Потоки данных в UNIX - раздел Образование, ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ, СРЕДЫ И ОБОЛОЧКИ
Так Как Символьные Специальные Файлы Имеют Дело С Символьными...
Так как символьные специальные файлы имеют дело с символьными потоками, а не перемещают блоки данных между памятью и диском, они не пользуются буферным кэшем. Вместо этого в первых версиях системы UNIX каждый драйвер символьного устройства выполнял всю работу, требуемую для данного устройства. Однако с течением времени стало ясно, что многие драйверы, например программы буферизации, управления потоком и сетевые протоколы, дублировали процедуры друг друга. Поэтому для структурирования драйверов символьных устройств и придания им модульности было разработано два решения.
Первое решение, реализованное в системе BSD, основано на структурах данных, присутствующих в классических системах UNIX и называемых С-списками. Каждый С-список представляет собой блок размером до 64 символов плюс счетчик и указатель на следующий блок. Символы, поступающие с терминала или любого другого символьного устройства, буферизируются в цепочках таких блоков. Когда пользовательский процесс считывает данные из /dev/tty (то есть из стандартного входного потока), символы не передаются процессу напрямую из С-списков. Вместо этого они пропускаются через процедуру, расположенную в ядре и называемую дисциплиной линии связи. Дисциплина линии связи работает как фильтр, принимая необработанный поток символов от драйвера терминала, обрабатывая его и формируя то, что называется обработанным символьным потоком. В обработанном потоке выполняются операции локального строкового редактирования (например, удаляются отмененные пользователем символы и строки), а также выполняются другие специальные операции обработки. Обработанный поток передается процессу. Однако если процесс желает воспринимать каждый символ, введенный пользователем, он может принимать необработанный поток, минуя дисциплину линии связи. Вывод работает аналогично, заменяя табуляторы пробелами, добавляя символы-заполнители и т. д. Как и входной поток, выходной символьный поток может быть пропущен через дисциплину линии связи (обработанный режим) или миновать ее (необработанный режим). Необработанный режим особенно полезен при отправке двоичных данных на другие машины по линии последовательной передачи или для графических интерфейсов пользователя. Здесь не требуется никакого преобразования.
Второе решение реализовано в системе System V под названием потоков данных. Потоки данных основаны на возможности динамически соединять процесс пользователя с драйвером, а также динамически, во время исполнения, вставлять модули обработки в поток данных. В некотором смысле поток представляет собой работающий в ядре аналог каналов в пространстве пользователя.
У потока данных всегда есть голова потока у вершины и соединение с драйвером у основания. В поток может быть вставлено столько модулей, сколько необходимо. Обработка может происходить в обоих направлениях, так что каждому модулю может понадобиться одна секция для чтения (из драйвера) и одна секция для записи (в драйвер). Когда процесс пользователя пишет данные в поток, программа в голове потока интерпретирует системный вызов и запаковывает данные в буферы потока, передаваемые от модуля к модулю вниз, при этом каждый модуль выполняет соответствующие преобразования. У каждого модуля есть очередь чтения и очередь записи, так что буферы обрабатываются в правильном порядке. У модулей есть строго определенные интерфейсы, определяемые инфраструктурой потока, что позволяет объединять вместе несвязанные модули.
Важное свойство потоков данных – мультиплексирование. Мультиплексный модуль может взять один поток и расщепить его на несколько потоков или, наоборот, объединить несколько потоков в единый поток.
