ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 112
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Дедупликация. Встроенная в ZFS и OpenZFS функция дедупликации данных обеспечивает эффективность хранения за счет устранения избыточных данных. Файловые системы находят повторяющиеся данные, просматривая контрольную сумму блока, который может различаться по размеру.
Отправка и загрузка снимков ZFS. ZFS и OpenZFS позволяют отправить моментальный снимок файловой системы на другой узел сервера, что открывает для пользователя возможность сохранять данные в отдельную систему для таких целей, как резервное копирование или перенос данных в облачное хранилище.
Безопасность. ZFS и OpenZFS поддерживают делегированные разрешения и детализированные списки управления доступом для управления тем, кто может выполнять административные задачи. Пользователи могут настроить ZFS как доступную только для чтения, поэтому данные нельзя будет изменить. Oracle также поддерживает шифрование в ZFS на Solaris.
-
Микро ядерная архитектура ОС.
Суть этой архитектуры состоит в следующем. В привилегированном режиме остается работать только очень небольшая часть ОС, называемая микроядром. Микроядро защищено от остальных частей ОС и приложений. В его состав входят машинно-зависимые модули, а также модули, выполняющие базовые механизмы обычного ядра. Все остальные более высокоуровневые функции ядра оформляются как модули, работающие в пользовательском режиме.
Схема смены режимов при выполнении системного вызова в ОС с микроядерной архитектурой выглядит, как показано на рисунке. Из рисунка ясно, что выполнение системного вызова сопровождается четырьмя переключениями режимов (4 t), в то время как в классической архитектуре – двумя. Следовательно, производительность ОС с микроядерной архитектурой при прочих равных условиях будет ниже, чем у ОС с классическим ядром.
По многим источникам вопрос масштабов потери производительности в микроядерных ОС является спорным. Многое зависит от размеров и функциональных возможностей микроядра. Избирательное увеличение функциональности микроядра приводит к снижению количества переключений между режимами системы, а также переключений адресных пространств процессов.
-
Архитектура ОС на основе микроядра.
Повышенная отказоустойчивость обеспечивается прежде всего особенностями самой архитектуры на основе микроядра. Как и во многих структурах ОС предполагается наличие только двух уровней исполнения: суперпользовательского (или уровня ядра) и пользовательского. На уровне суперпользователя, которому, по определению, разрешено всё, исполняется только минимально-необходимая часть, которая либо не может функционировать на пользовательском уровне, либо её наличие в микроядре обусловлено соображениями улучшения каких-либо свойств системы.
Любую операционную систему на основе микроядра можно представить себе как трёхуровневую программную структуру, в которой базовым компонентом является микроядро, промежуточным – набор модулей (серверов, в терминологии микроядерных систем, позаимствованной из клиент-серверных систем), а низший уровень представлен множеством прикладных процессов (клиентов).
Наиболее заметными представителями микроядерной архитектуры на сегодняшний день являются операционные системы QNX и Symbian OS, хотя таких систем больше. Можно отметить, например, учебную, по сути, Minix3 и пока не доведённую до реально работоспособного состояния GNU Hurd. Велико значение операционных систем с гибридными ядрами Mac OS X и Windows NT, использующих архитектуру микроядер.
-
Архитектура ОС на основе гибридного ядра.
Гибридное ядро – это модифицированное микроядро, позволяющее для ускорения работы запускать несущественные части в пространстве ядра. В нём есть возможность добавить драйвер устройства двумя методами. Он может быть установлен как внутри ядерного пространства, так и в пространстве пользователя.
Windows NT была первой операционной системой Windows, основанной на гибридном ядре. Гибридное ядро, по сути, позволяет соединять микроядро и монолитное ядро. В логическом смысле комбинация ядер составляют две противоположности, где смешанное ядро является золотой серединой. К нему можно добавить драйвер устройства, используя несколько методов. Его предполагается устанавливать и внутри и в самом ядерном пространстве. Но как показывает практика, данная методика смешанного ядра, может принимать как положительные, так и отрицательные стороны.
-
Эволюция операционных систем фирмы Microsoft.
Первые продукты с названием «Windows» от Microsoft не были операционными системами. Это были графические среды для MS-DOS. На фоне успеха, в том числе и коммерческого, пользовательского интерфейса на Apple Lisa, компания решила реализовать графический интерфейс на IBM PC с MS-DOS. Так, в 1985, 1987 и в 1990 выходят первые три версии Windows — 1.0, 2.0 и 3.0. Причем за первые шесть месяцев после релиза Windows 3.0 было продано более 1 миллиона экземпляров. Дальнейшее развитие Windows можно разделить на два направления — Windows на базе MS-DOS и Windows на базе NT.
Windows на базе MS-DOS или Windows 9x не были первыми ОС от Microsoft, но они продолжали «старые традиции» и были построены на основе 16-битного кода MS-DOS. В августе 1995 года была выпущена Windows 95 — первая система семейства Windows 9x. Она уже была полноценной операционной системой с соответствующими возможностями. Однако у системы были проблемы с безопасностью (например, не было «администратора») и с изоляцией приложений.
