Unix, базовые принципы и особенности

Unix,базовые принципы и особенности Что входит в ядро Что находится в оперативной памяти Средства экономии памяти. Виртуальная память Файловая система Unix Внутренняя структура файловой системы Unix Формат индексного описателя файла Все системные действия выполняет ядро операционной системы Unix. Ядро -обычный выполняемый файл, расположен в файле unix или stand unix или vmunixили vmlinuz в зависимости от конкретной реализации . Можете посмотреть размерэтого файла - не маленький.При начальной загрузке системы ядро целикомзагружается в оперативную память, и в дальнейшем резидентно находится в ней,выполняя все необходимые работы.

Что входит в ядро. ДРАЙВЕРЫ УСТРОЙСТВ. И тех, которые есть, и тех, которых нет, но могут быть,а так же и такие, которые никогда вам не понадобятся. УПРАВЛЯЮЩИЕ ПОДПРОГРАММЫ части кода, ответственные за обеспечение работыпользовательских программ - разделение времени и прочих ресурсов системы.СЛУЖЕБНЫЕ ТАБЛИЦЫ И ДАННЫЕ ЯДРА таблицы текущих процессов, открытых файлов,управляющие структуры СИСТЕМНЫЕ ВЫЗОВЫ. То, что MS-DOSе называется 21 прерывание -можно считать некоторой аналогией пародией на системные вызовы.

С точки зренияпрограммиста это обычная си-шная функция, только выполняет онасистемно-зависимые действия, например прочитать данные из файла, установитьсетевое соединение, создать каталог, и т.д. и т.п. Все системные вызовы авсего их более 1500 штук вкомпилированы в тело ядра unix. Пользовательскиепрограммы, вызывающие функции, являющиеся системными вызовами, на самом делесодержат только jump ы на соответствующие адреса памяти в ядре. Впользовательскую программу системные вызовы не влинковываются.

Что находится в оперативной памяти. ЯДРО ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ. БУФЕРНЫЙ КЭШ. Часть оперативной памяти резервируется под кэширование чтенияи записи на диск. Любая операция чтения с диска приводит к тому, чтопрочитанные с блоки помещаются в буферный кэш, а из него уже передаютсязапросившим данные программам.Если блок попал в кэш, то все последующиеобращения к нему будут получать образ блока из кэша, причем не зависимо, оттого - та же самая программа, обращается к блоку, или какая-либо другая.

Кэшируется так же и запись на диск, опять же, разделяемая между всемивыполняемыми программами. ПРОЦЕССЫ. Процессом в Unix е называется выполняющаяся программа Средства экономии памяти. Виртуальная память.РЕЕНТЕРАБЕЛЬНОСТЬ КОДА. Когда одна и та же программа выполняемый файл запущена в нескольких экземплярах, то в оперативную память загружается толькоодна копия выполняемого ассемблерного кода на всех. Каждый выполняемый процессиспользует один и тот же текст программы, просто у каждого процесса имеетсясвой собственный указатель на текущий оператор.

РАЗДЕЛЯЕМЫЕ БИБЛИОТЕКИ. В Windows есть похожее понятие DLL - динамическиподгружаемая библиотека . Некоторое количество часто выполняемых функций напримерprintf, да и много других оформляется в виде специальным образомподготовленной библиотеки SHARED LIBRARY . При компиляции программы,использующей разделяемые библиотеки, эти функции не линкуются внутрь кодапрограммы.

Они выдергиваются из библиотеки на стадии выполненияпрограммы.Этим мы экономим место на диске и в оперативной памяти в программахотсутствует код разделяемых функций, а в оперативной памяти эта функцияприсутствует в одном экземпляре на всех. SWAPING. Каждый Unix-процесс функционирует в своем собственном 32-х битномвиртуальном адресном пространстве, не пересекающемся с другими.

Адресноепространство процесса может быть большим, чем физическая оперативная память.Виртуальная память поддерживается с помощью PAGING а - разрешения виртуальныхадресов в физические на лету , с подкачкой отсутствующих страницпамяти со swap-области на жестком диске.На самом деле SWAPING а как такового в Unix е нет, вместо него применяетсягораздо более гибкий PAGING. swaping - по определению, это ПОЛНАЯ выгрузкапрограммы на swap-область с целью освобождения места в оперативной памяти . Область памяти, занятая программой разделена на три части TEXT выполняемыекоды программы , DATA статические данные программы , STACK динамическиеданные . Когда операционка освобождает место в памяти за счет TEXT а, то она незанимается сбросом его на диск. Она сразу помечает его как свободный.

