- •1.1. Поняття операційної системи, її призначення та функції
- •1.1.1. Поняття операційної системи
- •1.1.2. Призначення операційної системи
- •1.1.3. Операційна система як розширена машина
- •1.1.4. Операційна система як розподілювач ресурсів
- •1.2. Історія розвитку операційних систем
- •1.3. Класифікація сучасних операційних систем
- •1.4. Функціональні компоненти операційних систем
- •1.4.1. Керування процесами й потоками
- •1.4.2. Керування пам'яттю
- •1.4.3. Керування введенням-виведенням
- •1.4.4. Керування файлами та файлові системи
- •1.4.5. Мережна підтримка
- •1.4.6. Безпека даних
- •1.4.7. Інтерфейс користувача
- •2.1. Базові поняття архітектури операційних систем
- •2.1.1. Механізми і політика
- •2.1.2. Ядро системи. Привілейований режим і
- •2.2. Реалізація архітектури операційних систем
- •2.2.1. Монолітні системи
- •2.2.2. Багаторівневі системи
- •2.2.3. Системи з мікроядром
- •2.2.4. Концепція віртуальних машин
- •2.3.1. Взаємодія ос і апаратного забезпечення
- •2.3.2. Взаємодія ос і виконуваного програмного коду
- •2.4.1. Базова архітектура unix
- •2.4.2. Архітектура Linux
- •2.5. Особливості архітектури: Windows хр
- •2.5.1. Компоненти режиму ядра
- •2.5.2. Компоненти режиму користувача
- •2.5.3. Об'єктна архітектура Windows хр
- •3.1. Базові поняття процесів і потоків
- •3.1.1. Процеси і потоки в сучасних ос
- •3.1.2. Моделі процесів і потоків
- •3.1.3. Складові елементи процесів і потоків
- •3.2. Багатопотоковість та її реалізація
- •3.2.1. Поняття паралелізму
- •3.2.2. Види паралелізму
- •3.2.3. Переваги і недоліки багатопотоковості
- •3.2.4. Способи реалізації моделі потоків
- •3.3. Стани процесів і потоків
- •3.4. Опис процесів і потоків
- •3.4.1. Керуючі блоки процесів і потоків
- •3.4.2. Образи процесу і потоку
- •3.5. Перемикання контексту й обробка переривань
- •3.5.1. Організація перемикання контексту
- •3.5.2. Обробка переривань
- •3.6. Створення і завершення процесів і потоків
- •3.6.1.Створення процесів
- •3.6.2.Ієрархія процесів
- •3.6.3.Керування адресним простором під час створення процесів
- •3.6.4. Особливості завершення процесів
- •3.6.5. Синхронне й асинхронне виконання процесів
- •3.6.6. Створення і завершення потоків
- •4.1. Загальні принципи планування
- •4.1.1. Особливості виконання потоків
- •4.1.2. Механізми і політика планування
- •4.1.3. Застосовність принципів планування
- •4.2. Види планування
- •4.2.1. Довготермінове планування
- •4.2.2. Середньотермінове планування
- •4.2.3. Короткотермінове планування
- •4.3. Стратегії планування. Витісняльна і невитісняльна багатозадачність
- •4.4. Алгоритми планування
- •4.4.1. Планування за принципом fifo
- •4.4.2. Кругове планування
- •4.4.3. Планування із пріоритетами
- •4.4.4. Планування на підставі характеристик подальшого виконання
- •4.4.5. Багаторівневі черги зі зворотним зв'язком
- •4.4.6. Лотерейне планування
- •4.5. Реалізація планування в Linux
- •4.5.1. Планування процесів реального часу в ядрі
- •6.1. Види міжпроцесової взаємодії
- •6.1.1.Методи розподілюваної пам'яті
- •6.1.2.Методи передавання повідомлень
- •6.1.3.Технологія відображуваної пам'яті
- •6.1.4.Особливості міжпроцесової взаємодії
- •6.2. Базові механізми міжпроцесової взаємодії
- •6.2.1. Міжпроцесова взаємодія на базі спільної пам'яті
- •6.2.2. Основи передавання повідомлень
- •6.2.3. Технології передавання повідомлень
- •8.1. Основи технології віртуальної пам'яті
- •8.1.1. Поняття віртуальної пам'яті
