- •Классификация, критерии оценки и структура ос.
- •Критерии оценки ос
- •Надежность
- •Эффективность
- •Удобство
- •Масштабируемость
- •Способность к развитию
- •Мобильность
- •Основные функции и структура ос
- •Классификация и архитектура внешних устройств. Классификация периферийных устройств и их архитектура
- •Способы организации ввода/вывода. Синхронный и асинхронный ввод/вывод. Архитектура подсистемы ввода/вывода
- •Ввод/вывод по опросу и по прерываниям
- •Активное и пассивное ожидание
- •Синхронный и асинхронный ввод/вывод
- •Буферизация и кэширование.
- •Сглаживание неравномерности скоростей процессов
- •Распараллеливание ввода и обработки
- •Согласование размеров логической и физической записи
- •Редактирование при интерактивном вводе
- •Кэширование дисков
- •Опережающее чтение.
- •Драйверы устройств. Типовая структура драйвера.
- •Уровни доступа к устройствам в ms-dos. Драйверы устройств ms-dos.
- •Драйверы устройств в ms-dos
- •Управление символьными устройствами в ms-dos. (На примере клавиатуры) Управление символьными устройствами
- •Управление блочными устройствами в ms-dos. (Структура диска) Управление блочными устройствами Структура диска
- •Разделы и логические тома
- •Управление устройствами в Windows и unix. Управление устройствами в Windows Драйверы устройств в Windows
- •Управление устройствами в unix Драйверы устройств в unix
- •Устройство как специальный файл
- •Характеристики файлов и архитектура файловых систем.
- •Размещение файлов.
- •Разделение файлов между процессами. Разделение файлов между процессами
- •Файловая система fat. Структуры данных на диске, создание и удаление файлов. Файловая система fat и управление данными в ms-dos Общая характеристика системы fat
- •Структуры данных на диске
- •Создание и удаление файла
- •Работа с файлами в ms-dos. Хэндлы. Внутренние структуры данных подсистемы управления данными (sft, jft). Работа с файлами в ms-dos. Системные функции.
- •Доступ к данным
- •Структуры данных в памяти
- •Архитектура файловой системы unix.
- •Жесткие и символические связи
- •Монтируемые тома
- •Типы и атрибуты файлов
- •Управление доступом к файлам в unix. Управление доступом
- •Структуры данных файловой системы unix.
- •Развитие файловых систем unix. Развитие файловых систем unix
- •Особенности файловой системы ntfs. Особенности файловой системы ntfs
- •Структуры дисковых данных
- •Главная таблица файлов
- •Атрибуты файла
- •Доступ к данным в Windows. Доступ к данным
- •Защита данных в Windows. Защита данных
- •Аутентификация пользователя
- •Дескриптор защиты
- •Процессы и ресурсы. Квазипараллельное выполнение процессов. Понятия процесса и ресурса
- •Квазипараллельное выполнение процессов
- •Состояния процесса. Состояния процесса
- •Вытесняющая и невытесняющая многозадачность. Вытесняющая и невытесняющая многозадачность
- •Дескриптор и контекст процесса. Реентерабельность системных функций. Дескриптор и контекст процесса
- •Реентерабельность системных функций
- •Дисциплины диспетчеризации и приоритеты процессов. Дисциплины диспетчеризации и приоритеты процессов
- •Изоляция и взаимодействие процессов. Проблема взаимного исключения. Изоляция процессов и их взаимодействие
- •Проблема взаимного исключения процессов
- •Двоичные семафоры Дейкстры. Средства взаимодействия процессов. Двоичные семафоры Дейкстры
- •Средства взаимодействия процессов
- •Целочисленные семафоры
- •Семафоры с множественным ожиданием
- •Сигналы
- •Сообщения
- •Общая память
- •Программные каналы
- •Проблема тупиков. Проблема тупиков
- •Процессы и нити в Windows.
- •Планировщик процессов в Windows. Планировщик Windows
- •Синхронизация нитей и функции ожидания в Windows. Синхронизация нитей. Способы синхронизации.
- •Объекты синхронизации и функции ожидания
- •Объекты синхронизации в Windows. Критические секции. Типы объектов синхронизации
- •Критические секции
- •Механизм обмена сообщениями в Windows.
- •Жизненный цикл процесса в unix. Группы процессов. Жизненный цикл процесса
- •Группы процессов
- •Программные каналы
- •Сигналы
- •Интерпретатор команд shell
- •Виртуальные и физические адреса
- •Распределение памяти без использования виртуальных адресов Настройка адресов
- •Распределение с фиксированными разделами
- •Распределение с динамическими разделами
- •40. Сегментная и страничная организация памяти. Сегментная организация памяти
- •Страничная организация памяти
- •Управление памятью в Windows Структура адресного пространства
- •Регионы
- •Отображение исполняемых файлов
- •Файлы, отображаемые на память
- •Стеки и кучи
Разделение файлов между процессами. Разделение файлов между процессами
В многозадачных ОС, а также в сетевых системах, возможна ситуация, когда два или более процессов пытаются одновременно использовать один и тот же файл. Например, два пользователя могут одновременно работать с одной базой данных. Будем предполагать, что с правами доступа все в порядке, каждый процесс в отдельности имеет право читать и записывать файл. Вопрос в том, можно ли разрешить одновременную работу, не приведет ли это к нарушению целостности данных.
Может привести. Если один процесс обновляет данные в файле, а другой в это время пытается читать эти же данные, то он может прочесть частично обновленные данные. Еще опаснее, когда два процесса пытаются одновременно изменить одни и те же данные. В этом случае трудно даже предсказать, что в результате будет сохранено в файле.
В принципе, всегда безопасными являются лишь два крайних случая:
только один процесс работает с файлом, выполняя чтение и запись;
с файлом работает произвольное число процессов, но все они выполняют только чтение.
ОС могла бы обеспечить безопасный доступ, разрешая процессу открывать файл только в этих двух случаях, т.е. если файл не открыт еще ни одним другим процессом либо если файл открыт кем-то только для чтения и данный процесс тоже открывает его для чтения. Однако такая суровость в ряде случаев существенно снизила бы производительность системы. Скажем, много пользователей хотели бы одновременно работать с одной базой данных. И в этом нет ничего плохого, пока они работают с разными записями базы. Опасность возникает только при одновременной работе с одной и той же записью. Но ОС не может сама отследить ситуацию так подробно, это может сделать программа, управляющая базой данных. Ввиду подобных ситуаций, большинство ОС позволяют программам процессов самим определять, допустим ли совместный доступ в различных конкретных ситуациях.
Типичное решение заключается в следующем. Прикладная программа, вызывая системную функцию открытия файла, указывает два дополнительных параметра: режим доступа и режим разделения.
Режим доступа определяет, какие операции сам процесс собирается выполнять с файлом. Обычно различают доступ «только для чтения», «только для записи», «для чтения и записи».
Режим разделения определяет, какие операции данный процесс готов разрешить другим процессам, которые захотят открыть тот же файл. Примерный набор режимов разделения — «запрет записи», «запрет чтения», «запрет чтения и записи» и «без запретов».
Первый процесс, открывающий файл, устанавливает по своему усмотрению режимы доступа и разделения. Когда второй процесс пытается открыть тот же файл, ОС проверяет два условия:
режим доступа второго процесса не должен противоречить режиму разделения, установленному первым процессом;
режим разделения, запрашиваемый вторым процессом, не должен запрещать тот режим доступа, который уже установил для себя первый процесс.
В случае нарушения одного из этих условий система не открывает файл для второго процесса, функция открытия файла возвращает ошибку. Если же условия соблюдены, система открывает файл для второго процесса, как бы снимая с себя ответственность за последствия: вы этого хотели — получите.
До сих пор речь шла только о поведении процессов и системы при открытии файла. Однако это не полностью решает проблему. Вернемся к примеру с базой данных. Пусть соответствующий файл открыт несколькими процессами. Когда один из процессов приступает к работе с конкретной записью, он должен иметь возможность временно запретить или ограничить доступ других процессов к этой же записи. Для этой цели служит блокировка процессом фрагментов файла.
Для установления блокировки процесс вызывает соответствующую системную функцию, указывая начало блокируемого фрагмента и его размер. Если другой процесс после этого попытается прочитать или записать данные, хотя бы частично попадающие в заблокированный фрагмент, то либо функция чтения (записи) выдаст ошибку, либо процессу придется ждать снятия блокировки. Как правило, блокировка устанавливается на как можно меньший интервал времени, чтобы не снижать производительность системы.
Описанный выше тип блокировки называется эксклюзивной или исключительной блокировкой: процесс разрешает себе и чтение, и запись, а другим процессам временно запрещает то и другое. Некоторые системы допускают также кооперативную (не исключительную) блокировку: устанавливая ее, процесс запрещает только запись всем процессам, в том числе и себе самому, в то время как чтение остается разрешенным для всех.