- •Часть 1
- •В.Г.Олифер, н.А.Олифер. Сетевые операционные системы. Учебное пособие.-сПб.:бхв-Петербург, 2006.-536с.
- •В.А.Шеховцов. Операційні системи. Підручник .-к.:Виканавча група внv. 2005. 576с.
- •Столлингс в. Операционные системы. М.: Вильямс, 2001. -672с. Оглавление
- •Раздел 1 введение
- •1.1. Понятие операционной системы, ее назначение и функции
- •1.1.1. Понятие операционной системы
- •1.1.2. Назначение операционной системы
- •1.1.3. Операционная система как расширеная машина
- •1.1.4. Операционная система как распределитель ресурсов
- •1.2. История развития операционных систем
- •1.3. Классификация современных операционных систем
- •1.4. Функциональные компоненты операционных систем
- •1.4.1. Управление процессами и потоками
- •1.4.2. Управление памятью
- •1.4.3. Управление вводом-выводом
- •1.4.4. Управление файлами и файловые системы
- •1.4.5. Сетевая поддержка
- •1.4.6. Безопасность данных
- •1.4.7. Интерфейс пользователя
- •Раздел 2
- •2.1. Базовые понятия архитектуры операционных систем
- •2.2. Реализация архитектуры операционных систем
- •2.2.1. Монолитные системы
- •2.2.2. Многоуровневые системы
- •2.2.3. Системы с микроядром
- •2.2.4. Концепция виртуальных машин
- •2.3. Операционная система и ее окружение
- •2.3.1. Взаимодействие ос и аппаратного обеспечения
- •2.3.2. Взаимодействие ос и выполняемого программой
- •2.4. Особенности архитектур
- •Раздел 3
- •3.1. Базовые понятия процессов и потоков
- •3.1.1. Процессы и потоки в современных ос
- •3.1.2. Модели процессов и потоков
- •3.1.3. Составные элементы процессов и потоков
- •3.2. Многопотоковость и ее реализация
- •3.2.1. Понятие параллелизма
- •3.2.2. Виды параллелизма
- •3.2.3. Преимущества и недостатки многопотоковости
- •3.2.4. Способы реализации модели потоков
- •3.2.5 Состояния процессов и потоков
- •3.3 Описание процессов и потоков
- •3.3.1. Управляющие блоки процессов и потоков
- •3.3.2. Образы процесса и потока
- •3.4. Переключение контекста и обработка прерываний
- •3.4.1. Организация переключения контекста
- •3.4.2. Обработка прерываний
- •3.5 Создание и завершение процессов и потоков
- •3.5.1 Создание процессов
- •3.5.2. Иерархия процессов
- •3.5.3. Управление адресным пространством во время создания процессов
- •3.5.4. Особенности завершения процессов
- •3.5.5. Синхронное и асинхронное выполнение процессов
- •3.5.6. Создание и завершение потоков
- •3.6 Управление потоками в Linux
- •3.6.1. Базовая поддержка многотопотоковости
- •3.6.2. Особенности новой реализации многопоточности в ядре Linux
- •3.6.3. Потоки ядра Linux
- •3.7 Управление процессами в Windows хр
- •3.7.1. Составные элементы процесса
- •3.7.2. Структуры данных процесса
- •3.7.3. Создание процессов
- •3.7.4. Завершение процессов
- •3.7.5. Процессы и ресурсы. Таблица объектов процесса
- •3.8 Управление потоками в Windows хр
- •3.8.1. Составные элементы потока
- •3.8.2. Структуры данных потока
- •3.8.3. Создание потоков
- •Раздел 4
- •4.1. Виды межпроцесорного взаимодействия
- •4.1.1. Методы распределения памяти
- •4.1.2. Методы передачи сообщений
- •4.1.3. Технология отображаемой памяти
- •4.1.4. Особенности межпроцесорного взаимодействия
- •4.2. Базовые механизмы межпроцессового взаимодействия
- •4.2.1. Межпроцессовое взаимодействие на базе общей памяти
- •4.2.2. Основы передачи сообщений
- •4.2.3. Технологии передачи сообщений
- •Глава 5
- •5.1 Функции ос по управлению памятью
- •5.2 Типы адресов
- •5.3 Алгоритмы распределения памяти
- •5.3.1 Распределение памяти фиксированными разделами
- •5.3.2 Распределение памяти динамическими разделами
- •5.3.3 Перемещаемые разделы
- •5.4 Свопинг и виртуальная память
- •5.4.1 Страничное распределение
- •5.4.2 Сегментное распределение
- •5.4.3 Сегментно-страничное распределение
- •5.5 Разделяемые сегменты памяти
- •5.6 Кэширование данных
- •5.6.1 Иерархия запоминающих устройств
- •5.6.3 Принцип действия кэш-памяти
- •5.6.4 Проблема согласования данных
- •5.6.5 Способы отображения основной памяти на кэш
- •5.6.6 Схемы выполнения запросов в системах с кэш-памятью
- •Раздел 6 Логическая и физическая организация файловой системы
- •6.1 Логическая организация файловой системы
- •6.1.1 Цели и задачи файловой системы
- •5.1.2 Типы файлов
- •5.1.3 Иерархическая структура файловой системы
- •5.1.4 Имена файлов
- •5.1.5 Монтирование
- •5.1.6 Атрибуты файлов
- •5.1.7 Логическая организация файла
- •5.2 Физическая организация файловой системы
- •5.2.1 Диски, разделы, секторы, кластеры
- •5.2.2 Физическая организация и адресация файла
- •5.2.3 Физическая организация fat
- •5.2.4 Физическая организация ntfs
3.7.2. Структуры данных процесса
Рассмотрим структуры данных, связанные с процессом в Windows ХР. Укажем, что в работе с этими структурами система использует объектную модель. Для исполнительной системы Windows ХР каждый процесс изображает объектом-процессом исполнительной системы (executive process object); его также называют управляющим блоком процеса (ехесutive process block, EPROCESS). Для ядра системы процесс изображают объектом-процессом ядра (kernel process object), который называют блоком процеса ядра (process kernel block, KPROCESS).