- •8.1.2. Проблеми реалізації віртуальної пам'яті. Фрагментація пам'яті
- •8.1.4. Підхід базового і межового регістрів
- •8.2. Сегментація пам'яті
- •8.2.1. Особливості сегментації пам'яті
- •8.2.2. Реалізація сегментації в архітектурі іа-32
- •8.3. Сторінкова організація пам'яті
- •8.3.1. Базові принципи сторінкової організації пам'яті
- •8.3.2. Порівняльний аналіз сторінкової організації пам'яті та сегментації
- •8.3.3. Багаторівневі таблиці сторінок
- •8.3.4. Реалізація таблиць сторінок в архітектурі іа-32
- •8.3.5. Асоціативна пам'ять
- •8.4. Сторінково-сегментна організація пам'яті
- •8.5. Реалізація керування основною пам'яттю: Linux
- •8.5.1. Використання сегментації в Linux. Формування логічних адрес
- •8.5.2. Сторінкова адресація в Linux
- •8.5.3. Розташування ядра у фізичній пам'яті
- •8.5.4.Особливості адресації процесів і ядра
- •8.5.5.Використання асоціативної пам'яті
- •8.6. Реалізація керування основною пам'яттю: Windows хр
- •8.6.1.Сегментація у Windows хр
- •8.6.2.Сторінкова адресація у Windows хр
- •8.6.3.Особливості адресації процесів і ядра
- •8.6.4. Структура адресного простору процесів і ядра
- •11.1. Поняття файла і файлової системи
- •11.1.1. Поняття файла
- •11.1.2.Поняття файлової системи
- •11.1.3.Типи файлів
- •11.1.4. Імена файлів
- •11.2. Організація інформації у файловій системі
- •11.2.1. Розділи
- •11.2.2. Каталоги
- •11.2.3. Зв'язок розділів і структури каталогів
- •11.3. Зв'язки
- •11.3.1. Жорсткі зв'язки
- •11.3.2. Символічні зв'язки
- •11.4. Атрибути файлів
- •11.5. Операції над файлами і каталогами
- •11.5.1. Підходи до використання файлів процесами
- •12.1. Базові відомості про дискові пристрої
- •12.1.1. Принцип дії жорсткого диска
- •12.1.2. Ефективність операцій доступу до диска
- •12.2. Розміщення інформації у файлових системах
- •12.2.1. Фізична організація розділів на диску
- •12.2.2. Основні вимоги до фізичної організації файлових систем
- •12.2.3. Неперервне розміщення файлів
- •12.2.4. Розміщення файлів зв'язними списками
- •12.2.5. Індексоване розміщення файлів
- •12.2.6. Організація каталогів
- •15.1. Завдання підсистеми введення-виведення
- •15.1.1. Забезпечення ефективності доступу до пристроїв
- •15.1.2. Забезпечення спільного використання зовнішніх пристроїв
- •15.1.3. Універсальність інтерфейсу прикладного програмування
- •15.1.4. Універсальність інтерфейсу драйверів пристроїв
- •15.2. Організація підсистеми введення-виведення
- •15.2.1. Символьні, блокові та мережні драйвери пристроїв
- •15.2.2. Відокремлення механізму від політики за допомогою
- •15.3. Способи виконання операцій введення-виведення
- •15.3.1. Опитування пристроїв
- •15.3.2. Введення-виведення, кероване перериваннями
- •15.3.3. Прямий доступ до пам'яті
- •15.4. Підсистема введення-виведення ядра
- •15.4.1. Планування операцій введення-виведення
- •15.4.2. Буферизація
- •15.7. Керування введенням-виведенням: unix і Linux
- •15.7.1. Інтерфейс файлової системи
- •15.7.2. Передавання параметрів драйверу
- •15.7.3. Структура драйвера
- •15.7.4. Виконання операції введення-виведення для пристрою
- •15.8. Керування введенням-виведенням: Windows хр
- •15.8.1. Основні компоненти підсистеми введення-виведення
- •15.8.2. Виконання операції введення-виведення для пристрою
- •15.8.3. Передавання параметрів драйверу пристрою
- •17.1. Термінальне введення-виведення
- •17.1.1. Організація термінального введення-виведення
- •17.1.3. Термінальне введення-виведення у Win32 api
- •17.2. Командний інтерфейс користувача 17.2.1.
