5.2 Архітектура операційної системи unix
Дворівневу модель системи подано на рис. 5.1.
Рисунок 5.1 – Дворівнева модель UNIX-системи
У центрі розміщено ядро системи (kernel). Ядро безпосередньо взаємодіє з апаратною частиною комп’ютера, ізолюючи прикладні програми від особливостей її архітектури. Ядро має набір послуг, надаваних прикладним програмам. До послуг ядра належать операції введення/виведення (відкриття, читання, записування й керування файлами), створювання й керування процесами, їхньої синхронізації й міжпроцесної взаємодії. Усі додатки запитують послуги ядра за допомогою системних викликів.
Другий рівень становлять додатки та завдання, як системні, які визначають функціональність системи, так і прикладні, які забезпечують користувацький інтерфейс UNIX. Однак, незважаючи на зовнішню різнорідність додатків, схеми їхньої взаємодії з ядром є однакові.
5.3 Функціонування ос unix
5.3.1 Ядро системи
Ядро забезпечує базову функціональність ОС: створює процеси й керує ними, розподілює пам’ять і забезпечує доступ до файлів та периферійних пристроїв.
Взаємодія прикладних завдань з ядром відбувається за допомогою стандартного інтерфейсу системних викликів.
Інтерфейс системних викликів являє собою набір послуг ядра й визначає формат запитів на послуги. Процес запитує послугу за допомогою системного виклику певної процедури ядра, зовні схожого на звичайний виклик бібліотечної функції. Ядро від імені процесу виконує запит – і повертає процесові потрібні дані.
У наведеному прикладі програма відкриває файл, зчитує з нього дані і закриває цей файл. При цьому операція відкриття (open), читання (read) і закриття (close) файла виконуються ядром за запитом завдання, а функції open (2), read (2), close (2) є системними викликами.
main()
{
int fd;
char buf [80];
/*Відкриємо файл–дістанемо надсилання (файловий дескриптор) fd*/
fd=open(“filed”,O_RDONLY);
/*Вводимо до буфера buf 80 символів*/
read (fd,buf, sizeof(buf));
/*Закриємо файл*/
close (fd);
}
Ядро складається з трьох основних підсистем:
файлова підсистема;
підсистема керування процесами та пам’яттю;
підсистема введення/виведення.
5.3.2 Файлова підсистема
Файлова підсистема забезпечує уніфікований інтерфейс доступу до даних, розташованих на дискових накопичувачах, і до периферійних пристроїв. Ті самі функції open (2), read (2), write (2) можуть використовуватися як при зчитуванні запису даних на диск, так і при виведенні тексту на принтер або термінал.
Файлова підсистема контролює права доступу до файла, виконує операції розміщування й вилучання файла, а також виконує запис/читання даних файла. Оскільки більшість прикладних функцій виконується через інтерфейс файлової системи, права доступу до файлів визначають привілей користувача в системі.
Файлова підсистема забезпечує переспрямовування запитів, адресованих периферійним пристроям, котрі збігаються з модулями підсистеми введення/виведення. Внутрішню структура ядра наведено на рис. 5.2.
Рисунок 5.2 — Внутрішня структура ядра UNIX