Действительно, когда потребуется загрузить TEXT обратно в память, его можнобудет взять из самого выполняемого файла с программой. Такая экономия имеетодин побочный эффект.

Файл программы, которая в данный момент выполняется,невозможно уничтожить. Операционная система сообщит в этом случае textfile busy , и откажется выполнять удаление. БИТ НАВЯЗЧИВОСТИ. sticky bit . Выполняемая программа может иметьдополнительный атрибут. Так называемый бит навязчивости . Когдатакая программа заканчивает выполнение, операционка по возможности стараетсяне занимать память, в которой находился текст программы.Соответственно, повторныйее запуск произойдет очень быстро - ведь программа все еще загружена в память,ее не требуется зачитывать с диска.

Нужно просто передать на нее управление. Файловая система Unix. Файловая система в Unix - деревянная , состоит из файлов икаталогов. На каждом разделе диска создается собственная независимая файловаясистема. Отдельные файловые системы сцепляются вместе, в единоеобщее дерево директорий.Такая операция называется монтированием .Выглядит это примерно так mount -F ufs dev dsk m197 c0d0s5 home1 mount -F ufs dev dsk m197 c0d0s4 usr dfПолучить доступ к файлам несмонтированной файловой системыневозможно.

Порочная пракика MS-DOSа - сколько разделов, столько и дисков a b c d e k l m n в Unix не применяется. ВUnix всегда есть ровно одно общее дерево каталогов, и, по большому счету,пользователям совершенно все равно, на каком именно диске или разделе дискарасположены его файлы usr spool moshkow или home1 moshkow bin mcopy Файловая система Unix кэшируется буферным кэшем.Операция записи на дисквыполняется не тогда, когда это приказывает выполняемый процесс, а когдаоперационная система сочтет нужным это сделать. Это резко поднимаетэффективность и скорость работы с диском, и повышает опасность ееиспользования.

Выключение питания на горячей , работающейUnix-машине приводит к разрушениям структуры файловой системы.При каждой начальной загрузке Unix проверяет - корректно ли была выключенамашина в прошлый раз, и если нет - автоматически запускает утилиту fsck FileSystem Check - проверку и ремонт файловых систем Внутренняя структура файловой системы Unix. Раздел диска, в котором создана файловая система, разбит на три части.

СУПЕРБЛОК. Занимает 1 Kb. Содержит служебную информацию Тип файловой системы, Размер Начало списка свободных блоков что-то еще ОБЛАСТЬ INOD-ов. Занимает примерно 8 общего размера раздела. inode -Index-node - описатель файла. Он содержит всю информацию о файле, заисключением имени файла, и собственно данных файла.В inod е хранится тип файла файл, каталог, именованный канал, специальный файл кто владелец права атрибуты файла время модификации создания файла адреса блоков, из которых состоит файл что-то еще ОБЛАСТЬ ДАННЫХ. В этой области расположены блоки с данными фай лов.Незанятые блоки провязаны в СПИСОК СВОБОДНЫХ БЛОКОВ Файлы бывают двух основных типов.

ФАЙЛ, КАТАЛОГ. ФАЙЛ - он и есть файл. КАТАЛОГ - файл фиксированного формата состоит из строчек с именами файлов,входящих в каталог имя файла1 Номер Инода1 имя файла2 Номер Инода2 .Чтобы получить доступ к файлу по имени, операционная система находит это имя в каталоге, содержащем файл, берет Номер Инода файла, по номеру находит inod в области inod ов, из inod а берет адреса блоков, в которых расположены данные файла, по адресам блоков считывает блоки из области данных.

Все. Формат индексного описателя файла. Область инодов разбита на 64-х байтные структуры - inod ы. В inod ехранится Тип файла файл каталог специальный файл fifo socket Атрибуты права доступа Владелец файла Группа-владелец файла Времена создания, модификации, последнего доступа к файлу Длина файла Адрес 1-го блока файла Адрес 2-го блока файла Адрес 10-го блока файла Адрес блока косвенной адресации блока с 256 адресами блоков Адрес блока 2-й косвенной адресации блока с 256 адресами блоков с адресами Адрес блока 3-й косвенной адресации блока с адресами блоков с адресами блоков с адресами Точный формат структуры файловой системы см. man fs.