Ядро Unix

ОС Unix и Linux

ОС Unix была разработана в 1969 г. в Bell Labs как многозадачная ОС для миникомпьютеров и мейнфреймов. Она написана на языке Си, что позволяет ее компилировать различными Си-компиляторами для различных машин. На данный момент существует огромное множество версий Unix для различных платформ от персональных ПК до суперкомпьютеров, таких как Cray Y-MP. Unix позволяет также организовывать кластеры.

Ядро Unix представляет собой монолитную архитектуру. Главное ее св-во – высокая степень мобильности, то есть переносимости на разные платформы. Все компоненты ОС, не считая ядра, являются полностью машинно-независимыми, которые хорошо изолированы друг от друга. При компиляции ядра можно разрешить динамическую загрузку и выгрузку очень многих компонентов ядра – модулей. В момент загрузки модуля его код загружается для исполнения в привилегированном режиме и связывается с остальной частью ядра. Внутри модуля могут использоваться любые экспортируемые ядром функции.

Ядро – это постоянно функционирующая часть ОС, которая в случае Linux занимает 5-7 Мбайт. Другие программы (системные или пользовательские) являются полностью машинно-независимыми и могут общаться с ядром посредством системных вызовов, которые по сути дела являются точками входа программ на языке Си в ядро. При исполнении системного вызова программа пользователя временно переходит в привилегированный режим, получая доступ к данным или устройствам, которые недоступны при работе в режиме пользователя!

Стандартная библиотека Unix – libc – обеспечивает C-интерфейс к каждому системному вызову. Это приводит к тому, что системный вызов выглядит как функция на языке С.

1.1. Основные функции и состав ядра:

1. Инициализация системы – запуск, bootstrap – процедура раскрутки и загрузки полного ядра в память, запуск ядра;
2. Управление процессами и нитями – создание, завершение и отслеживание процессов и нитей, разделение между запущенными процессами времени процессора(-ов в SMP), распараллеливание процессов;
3. Управление памятью – создание ФС, файлов, доступ к внешним устройствам на уровне ФС;
4. Коммуникации и обмен данными между процессами локальными и сетевыми (IPC = Inter-Process Communications), а также между процессами и драйверами;
5. Создание программного интерфейса – функция доступа к возможностям ядра со стороны пользовательских процессов с помощью системных вызовов, оформленных в виде библиотек функций.