7.5. Файловые системы UNIX
Все темы данного раздела:
Понятия вычислительного процесса и ресурса
Понятие «вычислительный процесс» (или просто – процесс) является одним из основных при рассмотрении операционных систем. Под
Планирование процессов
Важнейшей частью операционной системы, непосредственно влияющей на функционирование вычислительной машины, является подсистема управления процессами. Для опе
Межпроцессное взаимодействие
Существенное значение имеет возможность взаимодействия процессов между собой. Например, один процесс может передавать данные другому процессу, или несколько процессов могут обрабаты
Понятия потока («нити») и многопоточности
Когда говорят о процессах, то тем самым хотят отметить, что операционная система поддерживает их обособленность: у каждого процесса имеется свое виртуальное адресное пространство,
Управление памятью
Память является важнейшим ресурсом, требующим тщательного управления со стороны операционной системы. Распределению подлежит вся оперативная память, не занятая операционной с
Управление вводом-выводом
Одной из главных функций ОС является управление всеми устройствами ввода-выводаВМ. ОС должна передавать устройствам команды, перехватывать прерывания и обрабатывать
Управление файлами и файловая система
Под файлом обычно понимают набор данных, организованных в виде совокупности записей одинаковой структуры. Для управления этими данными создаются соответству
Управление процессами и ресурсами в автономных многопроцессорных вычислительных машинах
3.1. Реализация операционных систем многопроцессорных вычислительных машин
В предыдущих разделах рассматривались вопросы реализации ОС, функционирующих на а
Планирование и синхронизация в многопроцессорных вычислительных машинах
На однопроцессорной ВМ планирование одномерно. Единственный вопрос, на который должен быть каждый раз получен ответ, – какой процесс должен быть запущен следующим? На мультипроцессо
И ресурсами в многомашинных вычислительных системах
Одним из эффективнейших направлений развития вычислитель-ной техники стало построение так называемых многомашинных вычислительных систем (далее – ММВС
Понятия сетевой и распределенной операционных систем
Операционные системы ММВС распределенного типа (то есть распределенных вычислительных систем – вычислительных сетей) обычно называют «сетевыми ОС». В
Операционных систем
Наиболее удачным (по современным меркам) способом, с помощью которого распределенная система может достичь определенного уровня однородности, несмотря на различие аппаратного обесп
Основные принципы построения операционных систем
Одним из наиболее важных принципов построения ОС является принцип модульности. Под модулемоперационной системы в общем случае понимают функционально законченный элеме
Операционных систем
Для удовлетворения жестких требований, предъявляемых к современной ОС, большое значение имеет ее структурное построение. Операционные системы прошли длительный путь развития от монолитных систем до
Принципы построения системных и прикладных программных интерфейсов
Операционная система всегда выступает как интерфейс между аппаратурой машины и пользователем с его задачами. Под интерфейсами операционных систем понимают специальные системн
Операционные системы разных этапов разработки вычислительных машин
Зарождение прообразов операционных систем в современном их толковании относят к периоду разработки в середине 1950-х годов вычислительных машин на полупроводниковой элементной базе (так называемого
Операционных систем UNIX
История операционной системы UNIX началась в 1969 году с совместного проекта Массачусетского технологического института, исследовательской лаборатории Bell Labs и корпорации General
Операционных систем семейства Windows
Особое значение в истории и сегодняшнем дне операционных систем имеет семейство продуктов Windows корпорации Microsoft как наиболее популярных ОС для персональных компьютеров и сете
Общие представления
Операционная система UNIX представляет собой интерактивную систему, разработанную для одновременной поддержки нескольких процессов и нескольких пользователей. Она была разработана программистами и
Интерфейсы системы UNIX
Операционную систему UNIX можно рассматривать в виде некоторой пирамиды. У основания пирамиды располагается аппаратное обеспечение, состоящее из центрального процессора, памяти, дисков, терминалов
Оболочка и утилиты системы UNIX
У многих версий системы UNIX имеется графический интерфейс пользователя, схожий с популярными интерфейсами, примененными на компьютере Macintosh и впоследствии в системе Windows. Однако истинные пр
