Лекция "ОС Юникс"

8. Операционная система UNIX  Концепция построения операционной системы UNIX  В   настоящее   время   существует   целое   семейство   операционных   систем  UNIX.   При изложении особенностей построения в данной работе автор ориентировался на версию UNIX System V Release 4.  Характерными особенностями всех операционных систем UNIX является:   многопользовательский режим;  средства защиты данных от несанкционированного доступа,   реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени, основанная на использовании алгоритмов вытесняющей многозадачности;   использование механизмов виртуальной памяти и свопинга;    унификация   операций   ввода–вывода   на   основе   расширенного   использования   понятия "файл";   иерархическая файловая система, образующая единое дерево каталогов независимо от физической организации устройств;     переносимость системы, за счет написания ее основной части на языке C;   возможности организации взаимодействия процессов, в том числе и через сеть,   кэширование диска для уменьшения времени доступа к файлам.  Файловая система операционной системы UNIX В   операционной   системе   реализован   механизм   виртуальной   файловой   системы   (VFS), который позволяет ядру системы одновременно поддерживать несколько файловых систем. Механизм   VFS   поддерживает   для   ядра   некоторое   абстрактное   представление   о   файловой системе, скрывая от него конкретные особенности каждой файловой системы. Различаются следующие типы файлов:   Обычные файлы – содержат любую информацию пользователя.   Каталог  –   файл,   содержащий   служебную   информацию   о   группе   файлов   (обычные, специальные файлы, подкаталоги), в него входящих.    Специальный   файл  –  файл,  ассоциируемый   с  каким­либо   устройством   ввода/вывода, используется для унификации механизма доступа к файлам и внешним устройствам.  Файловая   система  UNIX  имеет   иерархическую   структуру,   в   основе   которой   находится корневой каталог. Пример дерева каталогов приведен на рис. 7.4. root prim dat bin res.txt lib text.doc dummy ­ файл для монтирования другой файловой системы корневой каталог другой файловой системы (root) stud users test res.txt ­ каталог ­ файл ассациированный с устройством ­ файл tlink.exe res.dat Рис. 7.4. Пример дерева каталогов файловой системы UNIX На   рис.   7.4,   показана   процедура   монтирования   другой   файловой   системы.   Операция монтирования осуществляется с помощью системного вызова mount, после  вызова каталог bin становится корневым каталогом подключаемой файловой системы.     Имена файлов. Имя файла, в месте с расширением файла, в UNIX может иметь длину до 14   символов.   Расширение   отделяется   от   имени   файла   символом   «.»   (точка).   В   качестве разделителя   между   именем   файла   и   именем   каталога,   и   между   именами   каталогов, используется символ «/». Путь \ Имя файла и суффикс (14 символов) Разделитель каталогов  Например, полное имя файла res.dat, из дерева, приведенного на рис. 7.4, будет выглядеть так:  /prim/bin/stud/res.dat.  Физическая организация файла. Физическая организация файла приведена на рис. 7.5.  1 2 2 2 3 4 1 2 128  128 128     5 1 1 6 2 2 1 1 7 8 9 10 11 12 13 1 2 128  1 2 128  128 128   1 1 2 2 128 128     1 1 2 2 128 128   Рис. 7.5. Физическая организация файла в операционной системе UNIX Файл   располагается   в   блоках   (возможно   не   смежных)   дисковой   памяти.   Логическая последовательность блоков в файле задается набором из 13 элементов. Первые 10 элементов предназначаются   для   непосредственного   указания   номеров   первых   10  блоков   файла.   Если размер файла превышает 10 блоков, то в 11 элементе указывается номер блока, в котором содержится список следующих 128 блоков файла. Если файл имеет размер более, чем 10+128 блоков, то используется 12­й элемент для двухуровневой косвенной адресации, содержащий номер блока, в котором указываются номера 128 блоков, каждый из которых может содержать еще   по   128   номеров   блоков   файла.   