В режиме пользователя доступным является блок окружения процеса (process environment block, PEB), который находится в адресном пространстве этого процесса.
Рассмотрим структуры данных процесса подробнее. Укажем, что EPROCESS и KPROCESS, в отличие от РЕВ, доступные только из привилегированного режима.
Управляющий блок процесса содержит такие основные элементы:
-
блок процесса ядра (КРROCESS);
-
идентификационную информацию;
-
информацию об адресном пространстве процесса;
-
информацию о ресурсах, доступных процессу, и ограничение на использование этих ресурсов;
-
блок окружения процесса (РЕВ);
-
информацию для подсистемы безопасности.
К идентификационной информации принадлежат:
-
идентификатор процесса (ріd);
-
идентификатор процесса, который создал этот процесс (несмотря на то, что Windows ХР не поддерживает отношения «предок-потомок» автоматически, они могут быть заданы программным путем, т.е. потомок может сам назначить себе предка, задав этот идентификатор);
-
имя загруженного программного файла.
Блок процесса ядра содержит всю информацию, которая принадлежит к потокам этого процесса:
-
указатель на цепочку блоков потоков ядра, где каждый блок отвечает потоку;
♦ базовую информацию, необходимую ядру системы для планирования потоков.
Блок окружение процесса содержит информацию о процессе, которая предназначена для доступа из режима пользователя:
-
начальный адрес участка памяти, куда загрузился программный файл;
-
указатель на динамический участок памяти, доступный процессу.
Эту информацию может использовать загрузчик программ или процесс подсистемы Win32.
3.7.3. Создание процессов
В Win32 АРI принята модель запуска приложения с помощью одного вызова, который создает адресное пространство процесса и загружает у него выполняемый файл.
Отдельно функциональность exec() и fork() в этом АРI не реализована.
Такой вызов реализует функция CreateProcess(). Она не является системным вызовом ОС - это библиотечная функция Win32 АРI, реализованная во всех Win32-совместных системах.
Укажем, что системные вызовы UNIX/POSIX нуждаются в меньшем количестве параметров (как уже отмечалось, folk() не использует ни одного параметра, а exec() - использует три параметра).
Приведем основные шаги создания нового процесса с использованием функции CreateProcess().
1. Открывают выполняемый файл, где его имя задано как параметр. При этом ОС определяет, к какой подсистеме среды он принадлежит. Если это выполняемый файл Win32, то его используют прямо , для других подсистем отыскивают необходимый файл поддержки (например, процесс подсистемы POSIX для POSIX-систем).
2. Создают объект-процесс в исполнительной системе Windows ХР. При этом выполняют такие действия:
а) создают и инициализируют структуры данных процесса (блоки EPROCESS, KPROCESS, РЕВ);
б) создают начальное адресное пространство процесса;
в) блок процесса помещают в конец списка активных процессов, которые поддерживает система.
-
Создают начальный поток процесса.
-
После создания начального потока подсистеме Win32 сообщают о новом процессе и его начальном потоке. Это сообщение содержит их дескрипторы (handles) - уникальные числовые значения, которые идентифицируют процесс и поток для средств режима пользователя. Подсистема Win32 выполняет ряд действий после получения этого сообщения (например, задает приоритет по умолчанию) и помещает дескрипторы в свои собственные таблицы процессов и потоков.
-
После посылки сообщения начинают выполнение начального потока (если он не был задан с флажком отложенного выполнения).
-
Завершают инициализацию адресного пространства процесса (например, загружают необходимые динамические библиотеки), после чего начинают выполнения загруженного программного кода.