Структура ядра системы UNIX
Нижний уровень ядра состоит из драйверов устройств и процедуры диспетчеризации процессов. Все драйверы системы UNIX делятся на два класса: драйверы символьных устройств и драйверы
Реализация процессов в UNIX
У каждого процесса в системе UNIX есть пользовательская часть, в которой работает программа пользователя. Однако когда один из потоков обращается к системному вызову, происходит эму
Планирование в системе UNIX
Поскольку UNIX всегда была многозадачной системой, ее алгоритм планирования с самого начала развития системы разрабатывался так, чтобы обеспечить хорошую реакцию в интерактивных пр
Реализация управления памятью в UNIX
До версии 3BSD большинство систем UNIX основывались на свопинге (подкачке), работавшем следующим образом. Когда загружалось больше процессов, чем могло поместиться в памяти,
Реализация ввода-вывода в системе UNIX
Ввод-вывод в операционной системе UNIX реализуется набором драйверов устройств, по одному для каждого типа устройств. Функция драйвера заключается в изолировании остальной части си
Реализация файловой системы Berkeley Fast
Приведенное выше описание объясняет принципы работы классической файловой системы UNIX. Теперь познакомимся с усовершенствованиями этой системы, реализованными в версии Berkeley. Во-первых, были р
Реализация файловой системы Linux
Изначально в операционной системе Linux использовалась файловая система операционной системы MINIX. Однако в системе MINIX длина имен файлов ограничивалась 14 символами (для совместимости с UNIX
Реализация файловой системы NFS
Файловая система NFS (Network File System – сетевая файловая система) корпорации Sun Microsystems, использующуюся на всех современных системах UNIX (а также на некоторых не-UNIX системах) для объе
Реализация безопасности в UNIX
Когда пользователь входит в систему, программа регистрации login (которая является SETUID root) запрашивает у пользователя его имя и пароль. Затем она хэширует пароль и ищет его в файле пар
Структура системы
Операционная система Windows 2000 состоит из двух основных частей: самой операционной системы, работающей в режиме ядра, и подсистем окружения, работающих в режиме пользователя. Ядро является тра
Реализация объектов
Объекты представляют собой, вероятно, самое важное понятие операционной системы Windows 2000. Они предоставляют однородный и непротиворечивый интерфейс ко всем системным ресурсам
Подсистемы окружения
Итак, операционная система Windows 2000 состоит из компонентов, работающих в режиме ядра, и компонентов, работающих в режиме пользователя. Выше были рассмотрены компоненты, работающие в режиме ядра
Межпроцессное взаимодействие
Для общения друг с другом потоки могут использовать широкий спектр возможностей, включая каналы, именованные каналы, почтовые ящики, вызов удаленной процедуры и совместно используе
Реализация процессов и потоков
Процессы и потоки имеют большее значение и являются более сложными, чем задания и волокна. Процесс создается другим процессом при помощи вызова интерфейса Win32 CreateProcess. Это
Загрузка Windows 2000
Прежде чем операционная система Windows 2000 сможет начать работу, она должна загрузиться. Процесс загрузки создает начальные процессы. С точки зрения аппаратного обеспечения, проц
Реализация управления памятью
В операционной системе Windows 2000 поддерживается подгружаемое по требованию одинарное линейное 4-гигабайтное адресное пространство для каждого процесса. Сегментация в любой форме не поддерживает
Реализация ввода-вывода в Windows 2000
Основная функция менеджера ввода-вывода заключается в создании каркаса, в котором могут работать различные устройства ввода-вывода. Структуру каркаса образуют набор независимых от
Файловые системы типа FAT
Операционная система Windows 2000 кроме новой файловой системы NTFS, разработанной специально для Windows NT, поддерживает несколько устаревших файловых систем типа FAT операционной системы MS-DOS.
Файловая система типа NTFS
Система NTFS (New Technology File System – файловая система новой технологии) представляет собой новую сложную файловую систему, разработанную специально для Windows NT и перенесен
Реализация защиты в Windows 2000
Защита в автономной системе Windows 2000 реализуется при помощи нескольких компонентов. Регистрацией в системе управляет программа winlogon, а аутентификацией занимаются I
Библиографический список
1. Андреев А. Г. и др. Microsoft Windows 2000 Server и Professio-nal / Под общ. ред. А.Н. Чекмарева и Д.Б. Вишнякова. – СПб.: БХВ – Петербург, 2001. – 1056 с.: ил.
2. Андр
Новости и инфо для студентов