- •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
3.8.5. Программные каналы
Традиционным средством взаимодействия и синхронизации процессов в ОС UNIX являются программные каналы (pipes). Теоретически программный канал позволяет взаимодействовать любому числу процессов, обеспечивая дисциплину FIFO (first–in–first–out). Другими словами, процесс, читающий из программного канала, прочитает те данные, которые были записаны в программный канал наиболее давно. В традиционной реализации программных каналов для хранения данных использовались файлы. В современных версиях ОС UNIX для реализации программных каналов применяются другие средства IPC (в частности, очереди сообщений).
Различаются два вида программных каналов – именованные и неименованные. Именованный программный канал может служить для общения и синхронизации произвольных процессов, знающих имя данного программного канала и имеющих соответствующие права доступа. Неименованным программным каналом могут пользоваться только создавший его процесс и его потомки (необязательно прямые).
3.8.6. Программные гнезда
Операционная система UNIX с самого начала проектировалась как сетевая ОС в том смысле, что должна была обеспечивать явную возможность взаимодействия процессов, выполняющихся на разных компьютерах, соединенных сетью передачи данных. Главным образом, эта возможность базировалась на обеспечении файлового интерфейса для устройств (включая сетевые адаптеры) на основе понятия специального файла. Другими словами, два или более процессов, располагающихся на разных компьютерах, могли договориться о способе взаимодействия на основе использования возможностей соответствующих сетевых драйверов.
Эти базовые возможности были в принципе достаточными для создания сетевых утилит; в частности, на их основе был создан исходный в ОС UNIX механизм сетевых взаимодействий uucp. Однако организация сетевых взаимодействий пользовательских процессов была затруднительна главным образом потому, что при использовании конкретной сетевой аппаратуры и конкретного сетевого протокола требовалось выполнять множество системных вызовов ioctl, что делало программы зависимыми от специфической сетевой среды. Требовался поддерживаемый ядром механизм, позволяющий скрыть особенности этой среды и позволить единообразно взаимодействовать процессам, выполняющимся на одном компьютере, в пределах одной локальной сети или разнесенным на разные компьютеры территориально распределенной сети. Первое решение этой проблемы было предложено и реализовано в UNIX BSD 4.1 в 1982 г.
На уровне ядра механизм программных гнезд поддерживается тремя составляющими: компонентом уровня программных гнезд (независящим от сетевого протокола и среды передачи данных), компонентом протокольного уровня (независящим от среды передачи данных) и компонентом уровня управления сетевым устройством.
Допустимые комбинации протоколов и драйверов задаются при конфигурации системы, и во время работы системы их менять нельзя. Легко видеть, что по своему духу организация программных гнезд близка к идее потоков, поскольку основана на разделении функций физического управления устройством, протокольных функций и функций интерфейса с пользователями. Однако это менее гибкая схема, поскольку не допускает изменения конфигурации "на ходу".
Взаимодействие процессов на основе программных гнезд основано на модели "клиент–сервер". Процесс–сервер "слушает (listens)" свое программное гнездо, одну из конечных точек двунаправленного пути коммуникаций, а процесс–клиент пытается общаться с процессом–сервером через другое программное гнездо, являющееся второй конечной точкой коммуникационного пути и, возможно, располагающееся на другом компьютере. Ядро поддерживает внутренние соединения и маршрутизацию данных от клиента к серверу.
Программные гнезда с общими коммуникационными свойствами, такими как способ именования и протокольный формат адреса, группируются в домены. Наиболее часто используемыми являются "домен системы UNIX" для процессов, которые взаимодействуют через программные гнезда в пределах одного компьютера, и "домен Internet" для процессов, которые взаимодействуют в сети в соответствии с семейством протоколов TCP/IP.
Выделяются два типа программных гнезд – гнезда с виртуальным соединением (в начальной терминологии stream sockets) и датаграммные гнезда (datagram sockets). При использовании программных гнезд с виртуальным соединением обеспечивается передача данных от клиента к серверу в виде непрерывного потока байтов с гарантией доставки. При этом до начала передачи данных должно быть установлено соединение, которое поддерживается до конца коммуникационной сессии. Датаграммные программные гнезда не гарантируют абсолютной надежной, последовательной доставки сообщений и отсутствия дубликатов пакетов данных – датаграмм. Но для использования датаграммного режима не требуется предварительное дорогостоящее установление соединений, и поэтому этот режим во многих случаях является предпочтительным. Система по умолчанию сама обеспечивает подходящий протокол для каждой допустимой комбинации "домен–гнездо". Например, протокол TCP используется по умолчанию для виртуальных соединений, а протокол UDP – для датаграммного способа коммуникаций.