Щеглов Максим Игоревич
Факультет: Вычислительной техники и информатики
Специальность: Программное обеспечение автоматизированных систем
Тема магистерской диссертации: "Анализ и оценка эффективности параллельных многошаговых блочных методов решения ОДУ на кластере"
Научный руководитель: Фельдман Лев Петрович профессор, д.т.н.
Библиотека
Авторы: Щеглов М.И., Чернышева А.В.
Донецкий национальный технический университет
Украина, 83001, Донецк, ул. Артема, 66.
Проектирование гипотетической операционной системы
Реферат
Операционная система (ОС) - это совокупность средств, предназначенных для управления процессами, ресурсами и взаимодействия с пользователями. Операционные системы современных компьютеров относятся к числу наиболее сложных систем, созданных когда-либо человеком.Сегодня существует довольно много различных операционных систем. Каждая из них имеет свои недостатки и преимущества, и в соответствии с этим занимает определенное положение на рынке программных продуктов. Большая часть всех пользователей используют систему Windows, которая выполняет всю работу по настройке и использованию оборудования. Это становится недостатком, если нужно настроить ОС для определенных целей, чтобы оптимизировать процесс работы. Еще одними не менее используемыми системами являются LINUX, FBSD, SYSTEM V. Главной их отличительной особенностью является совершенно иная концепция: предоставление права пользователю для оптимального использования ресурсов компьютера, эффективная работа приложений, надежная защита данных и серьезная многопользовательская защита. Благодаря этому именно эти ОС предпочитают устанавливать на серверах, в сети или при выполнении сложных задач.
Поэтому при выборе ОС обычно ориентируются на тот класс задач, который предстоит решать с помощью ОС.
1.1 Общая организация файловой системы
Основными характеристиками разработанной файловой системы являются:- Многоуровневая система
- Данные о свободных/занятых блоках представляются в виде битового массива
- Файлы с последовательным доступом
| Блок первоначальной Загрузки | Суперблок | Битовый массив | свободных/занятых кластеров Массив индексных дескрипторов | Каталоги и файлы | Блоки данных |
Таблица 1.1 Структура файловой системы
В блоке первоначальной загрузки изначально содержатся сведения о первоначальной загрузке ОС. Подготовительная программа перед загрузкой ядра запускается именно из этого блока. Суперблок содержит информацию, необходимую для монтирования и управления работой файловой системы в целом. Битовая карта свободных/занятых кластеров представляет собой битовый массив, в котором на каждый кластер файловой системы приходится 1 бит: свободные блоки обозначаются единицами, а занятые нулями(или наоборот). Данная информация хранится на диске и может быть сделана ее копия для повышения защиты системы от сбоев. Выделяется область памяти объемом 256 Кбайт, которая сможет сохранить информацию о 2,5 млн кластерах. В корневом каталоге содержится вершина дерева файловой системы.
Массив индексных дескрипторов файлов имеет ограниченное число записей (65535 записей) и представляет собой массив i-узлов, хранящий атрибуты файлов(общий размер для каждого файла – 22 байт), представленные в таблице 1.2 . Также i-узлы хранят физические адреса всех блоков, принадлежащих данному файлу. Каждому такому блоку будет соответствовать единственное значение в битовом массиве свободных/занятых блоков(рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 Взаимосвязь i-узлов и битового массива свободных/занятых кластеров
| Название поля | Размер (в байтах) | Описание |
| Размер файла | 4 | |
| Тип файла | 1 | может принимать такие битовые значения 1–последовательный файл; 2– системный; 3–устройство; |
| Время создания | 2 | |
| Время последнего доступа | 2 | |
| Время последнего изменения | 2 | |
| Пользователь | 1 | Код пользователя системы |
| Права доступа | 9 | может принимать значения в виде триад: rwxrwxrwx(права доступа создателя, группы, остальных пользователей) |
| Ссылки | 1 | Число ссылок на файл |
Таблица 1.2 Атрибуты файлов в i-узлах
В данной файловой системе пользователю предоставлена возможность обращения к файлу по его символьному имени. Для упрощения определения уникальности имени файла используется древовидный каталог. К любому файлу в системе можно добраться по пути от корневого каталога вниз по ветвям подкаталогов. Серия имен подкаталогов, завершающаяся собственно именем файла, определяет имя файла. Для разделения имен каталогов используется наклонная черта. На рисунке 1.2 показана древовидная структура.
Рисунок 1.2 - Древовидная структура
В разработанной файловой системе реализованы средства многопользовательской защиты. Администратор назначает каждому пользователю максимальную долю файлов и блоков, определяет права доступа к файлам. Чтобы войти в систему пользователь должен зарегистрироваться. На жестком диске хранится файл квот, в котором для каждого пользователя содержится запись, содержащая: гибкий лимит блоков; жесткий лимит блоков; текущее количество блоков, занятых пользователем; количество оставшихся предупреждений о блоках. Когда пользователь открывает файл, операционная система находит его атрибуты и дисковые адреса и помещает их в таблицу в оперативной памяти. При каждом добавлении нового блока к файлу общее количество блоков, числящееся за пользователем, увеличивается и сравнивается с гибким и жестким лимитом. При превышении гибкого лимита число предупреждений о блоках увеличивается на 1. При достижении жесткого лимита любая попытка добавить блок к файлу будет завершаться ошибкой. Когда число предупреждений достигнет 0, ОС откажет пользователю в регистрации при следующем входе в систему.
В системе защиты файлов владелец файла указывается в соответствующих атрибутах файла. В них он может указать права для остальных пользователей(o), для группы пользователей(g). Права указываются в виде трех триад rwx, где r-только чтение, w- запись, х- выполнение. Доступ к файлу предоставляется постороннему пользователю в соответствии с его статусом, определенном в атрибутах файла. Только создатель файла и системный администратор могут изменять права доступа к файлу.
Литература
- Григорьев В.Л. Микропроцессор i486. – Москва: Гранал+Бином, 1993, Т:1,2,3,4.
- Дейтел Г. Введение в операционные системы. – Москва: Мир, 1987, Т:1,2.
- Шоу А. Логическое проектирование операционных систем. – Москва: Мир, 1981.
- Медник, Донован - Операционные системы. М, 1978
- Робачевский А.М. Операционная система Unix. –СПб.:БХВ-Петербург, 2000.–528с.:ил.
- В. Столлингс Операционные системы, 4-е издание.:Пер. С англ.–М.: Издательский дом «Вильямс»,2002.–848с.:ил.