- •И.Н.Акуленок, а.В.Акуленок
- •Часть I. Основы операционной системы unix Утверждено советом университета
- •Введение
- •Глава 1. История создания ос unix
- •Реализации oc unix
- •Unix на платформе Intel
- •Доля компьютеров с ос unix (1993 год)
- •Продажи unix–серверов (III квартал 2007 года)
- •1.1. Первые шаги по созданию unix
- •1.2. Исследовательские версии unix
- •1.3. Основные стандарты
- •1.3.1. Основные задачи стандартизации
- •1.4. Разработчики операционных систем
- •1.4.1. Версии at&t
- •1.4.2. Версии Microsoft/sco
- •1.4.3. Версии университета Беркли
- •1.4.4. Версии компании Sun
- •1.4.5. Версии компании Nowell
- •1.4.6. Популярные версии unix
- •1.4.7. Свободно распространяемые системы unix
- •1.5. Реализация ядра unix
- •1.5.1. Микроядро Mach
- •1.5.2. Микроядро Chorus
- •1.6 Характеристики oc unix
- •1.6.1.Файловая система
- •1.6.2. Многозадачность
- •1.6.3. Многопользовательский режим
- •1.6.4. Мобильность
- •1.6.5. Виртуальная память
- •1.6.6. Связь между задачами
- •1.6.7. Внешние устройства
- •1.6.8. Связь между компьютерами
- •1.6.9. Графический пользовательский интерфейс
- •1.6.10. Безопасность
- •1.6.11. Поддержка баз данных
- •1.6.12. Наличие стандартов
- •1.6.13. Открытость
- •1.6.14. Разработка программного обеспечения
- •1.7. Контрольные вопросы
- •1.8. Тесты
- •Глава 2. Функционирование ос unix
- •2.1. Ядро
- •2.1.1. Функции ядра
- •2.1.2. Структура ядра
- •2.1.3. Файловая подсистема
- •2.1.4. Подсистема управления процессами
- •2.1.5. Подсистема ввода/вывода
- •2.2. Командный процессор Shell
- •2.3. Программы–утилиты
- •2.4. Контрольные вопросы
- •2.5. Тесты
- •Глава 3. Процессы
- •3.1. Контекст процесса
- •3.3. Типы процессов
- •3.3.1. Системные процессы
- •3.3.2. Демоны
- •3.3.3. Прикладные процессы
- •3.4. Атрибуты процесса
- •3.4.1. Идентификатор процесса
- •3.4.2. Идентификатор родительского процесса
- •3.4.3. Приоритет процесса
- •3.4.4. Терминальная линия
- •3.4.5. Реальный и эффективный идентификаторы пользователя
- •3.4.6. Реальный и эффективный идентификаторы группы
- •3.4.7. Идентификатор терминальной группы
- •3.5. Иерархия процессов
- •3.6. Взаимодействие процессов
- •3.6.1. «Отцы», «дети», «сироты», «зомби»
- •3.7. Системные вызовы
- •3.7.1. Механизм создания процесса и запуска программы
- •3.7.2. Графический пример дерева процессов
- •3.8. Связи между процессами
- •3.8.1. Сигналы
- •Сигналы posix 1.1
- •3.8.2. Очереди сообщений
- •3.8.3. Семафоры
- •3.8.4. Совместная память
- •3.8.5. Программные каналы
- •3.8.6. Программные гнезда
- •3.9. Контрольные вопросы
- •3.10. Тесты
- •Глава 4. Файловая система unix
- •4.1. Имена файлов
- •4.2. Структура файловой системы
- •4.2.1. Загрузочный блок
- •4.2.2. Суперблок
- •4.2.3 Дескрипторы файлов
- •4.2.4. Блоки данных и свободные блоки
- •4.3. Типы файлов
- •4.3.1. Обычные файлы
- •4.3.2. Каталоги
- •4.3.4. Символические связи
- •4.3.5. Fifo – Именованные каналы
- •4.3.6. Сокеты
- •4.3.7. Обозначение типов файлов
- •Типы файлов
- •4.4. Дескриптор обычного файла
- •4.5. Дескриптор каталога
- •4.6. Дескриптор специального файла
- •4.7. Системная таблица файлов
- •4.8. Монтирование файловых систем
- •4.9. Демонтирование файловых систем
- •4.10. Проверка и восстановление файловых систем
- •4.11. Журналирование файловых систем
- •4.12. Контрольные вопросы
- •4.13. Тесты
- •Глава 5. Этапы начальной загрузки ос Unix
- •5.1. Загрузка и инициализация ядра
- •5.2. Распознавание и конфигурирование устройств
- •5.3. Создание спонтанных процессов
- •5.4. Выполнение команд оператора
- •5.5. Выполнение командных файлов запуска системы
- •5.6. Переход в многопользовательский режим
- •5.7. Контрольные вопросы
- •5.8. Тесты
- •Глава 6. Обзор командных файлов
- •6.1. Процесс init
- •6.1.1. Формат файла inittab
- •6.1.2. Уровни выполнения
- •Уровни выполнения
- •6.1.3. Дисциплины обработки процесса
- •Дисциплины обработки процесса
- •6.1.4. Запуск и этапы работы процесса init
- •6.2. Процесс rc
- •6.2.1. Сценарии запуска системы Solaris
- •6.3. Процесс cron
