Giáo trình môn Hệ điều hành – Chương II: Cấu trúc hệ điều hành – Tài liệu, ebook

20 trang

| Chia sẻ : nguyenlam99

| Lượt xem: 993

| Lượt tải: 1

Bạn đang xem nội dung tài liệu Giáo trình môn Hệ điều hành – Chương II: Cấu trúc hệ điều hành, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

22/10/2013 Khoa KTMT 1 Chương II : Cấu Trúc Hệ Điều Hành  Các thành phần của hệ điều hành  Các dịch vụ hệ điều hành cung cấp  Lời gọi mạng lưới hệ thống ( System call )  Các chương trình mạng lưới hệ thống ( system programs )  Cấu trúc mạng lưới hệ thống  Máy ảo ( virtual machine ) 22/10/2013 Khoa KTMT 2 2.1. Các thành phần của hệ điều hành – Quá trình ( hay tiến trình ‟ process ) là gì ? – Quá trình khác chương trình ở điểm gì ? – Một quy trình cần những tài nguyên của mạng lưới hệ thống như CPU, bộ nhớ, file, thiết bị I / O, để hoàn thành xong việc làm. – Các trách nhiệm của thành phần  Tạo và hủy quy trình  Tạm dừng / thực thi tiếp ( suspend / resume ) quy trình  Cung cấp những chính sách ‟ đồng nhất hoạt động giải trí những quy trình ( synchronization ) ‟ tiếp xúc giữa những quy trình ( interprocess communication ) ‟ khống chế ùn tắc ( deadlock ) „ 2.1.1. Quản lý quy trình ( process management ) 22/10/2013 Khoa KTMT 3 2.1. Các thành phần của hệ điều hành – Bộ nhớ chính là TT của những thao tác, giải quyết và xử lý – Để nâng caó hiệu suất sử dụng CPU, hệ điều hành cần quản trị bộ nhớ thích hợp – Các trách nhiệm của thành phần  Theo dõi, quản trị những vùng nhớ trống và đã cấp phép  Quyết định sẽ nạp chương trình nào khi có vùng nhớ trống  Cấp phát và tịch thu những vùng nhớ khi thiết yếu • 2.1.2. Quản lý bộ nhớ chính 22/10/2013 Khoa KTMT 4 2.1. Các thành phần của hệ điều hành ‟ Hệ thống file ( file system )  File  Thư mục ‟ Các dịch vụ mà thành phần cung ứng  Tạo và xoá file / thư mục.  Các thao tác giải quyết và xử lý file / thư mục ( mkdir, rename, copy, move, new, )  “ Ánh xạ ” file / thư mục vào thiết bị tàng trữ thứ cấp tương ứng  Sao lưu và phục sinh tài liệu • 2.1.3. Quản lý file ( file management ) 22/10/2013 Khoa KTMT 5 2.1. Các thành phần của hệ điều hành ‟ Che dấu sự độc lạ của những thiết bị I / O trước người dùng ‟ Có công dụng  Cơ chế : buffering, caching, spooling  Cung cấp giao diện chung đến những trình tinh chỉnh và điều khiển thiết bị ( device-driver interface )  Bộ điều khiển và tinh chỉnh những thiết bị ( device driver ) phần cứng. • 2.1.4. Quản lý mạng lưới hệ thống I / O ( I / O system management ) 22/10/2013 Khoa KTMT 6 2.1. Các thành phần của hệ điều hành ‟ Bộ nhớ chính : kích cỡ nhỏ, là môi trường tự nhiên chứa tin không vững chắc => cần mạng lưới hệ thống tàng trữ thứ cấp để tàng trữ vững chắc những tài liệu, chương trình ‟ Phương tiện tàng trữ thông dụng là đĩa từ, đĩa quang ‟ Nhiệm vụ của hệ điều hành trong quản trị đĩa  Quản lý khoảng trống trống trên đĩa ( không lấy phí space management )  Cấp phát khoảng trống tàng trữ ( storage allocation )  Định thời họat động cho đĩa ( disk scheduling )  Sử dụng liên tục => tác động ảnh hưởng lớn đến vận tốc của cả mạng lưới hệ thống => cần hiệu suất cao • 2.1.5. Quản lý mạng lưới hệ thống tàng trữ thứ cấp ( secondary storage management ) 22/10/2013 Khoa KTMT 7 2.1. Các thành phần của hệ điều hành Trong mạng lưới hệ thống được cho phép nhiều user hay nhiều