Unix

Поскольку UNIX относится к категории многопользовательских ОС, то в ней осуществлен механизм контроля доступа к файлам и справочникам. При таком подходе процесс имеет доступ к файлам, если его возможности соответствуют правам доступа. Доступ к файлам в ОС UNIX возможен при выполнении нескольких условий:
• Если процесс создает файл, то ему присваивается идентификатор (UID — User Identifier), который становится также идентификационной записью владельца этого файла
• Любой процесс, пытающийся получить доступ к файлу, получает сразу два идентификатора — текущий и групповой.
• У каждого файла имеется соответствующий описатель, или i-узел. Хотя имя файла и сам файл не идентичны, у одного файла может быть несколько имен. Но каждому i-узелу соответствует только единственный файл.
Сам по себе i-узел является носителем большей части информации о файле. Эта информация дает возможность системе определять однозначно может ли определенный процесс получить доступ к файлу именно в этом режиме.
В i-узле уже имеются UID и GID владельца файла, там же хранится информация, какие действия разрешено владельцу осуществлять с принадлежащим ему файлом, какие действия разрешено выполнять пользователям из группы владельца, какие действия разрешены остальным пользователям.

Как известно, IBM и OSF обменялись технологиями организации микроядра. Однако поскольку подходы компаний к архитектуре и функциональности операционных систем различаются по нескольким значимым направлениям, в основу системы ОС OSF/1 1.3 было заложено микроядро Mach. Сервер OSF/1 версии 1.3 функционирует в пространстве пользователя Mach и использует соответствующие функции Mach.
Читать полностью »

Open Software Foundation фактически стала одной из первых компаний, которая модифицировала операционную систему UNIX, основываясь на микроядерной технологии ее построения Mach. Операционную систему, которую они получили в результате своих многолетних изысканий, назвали OSF-1. Среди разработчиков бытует мнение, что лицензионность этой ОС достаточно спорна. Поскольку в этой операционной системе использованы исходники текстов такой системы, как давно известная система SVR 4.0.
Основным и самым надежным потребителем операционной системы OSF-1 с момента ее появления и по сегодняшний день стала фирма Digital Equipment. Эта корпорация использует ОС OSF-1 исключительно в применении к ею же и разработанным платформам, которые построены на основе микропроцессоров Alpha.
Многократное тестирование операционной системы OSF-1 наглядно показало, что ее стабильной и отлаженной работы на сегодняшний день добиться не удалось. Поэтому фирмой-производителем ведутся дальнейшие работы по модификации этой перспективной операционной системы. В пользу продолжения этих разработок говорит такой факт, что в создании OSF-1 применялись все международные стандарты, которые действуют для операционной системы UNIX.

ОС UNIX соответствует международному стандарту ISO, а изначально она соответствовала общепринятому стандарту ANSI. Кроме того, все стандартные библиотеки, входящие в состав этой операционной системы, соответствуют этому стандарту. Отличительной чертой этих международных стандартов является то, что они обладают таким важным свойством, как «машинная независимость».
Помимо вышеназванных общепринятых стандартов, есть еще их разновидности, которые действуют в среде аппаратных архитектур. Именно к таким стандартам относится SPARC Complience Definition, который был одобрен и принят межгосударственным сообществом SPARC International. Стандарт, похожий на него, был создан 88/Open.
К особо значимым стандартам также относится стандарт «оконных систем», разработанный специально для различных модификаций операционной системы UNIX. Этот стандарт поддерживает X Cosortium, основанный лабораторией Массачусетского технологического института (MIT).
Так же эта операционная система подчиняется международному стандарту OSF Application Environment Specification (AES), в котором прописаны все модификации ОС OSF/1, являющиеся воплощением OSF ОС UNIX. А OSF ОС UNIX, как известно, базируется на принципах микроядерности.

Микроядром называется минимальная стержневая часть операционной системы, которая служит основой переносимых и модульных расширений. Микроядрами будут обладать большинство операционных систем следующего поколения. Но имеется множество различных мнений в том как следует организовывать службы операционной системы по отношению к микроядру: нужно ли выполнять операции, которые не относятся к ядру, в пространстве пользователя или ядра, нужно ли сохранять программы имеющихся подсистем, как правильно проектировать драйверы устройств, чтобы эффективность была более лучше, но при этом сохранить функции драйверов максимально независимыми от аппаратуры.
Одна из компаний, ввела понятие микроядра, в операционной системе которой использовалось микроядро «Mасh». Ядро этой системы было немного обесценено наличием монолитного сервера реализующую операционную систему , которая являлась оболочкой микроядра. Компании «Мiсrоsоft» выпустила операционную систему, в которой основным преимуществом должна была стать модульность и переносимость. Эта система была построена таким образом, чтобы ее можно было применять в одно- и мультипроцессорных системах.
«Мiсrоsоft» использовала к микроядерному подходу модульность для создания общей структуры «NТ».
Основным конкурентом в области микроядерных ОС является Масh 3.0 и микроядро Сhоrus 3.0.Очевидна тенденция к переходу от монолитных к микроядерным системам. Некоторые компании уже в течение нескольких лет выпускают пользующиеся успехом микроядерные операционные системы.

