Основы организации операционной системы Unix

 

UNIX — семейство переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем.

Некоторые отличительные признаки UNIX-систем включают в себя:

-использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой;

-широкое применение утилит, запускаемых в командной строке;

-взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства — терминала;

-представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессового взаимодействия как файлов;

-использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

В настоящее время UNIX используются в основном на серверах, а также как встроенные системы для различного оборудования. На рынке ОС для рабочих станций и домашнего применения лидером является Microsoft Windows, UNIX занимает только второе (Mac OS X), третье (GNU/Linux) и многие последующие места.

UNIX-системы имеют большую историческую важность, поскольку благодаря им распространились некоторые популярные сегодня концепции и подходы в области ОС и программного обеспечения. Также, в ходе разработки Unix-систем был создан язык Си.

Особенности UNIX, отличающие данное семейство от других ОС приведены ниже.

- Файловая система древовидная, чувствительная к регистру символов в именах, очень слабые ограничения на длину имён и пути.

- Нет поддержки структурированных файлов ядром ОС, на уровне системных вызовов файл есть поток байт.

- Командная строка находится в адресном пространстве запускаемого процесса, а не извлекается системным вызовом из процесса интерпретатора команд (как это происходит, например, в RSX-11).

- Понятие «переменных окружения».

- Запуск процессов вызовом fork(), то есть возможность клонирования текущего процесса со всем состоянием.

- Понятия stdin/stdout/stderr.

- Ввод/вывод только через дескрипторы файлов.

- Традиционно крайне слабая поддержка асинхронного ввода/вывода, по сравнению с VMS и Windows NT.

- Интерпретатор команд есть обыкновенное приложение, общающееся с ядром обыкновенными системными вызовами (в RSX-11 и VMS интерпретатор команд выполнялся как специальное приложение, специальным образом размещенное в памяти, пользующееся специальными системными вызовами, поддерживались также системные вызовы, дающие возможность приложению обращаться к своему родительскому интерпретатору команд).

- Команда командной строки есть не более чем имя файла программы, не требуется специальная регистрация и специальная разработка программ как команд (что являлось обычной практикой в RSX-11, RT-11).

- Не принят подход с программой, задающей пользователю вопросы о режимах своей работы, вместо этого используются параметры командной строки (в VMS, RSX-11, RT-11 программы работали также с командной строкой, но при её отсутствии выдавали запрос на ввод параметров).

- Пространство имён устройств на диске в каталоге /dev, поддающееся управлению администратором, в отличие от подхода Windows, где это пространство имен размещается в памяти ядра, и администрирование этого пространства (например, задание прав доступа) крайне затруднено из-за отсутствия его постоянного хранения на дисках (строится каждый раз при загрузке).

- Широкое использование текстовых файлов для хранения настроек, в отличие от двоичной базы данных настроек, как, например, в Windows

Широкое использование утилит обработки текста для выполнения повседневных задач под управлением скриптов.

- «Раскрутка» ОС после загрузки ядра путём исполнения скриптов стандартным интерпретатором команд.

- Широкое использование конвейеров (pipe).

- Все процессы, кроме init, равны между собой, не бывает «специальных процессов».

- Адресное пространство делится на глобальное для всех процессов ядро и на локальную для процесса части, нет «групповой» части адресного пространства, как в VMS и Windows NT, как и возможности загрузки туда кода и его исполнения там.

- Использование двух уровней привилегий процессора вместо четырёх в VMS.

- Отказ от использования оверлеев в пользу деления программы на несколько программ поменьше, общающихся через конвейеры или временные файлы.

- Отсутствие APC и аналогов, то есть произвольных (а не жестко перечисленных в стандартном множестве) сигналов, не доставляемых до явного пожелания процесса их получить (Windows, VMS).

- Концепция сигнала уникальна для UNIX, и крайне сложна в переносе на другие ОС, такие, как Windows.

44) Базовая файловая системы System V. Основные элементы структуры s5fs.

Ф.с. систем5 можно разделить на:

1. системную часть

2. область данных(разбита на блоки по 512б)

 

Системная часть:

1. Суперблок (superblock). Содержит общую информацию о файловой

системе, например, об ее архитектуре, общем числе блоков и индексных

дескрипторов, или метаданных (inode).

 

2. Массив индексных дескрипторов (ilist). Содержит метаданные всех наборов данных файловой системы.

Файловая система s5fs имеет ограничение по числу файлов,

которые могут храниться в ней, независимо от размера этих файлов.

 

3. Блоки хранения данных. Данные обычных файлов и каталогов хранятся

в блоках. Блоки хранения данных занимают большую часть дискового раздела, и их число определяет максимальный суммарный объем файлов данной файловой системы. Размер

блока кратен 512 байтам

 

Суперблок содержит следующую информацию:

1. Тип файловой системы (s_type)

2. Размер файловой системы в логических блоках, включая сам суперблок,

ilist и блоки хранения данных (s_fsize)

3. Размер массива индексных дескрипторов (s_isize)

4. Число свободных блоков, доступных для размещения (s_tfree)

5. Число свободных inode, доступных для размещения (s_tinode)

6. Флаги (флаг модификации sfmod, флаг режима монтирования

s_fronly)

7. Размер логического блока (512, 1024, 2048)

8. Список номеров свободных inode

9. Список адресов свободных блоков

 

4. Индексный дескриптор. Основные поля дискового inode следующие:

 

1 Тип файла, дополнительные атрибуты выполнения и права

доступа.

2 Число ссылок на файл, т. е. количество имен, которые имеет

файл в файловой системе.

3 Идентификаторы владельца-пользователя и владельца-

группы.

4 Размер файла в байтах. Для специальных файлов это поле

содержит старший и младший номера устройства.

4 Время последнего доступа к файлу.

6 Время последней модификации.

7 Время последней модификации inode (кроме модификации полей di_atime, di_mtime).

8 Массив адресов дисковых блоков хранения данных.