Основные понятия

Одним из достоинств ОС UNIX является то, что система базируется на неболь­шом числе понятий; рассмотрим их вкратце. Здесь необходимо отметить, что на­стоящая книга не претендует на полноценное изложение основ работы и детальное описание архитектуры системы UNIX (или Linux). На эту тему имеется достаточ­ное количество специальной литературы, например отличная монография [39] или такие замечательные книги, как [23,43]. Тем не менее, исходя из имеющегося опы­та преподавания предметов, относящихся к операционным системам и системно­му программному обеспечению, считаю полезным изложить здесь минимальный набор основных понятий, который часто помогает студентам «погрузиться в мир UNIX», отличающийся от привычного всем окружения Windows.

Виртуальная машина

Система UNIX многопользовательская. Каждому пользователю после регистра­ции (входа в систему) предоставляется виртуальный компьютер, в котором есть все необходимые ресурсы: процессор (процессорное время выделяется на основе круговой, или карусельной, диспетчеризации и с использованием динамических приоритетов, что позволяет обеспечить равенство в обслуживании), оперативная память, устройства, файлы. Текущее состояние такого виртуального компьютера, предоставляемого пользователю, называется образом. Можно сказать, что про­цесс — это выполнение образа. Образ процесса состоит:

- из образа памяти;

- значений общих регистров процессора;

- состояния открытых файлов;

- текущего каталога файлов;

- другой информации.

Образ процесса во время выполнения процесса размещается в основной памяти. В старых версиях UNIX образ можно было «сбросить» на диск, если какому-либо более приоритетному процессу требовалось место в основной памяти. Напомним, что такое замещение процессов называется свопингом (swapping). В современных реализациях, поддерживающих, как правило, страничный механизм виртуальной памяти, прежде всего выгружаются неиспользуемые страницы, а не целиком об­раз. В частности, в системах Linux свопинг образов не применяется, но создается специальный¹ раздел на магнитном диске для файла подкачки (swap-file), где раз­мещаются виртуальные страницы выполняющихся процессов, для которых не хва­тает места в оперативной памяти. Таким образом, замещаются не процессы, а их отдельные страницы.

Образ памяти делится на три логических сегмента:

- сегмент реентерабельных процедур (начинается с нулевого адреса в виртуаль­ном адресном пространстве процесса);

¹ Сигнатура этого раздела обозначается как 082h.

Семейство операционных систем UNIX___________________________________ 315

- сегмент данных (располагается следом за сегментом процедур и может расти в сторону больших адресов);

- сегмент стека (начинается со старшего адреса и растет в сторону младших адре­сов по мере занесения в него информации при вызовах подпрограмм и при пре­рываниях).

В современных версиях UNIX-систем все виртуальное адресное пространство каж­дого образа отображается на реальную физическую память компьютера. Исполь­зуется страничный механизм организации виртуальной памяти. И следует разли­чать замещение процессов и подкачку страниц, хотя в обоих случаях используется термин swapping.