Вы что-нибудь слышали о компании Novell UnixWare? Наверное, нет. И даже не знаете о чем идёт речь?.
Тогда я вам немного расскажу о ней. Компания Novell — крупная сетевая компания.
Чем же она занимается? Компания Novell обеспечивает сетевой доступ компьютера к серверам. Это известная в своих кругах компания и у неё большие технические возможности. Фактически благодаря этой компании осуществляет переход от одного персонального рабочего компьютера в компьютерный класс развитой локальной рабочей сети. А теперь немного об истории этой компании.
Первая версия получила название Novell UnixWare. В её основе SVR 4.0.
Система имела расширения. Но многие пользователи были ею не довольны. Они жаловались на её ненадёжность. Действительно это система давала сбои.
В 1995 году на основе UnixWare SVR 4.0 появилась новая версия UnixWare 2.0. В основе новой версии была система SVR 4.2. Новый вариант компании, по отзывам постоянных пользователей, был лучше и надежнее. Чем же система стала лучше, скажите вы?
Теперь в новом варианте присутствовал графический интерфейс администратора, а также файловая система и архив сервера то есть реальный доступ к файлам, хранимым на сервере NetWare.
Благодаря новой версии компания Novell UnixWare стала крупнейшей сетевой компанией, приобрела больше пользователей и пользуется огромным спросом.

Начиная с 1965 года, вплоть до конца 1969 две компании Multics и General Electric, а также группа исследователей, которые представляли Масачусетский технологический институт, участвовали в проекте под названием ОС Multics. Для этого проекта целью стало создание операционной системы для интерактивной группы пользователей, которая могла бы максимальное число работающих обеспечить не только мощными, но и удобными средствами для того, чтобы иметь доступ к вычислительным ресурсам.
В данном курсе ставится задача ознакомления слушателей с ОС Multics. Хотелось бы выделить несколько идей, содержащихся в этом проекте.
Первое, что хотелось бы выделить, это многоуровневый принцип системы защиты.. Сегментарно-страничная организация виртуальной памяти, разделение сегментов данных и сегментов програмного кода давало возможность с каждым сегментом связать уровень доступа (уровень записи и чтения сегментов данных и команд выполнения для сегментов). Если нужно было какой-нибудь программой вызватьдругую или обратиться к ее данным, которые располагаются в определенном сегменте, было обязательным, чтобы уровень сегмента, содержащего эту программу, не был ниже уровня доступа данного сегмента. Это позволяло почти полностью, со стопроцентной защитой размещать в системных сегментах виртуальных адресных пространств пользователей всю операционную систему
Вторая важная идея ОС Multics состояла в том, что централизованная файловая система была не только спроектирована, но и практически в полном объеме реализована. В подобных случаях файлы, которые располагаются на различных физических хранителях внешней памяти, объединяются в единый архив с помощью логических цепочек. Они могут объединяться и в иерархическую древовидную структуру, где именованные каталоги будут промежуточными узлами, а ссылки на файлы — «листьями». Если в архиве во время поиска выяснялось, что магнитный диск или лента на устройство внешней памяти не была установлена, то операционная система выдавала запрос к оператору с просьбой установить нужный ей объект. Это значительно облегчало работу оператора и администрирование всей системы файлов, но в то же время делала более трудными рутинные действия, например, перенос некоторой части файлов с одной машины на другую. Впоследствии при реализации ОС UNIX был выбран компромис, о котором можно будет узнать немного позже.
Имеющаяся большая сегментарно-страничная виртуальная память дала возможность использования отображения файлов. То есть, когда открывался файл в виртуальной памяти, начиналось образование сегмента, в котором в полном объеме отображался файл, располагавшийся на внешнем носителе. Заметим, что файловая система ОС Multics могла поддерживать только одностраничные файлы. Файлы с более сложной организацией уже являлись надстройкой. Вся работа с файлом шла с помощью общего механизма, предназначенного для управления виртуальной памятью.
ОС Multics не стала полностью коммерческим продуктом, но ее использование принесло системным программистам огромное количество ценных идей, которые актуальны до сих пор и ими пользуются не только для операционных систем. Главный ее недостаток в том, что она очень сложна. Видимо, это и помешало довести эту систему до уровня полноценной программной продукции.
Участники проекта Multics, получившие приказ от высшего руководства о прекращении работы проекта, были поставлены перед свершившимся фактом. Кроме того, руководители, которые оказались разочарованы результатами и посчитали не рентабельным большое вложение в проект финансов, больше не стали вести работы в той или иной мере связанные с операционными системами.