В целом, к концу 80-х годов в Microsoft появилось понимание о необходимости разработки операционной системы не на базе MS-DOS. Параллельно с разработкой софта, связанного с MS-DOS, Microsoft наняла команду инженеров из компании DEC для разработки новой 32-битной операционной системы. Главой группы стал Дэйв Катлер — один из главных разработчиков ОС VMS. Новая система была названа NT — от сокращения New Technology. Основной упор при разработке NT делался на безопасность и надежность системы, а также на совместимость с Windows на MS-DOS.
Первая система Windows называлась Windows NT 3.1 и была выпущена в 1993 году. Это была первая ОС от Microsoft. Индекс 3.1 был выбран для соответствия Windows 3.1 на MS-DOS. Эта версия не имела особого успеха. Для NT требовалось больше памяти, 32-разрядных приложений на рынке было мало, возникали проблемы с совместимостью драйвером.
В 2000 году вышла новая версия Windows — Windows 2000. Она развивала идеи, заложенные в системы NT. Был добавлена технология Plug-and-Play, управление электропитанием и улучшен интерфейс пользователя.
Успех Windows 2000 задал вектор развития для следующего поколения — Windows XP. В «хрюшке» Microsoft улучшила совместимость, интерфейс стал более дружелюбным. Стратегия Microsoft завоевывать аудиторию уже знакомыми системами дала плоды — за несколько лет Windows XP была установлена на сотнях миллионах ПК. Эпоха MS-DOS подошла к концу.
Vista включала в себе 70 миллионов строк кода, часть которого составлял «причесанный» код XP. Неудача Vista отчасти с тем, что она вышла не в то время. На 2006 год пришелся бум недорогих компьютеров, которые не могли обеспечить достаточную для Vista производительность.
Microsoft уделила большее внимание тестированию и производительности новой системы. Windows 7 быстро вытеснила Vista, а затем и XP, став самой популярной версией Windows до появления Windows 10 (сейчас Windows 7 на втором месте по популярности).
Бум смартфонов в начале 2010-х подтолкнул Microsoft к созданию операционной системы, которую можно было бы развернуть на разных устройствах: на телефонах, планшетах, приставках и т. д. В результате этой работы мир узрел Windows 8. «Восьмерка» построена на модульном подходе MinWin для получения небольшого ядра ОС, которое можно было бы расширить на линейку других типов устройств. Но аудитория встретила холодно такой подход.
И вот, к 2015 году Microsoft выпускает Windows 10. При разработке Microsoft продолжала развитие идеи единой системы для разных устройств. В «десятке» появилась голосовая помощница Кортана, вернули меню «Пуск», улучшена системная безопасность.
Код ядра ОС выполняется в привилегированном режиме процессора (режим ядра). Для него доступны системные данные и оборудование. В непривилегированном режиме (пользовательский режим) выполняется код приложений. Ему предоставляется ограниченный набор интерфейсов и ограниченный доступ к системным данным. Прямой доступ к оборудованию заблокирован. Windows считается операционной системой с гибридным ядром. С одной стороны компоненты ядра Windows располагаются в вытесняемой памяти и взаимодействуют друг с другом путем передачи сообщений, как в микроядерных системах. С другой стороны, ядро слишком велико (более 1 Мбайт), а большая часть кода ОС и кода драйверов устройств использует одно защищенное пространство памяти защищенного режима, что свойственно монолитным ОС.
- 1 2 3
Потоки и процессы в операционных системах.
Режим ядра — код, который выполняется в нулевом кольце защиты процессора (ring0) с максимальными привилегиями.
Режим пользователя — код, исполняемый в третьем кольце защиты процессора (ring3), обладает пониженными привилегиями.
Системный вызов осуществляет переход из режима ядра в режим пользователя с помощью вызова инструкций.
Поток (thread) — это, сущность операционной системы, процесс выполнения на процессоре набора инструкций, точнее говоря программного кода. Общее назначение потоков — параллельное выполнение на процессоре двух или более различных задач. Как можно догадаться, потоки были первым шагом на пути к многозадачным ОС.
На ряду с потоком, существует также такая сущность, как процесс. Процесс (process) — не что более иное, как некая абстракция, которая инкапсулирует в себе все ресурсы процесса (открытые файлы, файлы, отображенные в память...) и их дескрипторы, потоки и т.д. Каждый процесс имеет как минимум один поток. Также каждый процесс имеет свое собственное виртуальное адресное пространство и контекст выполнения, а потоки одного процесса разделяют адресное пространство процесса.
Каждый поток, как и каждый процесс, имеет свой контекст. Контекст — это структура, в которой сохраняются следующие элементы:
- Регистры процессора.
- Указатель на стек потока/процесса.
Как я уже упомянул, потоки могут быть созданы не только в режиме ядра, но и в режиме пользователя. Планировщиков потоков в ОС может быть несколько:
- Центральный планировщик ОС режима ядра, который распределяет время между любым потоком в системе.
- Планировщик библиотеки потоков. У библиотеки потоков режима пользователя может быть свой планировщик, который распределяет время между потоками различных процессов режима пользователя.
- Планировщик потоков процесса. Уже рассмотренные нами волокна, ставятся на выполнение именно таким способом.
-
Управление памятью в операционных системах.
Под памятью (memory) здесь подразумевается оперативная память компьютера. В отличие от памяти жесткого диска, которую называют внешней памятью (storage), оперативной памяти для сохранения информации требуется постоянное электропитание. Функциями ОС по управлению памятью в мультипрограммной системе являются: