Архітектура операційних систем. Реалізація архітектури операційних систем. Концепція віртуальних машин

У системах віртуальних машин програмним шляхом створюють копії апаратного забезпечення. Ці копії (віртуальні машини) працюють паралельно, на кожній із них функціонує програмне забезпечення, з яким взаємодіють прикладні програми і користувачі. Розглянемо архітектуру цієї ОС [8, 44], що показана на рис. 2.2. Ядро системи, яке називалося монітором віртуальних машин (VM Monitor, МВМ), виконувалося на фізичній машині, безпосередньо взаємодіючи з її апаратним забезпеченням. Монітор реалізовував набір віртуальних машин (ВМ). Кожна ВМ була точною копією апаратного забезпечення, на ній могла бути запущена будь-яка ОС, розроблена для цієї архітектури. Найчастіше на ВМ встановлювали спеціальну однокористувацьку ОС CMS (підсистема діалогової обробки, ПДО). На різних ВМ могли одночасно функціонувати різні ОС. Коли програма, написана для ПДО, виконувала системний виклик, його перехоплювала копія ПДО, запущена на відповідній віртуальній машині. Потім ПДО виконувала відповідні апаратні інструкції, наприклад інструкції введення-виве- дення для читання диска. Ці інструкції перехоплював МВМ і перетворював їх на апаратні інструкції фізичної машини.

Віртуальні машини спільно використовували ресурси реального комп'ютера;

наприклад, дисковий простір розподілявся між ними у вигляді віртуальних дисків, названих мінідисками. ОС, запущена у ВМ, використовувала мінідиски так само, як фізичні диски.

Керування процесами і потоками. Програмний інтерфейс керування процесами WinАрі.

Виділимо деякі базові типи:

B00L - його використовують для зберігання логічного значення, насправді він є цілочисловим, DWORD - двобайтовий цілочисловий тип без знака, аналог unsigned i n t , HANDLE - цілочисловий дескриптор об'єкта, LPTSTR — покажчик на рядок, що складається із двобайтових або однобайтових символів, аналог char * або wchar_t *, LPCTSTR - покажчик на константний рядок, аналог const char * або const wchar_t *. Створення процесів у Win32 АРІ Як ми вже зазначали, для створення нового процесу у Win32 використовують функцію CreateProcess(). BOOL CreateProcess ( LPCTSTR app_name. LPCTSTR cmdjine.

LPSECURITY_ATTRIBUTES psa_proc. LPSECURITY_ATTRIBUTES psajhr.

BOOL inheritjiandles. DWORD flag_create.

LPVOID environ. LPTSTR cur_d1r.

LPSTARTUPINFO startup_info. LPPROCESSJNFORMATION process info ):

де: appname — весь шлях до виконуваного файла (NULL - ім'я виконуваного файла можна отримати з другого аргументу): CreateProcess("C:/winnt/notepad.exe". . . . ) ;

Для завершення процесів використовують функцію ExitProcess():

VOID ExitProcess (UINT exitcode): де exitcode - код повернення процесу.

Синхронне й асинхронне виконання процесів у Win32 АРІ

Для того щоб реалізувати синхронне виконання, після успішного виконання CreateProcess О процес-предок має викликати функцію очікування закінчення нащадка. Це WaitForSingleObjectO, стандартна функція очікування зміни стану об'єкта Win32 АРІ. DWORD WaitForSingleObject (HANDLE ph. DWORD timeout)

Реалізація файлових систем. Файлова система /ргос.

Вона ґрунтувалась на тому, що кожному процесові у системі відповідає каталог файлової системи /ргос, при цьому ім'я каталогу має збігатися з цифровим зображенням ідентифікатора (pid) цього. Із каталогу можна дістати доступ до різних файлів із визначеними іменами, при цьому доступ до кожного з них має спричиняти генерування різної інформації про процес у текстовому форматі, зручному для синтаксичного аналізу. Такою інформацією може бути вміст командного рядка процесу — /proc/pid/cmdinfo, відомості про поточне завантаження ним процесорів — /proc/pid/cpu, різноманітна статистика — /proc/pid/status тощо. В цілому вся інформація, відображувана програмою ps, має бути доступна через дану файлову систему. Ця інформація є динамічною. Коли, наприклад, переглянути двічі поспіль файл, що відображає поточне завантаження процесора, можемо отримати різні результати. Основним призначенням цих засобів доступу є надання різної статистики щодо системи, зокрема частина цих файлів і каталогів надає інтерфейс до служб ядра. За допомогою цієї системи можна здобути вичерпну шформацю про завантажені модулі ядра, змонтовані файлові системи, зовнішні пристрої, процесори, стан пам'яті (/proc/meminfo) тощо. Особливо важливий інтерфейс, що забезпечує доступ до внутрішніх змінних ядра; він реалізований через файли в каталогах /proc/sys і /proc/sys/kernel. Суттєвим тут є той факт, що /ргос підтримує не лише читання значень таких змінних, але їхнє редагування без перезавантаження системи і перекомпіляції ядра (через записування нових значень у відповідні файли). Прикладом змінної, котра може бути відредагована через інтерфейс /ргос, є максимально допустима кількість потоків у системі, що може бути модифікована під час її роботи шляхом зміни файла /proc/sys/kemel/threads-max: # echo 10000 > /proc/sys/kernel/threads-max Реалізація цієї файлової системи ґрунтується на тому, що кожному файлу і каталогу в ній присвоюють унікальний і незмінний номер індексного дескриптора. У разі доступу до файла цей номер передають у відповідний метод об'єкта індексного дескриптора VFS (наприклад, метод читання файла). Цей метод замість звертання до диска просто перевіряє номер індексного дескриптора і залежно від його значення виконує потрібний код (наприклад, зчитує інформацію з керуючого блока відповідного процесу).

Білет 11