- •17.2.2. Переспрямування потоків введення-виведення
- •17.2.3. Використання каналів
- •17.3. Графічний інтерфейс користувача
- •17.3.1. Інтерфейс віконної та графічної підсистеми Windows хр
- •17.3.2. Система X Window
- •17.4. Процеси без взаємодії із користувачем
- •17.4.1. Фонові процеси на основі posix
- •17.4.2. Служби Windows хр
- •16.1. Загальні принципи мережної підтримки
- •16.1.1. Рівні мережної архітектури і мережні сервіси
- •16.1.2. Мережні протоколи
- •16.2. Реалізація стека протоколів Інтернету
- •16.2.1. Рівні мережної архітектури tcp/ip
- •16.2.2. Канальний рівень
- •16.2.3. Мережний рівень
- •16.2.4. Транспортний рівень
- •16.2.5. Передавання даних стеком протоколів Інтернету
- •16.3. Система імен dns
- •16.3.1. Загальна характеристика dns
- •16.3.2. Простір імен dns
- •16.3.3. Розподіл відповідальності
- •16.3.4. Отримання ір-адрес
- •16.3.5. Кешування ір-адрес
- •16.3.6. Типи dns-ресурсів
- •16.4. Програмний інтерфейс сокетів Берклі
- •16.4.1. Особливості роботи з адресами
- •16.4.2. Створення сокетів
- •16.4.3. Робота з потоковими сонетами
- •16.4.4. Введення-виведення з повідомленням
- •19.1. Загальні принципи завантаження ос
- •19.1.1. Апаратна ініціалізація комп'ютера
- •19.1.2. Завантажувач ос
- •19.1.3. Двоетапне завантаження
- •19.1.4. Завантаження та ініціалізація ядра
- •19.1.5. Завантаження компонентів системи
- •19.2. Завантаження Linux
- •19.2.1. Особливості завантажувача Linux
- •19.2.2. Ініціалізація ядра
- •19.2.3. Виконання процесу init
- •19.3. Завантаження Windows хр
- •20.1. Багатопроцесорні системи
- •20.1.1. Типи багатопроцесорних систем
- •20.1.2. Підтримка багатопроцесорності в операційних системах
- •20.1.3. Продуктивність багатопроцесорних систем
- •20.1.4. Планування у багатопроцесорних системах
- •20.1.5. Спорідненість процесора
- •20.1.6. Підтримка багатопроцесорності в Linux
- •20.1.7. Підтримка багатопроцесорності у Windows хр
- •20.2. Принципи розробки розподілених систем
- •20.2.1. Віддалені виклики процедур
- •20.2.2. Використання Sun rpc
- •20.2.3. Використання Microsoft rpc
- •20.2.4. Обробка помилок і координація в розподілених системах
- •20.3. Розподілені файлові системи
- •20.3.1. Організація розподілених файлових систем
- •20.3.2. Файлова система nfs
- •20.3.3. Файлова система Microsoft dfs
- •20.4. Сучасні архітектури розподілених систем
- •20.4.1. Кластеры системи
- •20.4.2. Grid-системи
- •18.1. Основні завдання забезпечення безпеки
- •18.2. Базові поняття криптографії
- •18.2.1. Поняття криптографічного алгоритму і протоколу
- •18.2.2. Криптосистеми з секретним ключем
- •18.2.3. Криптосистеми із відкритим ключем
- •18.2.4. Гібридні криптосистеми
- •18.2.5. Цифрові підписи
- •18.2.6. Сертифікати
- •18.3. Принципи аутентифікаціїі керування доступом
- •18.3.1. Основи аутентифікації
- •18.3.2. Основи керування доступом
- •18.4. Аутентифікація та керування доступом в unix
- •18.4.1. Облікові записи користувачів
- •18.4.2. Аутентифікація
- •18.4.3. Керування доступом
- •18.5. Аутентифікація і керування доступом у Windows xp
- •18.5.1. Загальна архітектура безпеки
- •18.5.2. Аутентифікація
- •18.5.3. Керування доступом
- •18.6. Аудит
- •18.6.1. Загальні принципи організації аудиту
- •18.6.2. Робота із системним журналом unix
- •18.6.3. Журнал подій Windows xp
- •18.7. Локальна безпека даних
- •18.7.1. Принципи шифрування даних на файлових системах
- •18.7.2. Підтримка шифрувальних файлових систем у Linux
- •18.7.3. Шифрувальна файлова система Windows xp
- •18.8. Мережна безпека даних
- •18.8.1. Шифрування каналів зв'язку
- •18.8.2. Захист інформації на мережному рівні
- •18.8.3. Захист інформації на транспортному рівні
- •18.9. Атаки і боротьба з ними
- •18.9.1. Переповнення буфера
- •18.9.2. Відмова від обслуговування
- •18.9.3. Квоти дискового простору
- •18.9.4. Зміна кореневого каталогу застосування
12.2.6. Організація каталогів
Каталоги звичайно організують як спеціальні файли, що містять набір елементів каталогу (directory entries), кожен з яких відповідає одному файлові.
