурациявиртуальной ВМ (ВВМ) включаетвиртуальные основные ресурсы (память, процессор, каналы и устройства ввода/вывода, консоль системы). При этом каждыйвиртуальный ресурс моделируется на соответствующемреальном ресурсе с учетом его специфики. Так,виртуальный процессор моделируетсянереальном ЦП путем выделения первомуквантов времени(режим квантования);виртуальная память моделируетсяреальной ОП на основе механизмовдинамического преобразования адресов (такой подход использовался и ранее в ОС свиртуальной памятью);виртуальные каналы ввода/вывода моделируютсяреальными каналами либо на основе разделения вторых, либо их распределения для ВВМ; подобный подход используется и длявиртуальных устройств ввода/вывода;виртуальная консоль использует либо консольреальной ЭВМ, либолокальные и/илиудаленные терминалы.

С учетом сказанного виртуальная ОС обслуживает нескольковиртуальных процессов Пк (к=1,…,m) в качестве которых(в свою очередь) могут выступать отдельные OCt(t=l, ..., d) свиртуальными ресурсами (рис.32.3).Таким образом, ВВМ функциональноэквивалентна реальной ВС, моделируясь навторой программно посредством виртуальной ОС; принцип организации виртуальной ОС позволяет на одной и той жереальной ЭВМ моделировать несколько ЭВМ со своими ОС (например ОСпакетного идиалогового режимов и др., а также отдельныевиртуальные процессы, т. е. процессы, использующиевиртуальные ресурсы). Концепция виртуальной ОС обеспечивает новыйуровень мультипрограммной обработки информации, когда каждому пользователю предоставляется отдельная ВМ с собственнойоперационной средой на физических ресурсах одной и той же ВС.

Использование концепции ВВМ и виртуальной ОС позволяет эффективно решать целый ряд существенных проблем, возникающих у традиционной организации ОС:

— обеспечение высокого уровня реального мультипрограммирования;

— существенное расширение вычислительных ресурсов для пользователя;

— возможность одновременного выполнения различных ОС и других процессов;

— существенное упрощение управляющей части операционной системы.

Рис.32.3.

Примером виртуальной ОС может служить система CMS для IBM/370 с виртуальным ядромVM/370, обеспечивающим ВВМ на моделяхIBM/370. Данная система явилась дальнейшим существенным развитием первойОС, реализующей ВВМ,СР67; функционируя на ЭВМ IBM360/67, она выступала по отношению к пользователю как ВВМ IBM модели360/65 с устройствами ввода/вывода. Виртуальная ОСCMS обеспечивает выполнение только одноговиртуального процесса и достаточно слабую защиту от влияния других процессов; предполагается, что все ресурсы ЭВМ предоставляются отдельному пользователю. Для каждого пользователя, подсоединяющегося к ВС под управлениемVM/370, создается отдельная ВВМ. Ееконсоль отображается на терминал пользователя и вводом через нее команд предоставляется возможность работы с выделенной пользователю ВВМ. Концепция ВВМ лежит в основе целого ряда коммерческих виртуальных ОС, напримерVM/CMS фирмы IBM иVAX/VM фирмыDEC.