- •6.4. Процесс регистрации пользователей
- •6.5. Контрольные вопросы
- •6.6. Тесты
- •Глава 7. Останов системы
- •7.1. Выключение питания
- •7.2. Команда shutdown
- •7.3. Команда halt
- •7.4. Изменение уровня выполнения процесса init
- •Глава 8. Задачи системного администрирования
- •8.1. Инструменты администрирования
- •8.1.1. Администрирование aix
- •8.1.2. Администрирование hp-ux
- •8.1.3. Администрирование Solaris
- •8.1.4. Администрирование Linux
- •8.2. Пользователь root
- •8.2.1. Команда su
- •8.3. Добавление новых пользователей в систему
- •8.3.1. Файл /etc/passwd
- •Идентификаторы пользователей
- •8.3.2. Файл /etc/group
- •8.4. Контрольные вопросы
- •8.5. Тесты
- •Литература
- •Содержание
- •Глава 1. История создания ос unix 6
- •Глава 2. Функционирование ос unix 51
- •Глава 3. Процессы 75
- •Глава 4. Файловая система unix 116
- •Акуленок Ирина Николаевна Акуленок Анатолий Васильевич
- •Часть I. Основы операционной системы unix
3.8.3. Семафоры
Механизм семафоров, реализованный в ОС UNIX, является обобщением классического механизма семафоров общего вида, предложенного более 25 лет тому назад известным голландским специалистом профессором Дейкстрой.
Семафоры (semaphores) – это средства, обеспечивающие возможность синхронизации процессов при доступе с совместно используемым ресурсам, например, к разделяемой памяти.
Семафоры разрешают или запрещают процессу использовать тот или иной ресурс.
Семафоры можно представить как средства передачи признаков от процесса к процессу. Когда один процесс находится в определенном состоянии, он может поднять семафор, давая понять, что он достиг этого состояния. Любой другой процесс в системе может отыскать этот признак и действовать соответствующим образом.
Семафор в ОС UNIX состоит из следующих элементов:
значение семафора;
идентификатор процесса, который хронологически последним работал с семафором;
число процессов, ожидающих увеличения значения семафора;
число процессов, ожидающих нулевого значения семафора.
3.8.4. Совместная память
Интенсивный обмен данными между процессами с использованием рассмотренных механизмов межпроцессного взаимодействия (каналы, FIFO, очереди сообщений) может вызвать падение производительности системы. Это, в первую очередь, связано с тем, что данные, передаваемые с помощью этих объектов, копируются из буфера передающего процесса в буфер ядра и затем в буфер принимающего процесса. Механизм разделяемой памяти позволяет избавиться от накладных расходов передачи данных через ядро, предоставляя двум или более процессам возможность непосредственного получения доступа к одной области памяти для обмена данными. Безусловно, процессы должны предварительно "договориться" о правилах использования разделяемой памяти. Например, пока один из процессов производит запись данных в разделяемую память, другие процессы должны воздержаться от работы с ней. К счастью, задача кооперативного использования разделяемой памяти, заключающаяся в синхронизации выполнения процессов, легко решается с помощью семафоров.
Примерный сценарий работы с разделяемой памятью выглядит следующим образом:
Сервер получает доступ к разделяемой памяти, используя семафор.
Сервер производит запись данных в разделяемую память.
После завершения записи сервер освобождает разделяемую память с помощью семафора.
Клиент получает доступ к разделяемой памяти, запирая ресурс с помощью семафора.
Клиент производит чтение данных из разделяемой памяти и освобождает ее, используя семафор.
Сегменты разделяемой памяти (shared memory segments) – это средства, обеспечивающие возможность наличия общей памяти между процессами. Иными словами совместная память – это метод, в котором несколько процессов могут получать доступ к одному и тому же фрагменту физической памяти. Примером совместной может служить маленький файл базы данных, когда несколько программ доступа к базам данных могут использовать один и тот же файл, и если один процесс меняет порцию данных, эта информация автоматически обновляется для всех других процессов, использующих тот же файл.