Елементи каталогу
Елемент каталогу обов'язково містить ім'я файла та інформацію, що дає змогу за іменем файла знайти на диску адреси його кластерів. Структуру такої інформації визначають підходи до розміщення файлів: для неперервного розміщення в елементі каталогу зберігатиметься адреса початкового кластера і довжина файла, для розміщення зв'язними списками — тільки адреса або номер початкового кластера, для індексованого розміщення достатньо зберігати номер індексного дескриптора файла.
Крім обов'язкових даних, елемент каталогу може зберігати додаткову інформацію, характер якої залежить від реалізації. Це може бути, наприклад, набір атрибутів файла (так найчастіше роблять при неперервному розміщенні або розміщенні зв'язаними списками). З іншого боку, за індексованого розміщення всі атрибути файла та іншу службову інформацію зберігають в індексному дескрипторі, а в елемент каталогу додаткову інформацію не заносять (там є тільки ім'я файла і номер дескриптора).
Організація списку елементів каталогу
Реалізація каталогу включає також організацію списку його елементів. Найчастіше елементи об'єднують у лінійний список, але якщо очікують, що в каталогах буде багато елементів, для підвищення ефективності пошуку файла можна використати складніші структури даних, такі як бінарне дерево пошуку або хеш-таблиця. Для прискорення пошуку можна також кешувати елементи каталогу, при цьому під час кожного пошуку файла спочатку перевіряється його наявність у кеші, у разі
влучення пошук буде зроблено дуже швидко.
Організація підтримки довгих імен файлів
Розглянемо, яким чином у каталозі зберігають довгі імена файлів. Є ряд підходів до вирішення цієї проблеми.
Найпростіше зарезервувати простір у кожному елементі каталогу для максимально допустимої кількості символів у імені. Такий підхід можна використати, якщо максимальна кількість символів невелика, у протилежному випадку місце на диску витрачатиметься даремно, оскільки більша частина імен не займатиме весь зарезервований простір.
Можна зберігати довгі імена в елементах каталогу повністю, у цьому випадку довжина такого елемента не буде фіксованою. Перед кожним елементом каталогу зберігають його довжину, а кінець імені файла позначають спеціальним (зазвичай нульовим) символом. Недоліки цього підходу пов'язані з тим, що через різну довжину елементів виникає зовнішня фрагментація і каталог надто великого розміру може зайняти кілька сторінок у пам'яті, тому під час перегляду такого каталогу є ризик виникнення сторінкових переривань.
Нарешті, можна зробити всі елементи каталогу однієї довжини, при цьому кожен із них міститиме покажчик на довге ім'я. Усі довгі імена зберігатимуться окремо (наприклад, наприкінці каталогу). Це вирішує проблему зовнішньої фрагментації для елементів каталогу, але питання про керування ділянкою зберігання довгих імен залишається відкритим.
Розділ 15
Керування пристроями введення-виведення
Завдання і організація підсистеми введення-виведення
Способи виконання операцій введення-виведення
Введення-виведення у режимі користувача
Таймери та системний час
Керування введенням-виведенням в Linux, Unix та Windows ХР
У даному розділі розглядатимуться можливості ОС щодо керування пристроями введення-виведення, а саме: загальна організація підсистеми введення-виведення, різні способи виконання зазначених операцій, деякі особливості роботи цієї підсистеми ядра, засоби організації інтерфейсу введення-виведення для прикладних програм, а також особливості функціонування відповідних драйверів для Linux і Windows ХР.