Если   файл   больше,   чем   10+128+1282  блоков,   то используется   13   элемент   для   трехуровневой   косвенной   адресации.   При   таком   способе адресации предельный  размер  файла составляет  2 113 674  блока. Традиционная  файловая система операционной системы UNIX поддерживает размеры блоков 512, 1024 или 2048 байт  Индексные   дескрипторы   и   каталоги.  Информация   о   файле,   кроме   его   символьного имени,   хранится   в   специальной   системной   таблице,   называемой   индексным   дескриптором файла,   имеющего   размер  64  байта.  В   индексный   дескриптор   файла   входит   информация   о физическом расположении файла на диске, информация о размере файла, режимах доступа, датах   создания,   модификации,   открытия.   Номер   индексного   дескриптора   является уникальным цифровым именем файла.        Каталог представляет собой совокупность записей обо всех файлах и каталогах, входящих в него. Каждая запись состоит из 16 байтов, 14 байтов отводится под короткое символьное имя файла или каталога, а 2 байта – под номер индексного дескриптора этого файла. Расположение   файловой   системы   на   диске   показано   на   рис.   7.6.   Все   дисковое пространство, отведенное под файловую систему, делится на четыре области:    загрузочный блок (boot), в котором хранится загрузчик операционной системы;  суперблок   (superblock)  –   содержит   самую   общую   информацию   о   файловой   системе: размер   файловой   системы,   размер   области   индексных   дескрипторов,   число   индексных дескрипторов,   список   свободных   блоков   и   список   свободных   индексных   дескрипторов,   а также другую административную информацию;   область индексных дескрипторов, порядок расположения индексных дескрипторов в которой соответствует их номерам;   область данных, в которой расположены как обычные файлы, так и файлы–каталоги. Специальные файлы представлены в файловой системе только записями в соответствующих каталогах и индексными дескрипторами специального формата, но места в области данных не занимают.  Блок 0 (загрузчик) Блок 1 (суперблок) Область индексных дескрипторов Область файлов Файловая система Рис. 7.6. Размещение физической файловой системы на диске Сетевая файловая система NFS Основная идея NFS (Network File System) – позволить различным  пользователям разделять общую файловую систему. NFS–сервер   предоставляет   свои   каталоги   для   доступа   удаленным   клиентам. Взаимодействие клиент–сервер в системе NFS показано на рис. 7.9. Клиент Слой системных вызовов Виртуальная файловая система Локальная операционная система Локальные ресурсы компьютера NFS клиент Сообщения серверу Сервер Виртуальная файловая система NFS сервер Сообщения от клиента Локальная операционная система Локальные ресурсы сервера Сеть 7.9. Взаимодействие клиент–сервер в системе NFS Рис.  Команды UNIX Аналог  Cd prim  Type text.txt  Atrib  Команда  Описание, пример  pwd Mkdir <директорий> Cd <директорий>   <файл1> Ls [каталог] Rmdir <имя> Cp <файл2> Cat <имя файла> More <имя файла>  Rm <имя файла> Touch <имя> Vi <имя файла> Chmod   <атрибуты> <файл>  Вывести текущий каталог.  Создание каталога  Смена каталога  Cd prim  Cd .. Показать содержимое каталога  Удалить каталог  Копирует файл1 в файл2 Cp /test1 /prim.txt Просмотр содержимого файла  Cat /text1  Удалить файлы или ссылки  Создать файл  Редактировать файл  Смена атрибутов файла.  Атрибуты:  r  – чтение,  w  – запись,  x  – выполнение. Знаки: «+» ­ поставить, «–» ­ снять.  Chmod +r /text1   Ln <Имя1> <имя2> Создание ссылки на файл.   Mv <Имя1> <имя2> Переименовать файл  Where <Имя1> Kill  Id Ggep  Ищит файл  Снять задачу, запущенную в фоновом режиме.  Вывод информации о пользователе  Поиск строки в файле Clear  c df Compress  <файл> [­d] Set scan Su <пользователь> whoami brow  Mail сообщение]   [адрес Очистка экрана  Количество свободных байт на устройстве.  Упаковка файлов. Ключ «– d» ­ распаковка файла  Compress /test1  Compress /test1 > /arhiv Список всех параметров.  Проверит файловую структуру диска.  Сменить пользователя  Вывести имя пользователя  Открыть Web страницу  Например:  brow http://www.mts­sut.spb.ru  Послать сообщение