12 Взаимоблокировки. Определение. Примеры.

При работе многих приложений процессу нужен исключительный доступ не к одному, а сразу к нескольким ресурсам. Предположим, к примеру, что каждый из двух процессов захотел записать отсканированный документ на компакт-диск. Процесс А запрашивает разрешение на использование сканера и получает его. Процесс В запрограммирован по-другому, сначала он запрашивает разрешение на использование пишущего привода компакт-дисков и также получает это разрешение. Теперь А запрашивает разрешение на использование пишущего привода компакт-дисков, но запрос отклоняется до тех пор, пока это устройство не будет освобождено процессом В. К сожалению, вместо того чтобы освободить привод, В запрашивает разрешениена использование сканера. И в этот момент оба процесса оказываются заблокированными навсегда. Такая ситуация называется тупиковой ситуацией (тупиком), или взаимоблокировкой (deadlock). Взаимоблокировки могут случаться и между машинами. К примеру, многие офисы оборудованы локальной сетью, к которой подключено множество компьютеров. Довольно часто такие устройства, как сканеры, пишущие приводы компактдисков, принтеры и приводы накопителей на магнитной ленте, подключены к сети в качестве ресурсов общего пользования, доступных любому пользователю на любой машине. Если эти устройства могут быть дистанционно зарезервированы (например, с домашнего компьютера пользователя), то может возникнуть взаимоблокировка, похожая на только что рассмотренную. При более сложных обстоятельствах во взаимоблокировку могут быть вовлечены три, четыре и более устройств и пользователей. Взаимоблокировки могут возникать и при массе других обстоятельств, помимо запросов выделенных устройств ввода-вывода. К примеру, в системах управления базами данных, во избежание попадания в состояние состязания, программе может понадобиться блокировка нескольких используемых ею записей. Если процесс А блокирует запись R1, а процесс В блокирует запись А2, а затем каждый процесс пытается заблокировать запись другого процесса, то получается та же взаимоблокировка. Таким образом, взаимоблокировки могут появляться при работе как с аппаратными, так и с программными ресурсами.

13 Файловые системы. Определение. Понятия, связанные с файловыми системами.

Файлы являются логическими информационными блоками, создаваемыми процессами. На диске обычно содержатся тысячи или даже миллионы не зависящих друг от друга файлов. Фактически, если рассматривать каждый файл как некую разновидность адресного пространства, то это будет довольно близко к истине, за

исключением того, что файлы используются для моделирования диска, а не оперативной памяти. Процессы могут считывать существующие файлы и, если требуется, создавать новые. Информация, хранящаяся в файлах, должна иметь долговременный характер, то есть на нее не должно оказывать влияния создание процесса и его завершение. Файл должен прекращать свое существование только в том случае, если его владелец удаляет его явным образом. Хотя операции чтения и записи файлов являются самыми распространенными, существует множество других операций, некоторые из них будут рассмотрены далее. Файлы управляются операционной системой. Структура файлов, их имена, доступ к ним, их использование, защита, реализация и управление ими являются основными вопросами разработки операционных систем. В общем и целом, та часть операционной системы, которая работает с файлами, и будет темой этой главы. С позиции пользователя наиболее важным аспектом файловой системы является ее представление, то есть что собой представляет файл, как файлы именуются и защищаются, какие операции разрешено проводить с файлами и т. д. А подробности о том, что именно используется для отслеживания свободного пространства хранилища — связанные списки или битовая матрица, и о том, сколько секторов входит в логический дисковый блок, ему не интересны, хотя они очень важны для разработчиков файловой системы.

Имена файлов. Конкретные правила составления имен файлов варьируются от системы к системе, но все ныне существующие операционные системы в качестве допустимых имен файлов позволяют использовать от одной до восьми букв. Некоторые файловые системы различают буквы верхнего и нижнего регистров, а некоторые не делают таких различий. Система UNIX подпадает под первую категорию, a MS-DOS — под вторую. Windows 95 и Windows 98, используют файловую систему MS-DOS под названием FAT-16, и поэтому они наследуют множество ее свойств, касающихся, например, построения имен файлов. В Windows 98 было

представлено расширение FAT-16, которое привело к системе FAT-32, но обе эти системы очень похожи друг на друга. Windows NT, Windows 2000, Windows XP и Windows Vista обладают собственной файловой системой

NTFS, которая обладает несколько иными свойствами (к примеру, допускает имена файлов в кодировке Unicode). Многие операционные системы поддерживают имена файлов, состоящие из двух частей, разделенных точкой, как в имени prog.с. Та часть имени, которая следует за точкой, называется расширением имени файла и, как правило, несет в себе некоторую информацию о файле.

Структура файла.

Типы файлов.

Многие операционные системы поддерживают несколько типов файлов. К примеру, в системах UNIX и Windows имеются обычные файлы и каталоги. В системе UNIX имеются также символьные и блочные специальные файлы. Обычными считаются файлы, содержащие информацию пользователя. Все файлы на рис. 4.1 являются обычными. Каталоги — это системные файлы, предназначенные для поддержки структуры файловой системы. Мы рассмотрим их чуть позже. Символьные специальные файлы имеют отношение к вводу-выводу и используются для моделирования последовательных устройств ввода-вывода, к которым относятся терминалы, принтеры и сети. Блочные специальные файлы используются для моделирования

дисков.

Доступ к файлам. В самых первых операционных системах предоставлялся только один тип доступа к файлам — последовательный доступ. Файлы, чьи байты или записи могли быть считаны в любом порядке, стали называть файлами произвольного доступа.

Атрибуты файла. каждого файла есть свое имя и данные. Вдобавок к этому все операционные системы связывают с каждым файлом и другую информацию, к примеру, дату и время последней модификации файла и его размер. Мы будем называть эти дополнительные сведения атрибутами файла. Также их называют метаданными.

Операции с файлами. Create (Создать). Delete (Удалить). Open (Открыть). Close (Закрыть). Read (Произвести чтение). Write (Произвести запись). Append (Добавить). Seek (Найти). Get attributes (Получить атрибуты). Set attributes (Установить атрибуты). Rename (Переименовать).