process diễn ra đồng thời : ‟ Kiểm soát quy trình người dùng đăng nhập / xuất và sử dụng mạng lưới hệ thống ‟ Kiểm soát việc truy vấn những tài nguyên trong mạng lưới hệ thống ‟ Bảo đảm những user / process chỉ được phép sử dụng những tài nguyên dành cho nó ‟ Các trách nhiệm của mạng lưới hệ thống bảo vệ  Cung cấp chính sách trấn áp đăng nhập / xuất ( login, log out )  Phân định được sự truy vấn tài nguyên hợp pháp và phạm pháp ( authorized / unauthorized )  Phương tiện thi hành những chủ trương ( enforcement of policies ) Chính sách : cần bảo vệ tài liệu của ai so với ai • 2.1.6. Hệ thống bảo vệ 22/10/2013 Khoa KTMT 8 2.1. Các thành phần của hệ điều hành ‟ Là giao diện hầu hết giữa người dùng và OS „ Ví dụ : shell, mouse-based window-and-menu ‟ Khi user login „ command line interpreter ( shell ) chạy, và chờ nhận lệnh từ người dùng, thực thi lệnh và trả hiệu quả về. ‟ Các lệnh -> bộ tinh chỉnh và điều khiển lệnh -> hệ điều hành ‟ Các lệnh có quan hệ với những việc :  Tạo, hủy, và quản trị quy trình, mạng lưới hệ thống  Kiểm soát I / O  Quản lý bộ tàng trữ thứ cấp  Quản lý bộ nhớ chính  Truy cập mạng lưới hệ thống file và chính sách bảo mật thông tin • 2.1.7. Hệ thống thông dịch lệnh 22/10/2013 Khoa KTMT 9 2.2. Các dịch vụ hệ điều hành cung cấp ‟ Thực thi chương trình ‟ Thực hiện những thao tácï I / O theo nhu yếu của chương trình ‟ Các thao tác trên mạng lưới hệ thống file „ Đọc / ghi hay tạo / xóa file ‟ Trao đổi thông tin giữa những quy trình qua hai cách :  Chia xẻ bộ nhớ ( Shared memory )  Chuyển thông điệp ( Message passing ) ‟ Phát hiện lỗi  Trong CPU, bộ nhớ, trên thiết bị I / O ( tài liệu hư, hết giấy, )  Do chương trình : chia cho 0, truy vấn đến địa chỉ bộ nhớ không được cho phép. 22/10/2013 Khoa KTMT 10 2.2. Các dịch vụ hệ điều hành cung cấp Ngoài ra còn những dịch vụ giúp tăng hiệu suất của mạng lưới hệ thống : ‟ Cấp phát tài nguyên ( resource allocation ) „ Tài nguyên : CPU, bộ nhớ chính, tape drives, „ OS có những routine tương ứng ‟ Kế toán ( accounting ) „ Nhằm lưu vết user để tính phí hoặc đơn thuần để thống kê. ‟ Bảo vệ ( protection ) „ Hai quy trình khác nhau không được ảnh hưởng tác động nhau „ Kiểm soát được những truy xuất tài nguyên của mạng lưới hệ thống ‟ An ninh ( security ) „ Chỉ những user được phép sử dụng mạng lưới hệ thống mới truy vấn được tài nguyên của mạng lưới hệ thống ( vd : trải qua username và password ) 22/10/2013 Khoa KTMT 11 2.3. Lời gọi mạng lưới hệ thống ( System call ) • Dùng để tiếp xúc giữa quy trình và hệ điều hành ‟ Cung cấp tiếp xúc giữa quy trình và hệ điều hành „ Vd : open, read, write file ‟ Thông thường ở dạng thư viện nhị phân ( binary libraries ) hay giống như những lệnh hợp ngữ. ‟ Trong những ngôn từ lập trình cấp cao, một số ít thư viện lập trình được thiết kế xây dựng dựa trên những thư viện mạng lưới hệ thống ( ví dụ Windows API, thư viện GNU C / C + + như glibc, glibc + +, ) ‟ Ba giải pháp truyền tham số khi sử dụng system call  Qua thanh ghi  Qua một vùng nhớ, địa chỉ của vùng nhớ được gửi đến hệ điều hành qua thanh ghi  Qua stack 22/10/2013 Khoa KTMT 12 2.4. Các chương trình mạng lưới hệ thống  Chương trình mạng lưới hệ thống ( system program, phân biệt với application program ) gồm ‟ Quản lý mạng lưới hệ thống file : như create, delete, rename, list ‟ tin