Скорее всего операционная система UNIX первый раз была перенесена на компьютер с принципиально отличающийся архитектурой от PDP-11 в 1977 г в Австралии. Причиной этому служило образование компьютерной кафедры в университете Воллонгонга. Старший заведующий кафедры Джюрис Рейндфельдс принял решение использовать операционную систему UNIX для обучения студентов. Но так как в его родном университете не нашлось средств для приобретения PDP-11/40 профессору Рейндфельдсу пришлось довольствоваться тем что есть и он приобрел 32-разрядный компьютер Interdata 7/32 который был значительно дешевле PDP-11 хотя и уступал ему в производительности. Здесь и состоялся первый перенос операционной системы UNIX V6 на 32 разрядную машину Interdata 7/32.
Процесс переноса операционной системы осуществлялся путем обмена магнитными лентами с университетом Беркли, так как в австралийском университете компьютера PDP-11 не было. И к концу 1977года канадец Ричард Миллер получил компилятор языка Си который был использован для получения варианта операционной системы похожего на UNIX но работавшего на более слабой машине.
Операционная система, созданная Миллером была гибридом ОС UNIX V6 и OSMT/32 которая успешно работала на компьютере с 32-разрядной архитектурой.

Минимальная стержневая часть операционной системы, которая является основой модульных и переносимых расширений, называется микроядром. У ОС Windows NT все машинно-зависимые программы расположены внутри микроядра. Поэтому многие считают, что у ОС Windows NT микроядро отсутствует. С этим не согласны создатели NT. Они утверждают, что основными задачами при создании данной ОС было улучшение производительности и сетевых возможностей, а также поддержание основного набора прикладных сред. Для этого необходимо разделение функций между ядерными и неядерными модулями. Так, для увеличения скорости работы файловой системы и передачи данных в сети, в ядре данные считываются и записываются небольшими порциями, что походит на работу приложений в распределенном режиме. Исполнительная система NT имеет набор средств управления процессами, которого вполне хватает для существующего на данный момент набора прикладных сред NT. В ОС Windows NT процессы, нити, файлы и все видимые пользователю ресурсы выделяются и управляются как объекты. Поэтому их можно именовать, защищать и разделять. Как и другие микроядра, ядро NT обрабатывает прерывания и переключения контекста. При связывании прерывания с ISR в ядре используется объект прерывания, что помогает отделить драйверы устройств от аппаратуры прерываний. Microsoft для создания общей структуры NT использовала модульность, хотя она существенно отличается от всех остальных ОС. Поэтому NT может по праву считаться микроядерной ОС.

Для осуществления базовых функций используется микроядро, а остальные приложения и службы работают, опираясь на микроядро. Конструируя микроядро операционной системы, главное определить, какие функции будут действовать вне ядра. Системы файлов, системы управления окнами и системы безопасности в таком связаны друг с другом и с микроядром и обязательно взаимодействуют между собой.
Ядро операционной системы UNIX является многоуровневым, его схема построения в свое время считалась идеально выстроенной, превзойти ее не представлялось возможным. Главным достижением такой схемы построения было то, что определяющие компоненты операционной системы, такие как система фалов, система взаимодействия процессов (IPC — interprocess communications), службы ввода и вывода информации и служба управления распределялись по разным уровням. А уровни взаимодействовали между собой особым образом. Один уровень был связан только с ближайшими к нему, но не взаимодействовал с остальными.
В результате такого построения ОС работала стабильно, но на сегодняшний день такой подход устарел, потому что система представляет собой монолит из-за существования жесткой связи между уровнями. Интерфейсы, объединяющие различные уровни, не четко прописанные, количество их велико. Чтобы внести в систему даже незначительные изменения нужно очень хорошо разбираться в схеме ее построения, временные затраты при такой схеме тоже очень значительны.
Если использовать в ОС микроядро, то удается избежать монолитности. Микроядро однозначно реагирует на сигналы, поступающие из локальных, или удаленных процессов. Но при использовании микроядерных операционных систем ведет к снижению скорости передачи данных, что является существенным их недостатком.