- •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
17.2. Командний інтерфейс користувача 17.2.1.
Принципи роботи командного інтерпретатора
Основним завданням командного інтерпретатора є підтримка інтерактивної роботи користувача, що взаємодіє із системою через термінал.
В UNIX-системах командний інтерпретатор називають оболонкою (shell). Розроблено багато версій інтерпретаторів, серед них sh (вихідний варіант), csh (C-shell) і bash. Інтерпретатор bash входить у стандартну поставку більшості дистрибутивів Linux. Системи лінії Windows ХР включають спеціалізований інтерпретатор cmd, який використовують під час роботи в режимі консолі. Роботу інтерпретатора буде розглянуто на прикладі bash [26].
Командний інтерпретатор запускають щоразу, коли користувач реєструється у системі із термінала, при цьому стандартним вхідним і вихідним пристроєм для інтерпретатора і запущених за його допомогою програм є цей термінал. Під час запуску зчитують конфігураційні файли і виконують визначені в них дії із підготовки середовища для цього користувача.
Під час роботи інтерпретатор очікує на введення даних користувача, відображаючи підказку (наприклад, знак долара). Після отримання даних користувача (які формують командний рядок) він інтерпретує їх і виконує деякі дії. Найчастіше вони зводяться до виконання програми, для чого інтерпретатор створює процес, завантажує в нього програмний код і очікує його завершення (відповідно до технології fork+exec). Наведемо приклад.
$ cat myfile.txt
вміст файла myfile.txt
$ ... очікування введення
Унаслідок виконання цього командного рядка буде створено новий процес, куди буде завантажено код утиліти cat, параметром якої є ім'я файла. Утиліта зчитує цей файл і відображає його на стандартний вивід. Після завершення виконання утиліти інтерпретатор подає підказку і очікує введення наступного командного рядка.
Процес може бути запущений асинхронно, для чого наприкінці командного рядка потрібно задати символ &. Після цього підказка видається негайно, а процес продовжує своє виконання у фоновому режимі.
$ updatedb &
$ ... очікування введення, updatedb продовжує виконання
Тут утиліта updatedb обновлює базу, що містить імена всіх файлів на файловій системі (для наступного пошуку потрібних імен за допомогою утиліти 1 ocate), що є тривалою операцією, яка не потребує втручання користувача. Внаслідок запуску ця утиліта починає виконання у фоновому режимі, а користувач може відразу вводити нові команди.
Набори команд інтерпретатора можуть зберігатися в командних файлах (такі інтерпретатори, як bash, дають можливість використати в них досить потужну мову програмування). Цей командний файл може бути виконаний за тими самими правилами, що і будь-який файл скрипта.
17.2.2. Переспрямування потоків введення-виведення
Важливою технологією, яку реалізують командні інтерпретатори, є переспрямування потоків введення-виведення. При цьому програма замість використання термінала для стандартного потоку введення і стандартного потоку виведення працює із файлом.
$ sort > out.txt
$ sort < in.txt
Під час виконання таких команд результат виведення опиниться не на екрані, а у файлі out.txt, а введення буде виконано не з клавіатури, а з файла in.txt. При цьому очікування введення із клавіатури не буде.
Можна переспрямовувати одночасно і потік введення, і потік виведення:
$ sort < in.txt > out.txt
У даному випадку програма зчитує дані з одного файла, обробляє їх і записує в інший файл.
Стандартний дескриптор, що відповідає файлу повідомлень про помилки stderr, при цьому не переспрямовують. Для його переспрямування використовують такий синтаксис:
$ sort 2> err.txt
Переспрямування потоків введення-виведення у POSIX
Реалізація переспрямування потоків введення-виведення у POSIX ґрунтується на тому, що наперед визначені дескриптори не закріплені за конкретними файлами. Перед створенням процесу або під час його виконання можна змінити відповідний елемент таблиці дескрипторів так, щоб він посилався на інший відкритий файл. У результаті всі системні виклики, що використовують як параметр цей файловий дескриптор, працюватимуть із цим файлом, а не з керуючим терміналом.
Для переспрямування потоків введення-виведення необхідно, щоб наперед визначений файловий дескриптор посилався на той самий файл, що і наявний дескриптор oldfd, відкритий за допомогою орепО. Щоб змусити наявний дескриптор посилатися на той самий файл, що й інший відкритий дескриптор, можна використати системний виклик dup2().
int dup2(int fd1. int newfd);
де: fd1 — вихідний відкритий дескриптор;
newfd — наявний дескриптор, що посилатиметься на той самий файл, що і fdl.
Ось приклад переспрямування потоку виведення:
int fd1:
write(STD0UT_FILENO. "на консоль\п", 11);
fdl = open(’’output-log.txt". 0_CREAT|0_RDWR. 0644);
// переспрямування виведення, аналог myprog > output-1og.txt
dup2(fd1, STDOUTJILENO):
// тут STD0UT_FILEN0 посилається на той самий файл, що й fdl wri te(STD0UT_FIL ENO. "у файл\п", 7); close(fd1):
Зазначимо, що виклик close () у цьому разі закриє тільки один із двох дескрипторів, STDOUT_FILEN0 залишиться відкритим, і через нього можна продовжувати роботу із файлом.
Подібний код можна використати і для переспрямування потоків введення-виведення процесу-нащадка (як це робить командний інтерпретатор), тут виклики ореп() і dup2() виконують у нащадку після виклику fork(), але перед викликом ехес().
Переспрямування потоків введення-виведення у Win32
Для реалізації переспрямування потоків введення-виведення в рамках одного процесу у Win32 використовують функцію SetStdHandl е()
BOOL SetStdHandlе(DWORD std_const. HANDLE fh):
Тут std_const набуває тих самих значень, що і для GetStdHandle(), a fh відображає відкритий файл.
DWORD bytes_written;
HANDLE fd. stdout:
// одержати стандартний дескриптор
stdout = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
// вивести дані у файл стандартного виводу
WriteFile(stdout. "на консоль\n", 11. &bytes_written. 0);
fh ч CreateFile(‘’output-log.txt". GENERIC_WRITE. ...):
// переспрямування виведення, аналог myprog.exe > output-log.txt
SetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE. fh);
Wn'teFile(stdout. "у файл\п". 7. &bytes_written. 0):