tức trạng thái : như date, time, dung tích bộ nhớ trống ‟ Soạn thảo file : như file editor ‟ Hỗ trợ ngôn từ lập trình : như compiler, assembler, interpreter ‟ Nạp, thực thi, giúp tìm lỗi chương trình : như loader, debugger ‟ Giao tiếp : như email, talk, web browser ‟  Người dùng đa phần thao tác trải qua những system program ( không thao tác “ trực tiếp ” với những system call ) 22/10/2013 Khoa KTMT 13 2.5. Cấu trúc mạng lưới hệ thống  Cấu trúc đơn thuần ( monolithic ) ‟ MS-DOS : khi phong cách thiết kế, do số lượng giới hạn về dung tích bộ nhớ nên không phân loại thành những module ( modularization ) và chưa phân loại rõ tính năng giữa những phần của mạng lưới hệ thống. Cấu trúc phân tầng của MS-DOS 22/10/2013 Khoa KTMT 14 2.5. Cấu trúc mạng lưới hệ thống  Cấu trúc đơn thuần ( monolithic ) UNIX : gồm hai phần hoàn toàn có thể tách rời nhau  Nhân ( cung ứng file system, CPU scheduling, memory management, và một số ít công dụng khác ) và system program 22/10/2013 Khoa KTMT 15 2.5. Cấu trúc mạng lưới hệ thống  Cấu trúc phân tầng : HĐH được chi thành nhiều lớp ( layer ).  Lớp dưới cùng : hardware  Lớp trên cùng là tiếp xúc với user  Lớp trên chỉ nhờ vào lớp dưới  Một lớp chỉ hoàn toàn có thể gọi những hàm của lớp dưới và những hàm của nó được gọi bởi lớp trên  Mỗi lớp tương tự một đối tượng người tiêu dùng trừu tượng : cấu trúc tài liệu + thao tác  Phân lớp có quyền lợi gì ? Gỡ rối ( debugger, kiểm tra mạng lưới hệ thống, đổi khác công dụng ) 22/10/2013 Khoa KTMT 16 2.5. Cấu trúc mạng lưới hệ thống  Cấu trúc phân tầng :  Lần tiên phong được vận dụng cho HĐH THE ( Technische Hogeschool Eindhoven ) Lớp 5 user programm Lớp 4 Tạo buffer cho thiết bị I / O Lớp 3 Device driver thao tác màn hình hiển thị Lớp 2 Quản lý bộ nhớ Lớp 1 Lập lịch CPU Lớp 0 Phần cứng 22/10/2013 Khoa KTMT 17 2.5. Cấu trúc mạng lưới hệ thống  Vi nhân : phân loại module theo microkernel ( CMU Mach OS, 1980 )  Chuyển một số ít công dụng của OS từ kernel space sang user space  Thu gọn kernel => microkernel, microkernel chỉ gồm có những tính năng tối thiểu như quản trị quy trình, bộ nhớ và chính sách tiếp xúc giữa những quy trình  Giao tiếp giữa những module qua chính sách truyền thông điệp Application File server OS / 2 application OS / 2 server POSIX application POSIX server Microkernel một module 22/10/2013 Khoa KTMT 18 2.5. Cấu trúc mạng lưới hệ thống  Vi nhân : – Lợi ích : dễ lan rộng ra HĐH – Một số HĐH tân tiến sử dụng vi nhân : + Tru64 UNIX ( Digital UNIX trước đây ) : nhân Mach + Apple MacOS Server : nhân Mach + QNX ‟ vi nhân cung ứng : truyền thông điệp, định thời CPU, tiếp xúc mạng cấp thấp và ngắt phần cứng + Windows NT : chạy những ứng dụng khác nhau win32, OS / 2, POSIX ( Portable OS for uniX ) 22/10/2013 Khoa KTMT 19 2.6. Máy ảo „ Từ OS layer đến máy ảo ( virtual machine ) Non-virtual machine system Mã Sản Phẩm Virtual machine system Mã Sản Phẩm processes kernel hardware processes processes processes kernel kernel kernel VM1 VM2 VM3 Virtual-machine implementation hardware programming interface 22/10/2013 Khoa KTMT 20 2.6. Máy ảo  Hiện thực ý niệm VM ‟ Làm thế nào để thực thi một chương trình MS-DOS trên một mạng lưới hệ thống Sun với hệ điều hành Solaris ? 1. Tạo một máy ảo Intel bên trên hệ điều hành Solaris và mạng lưới hệ thống Sun 2. Các lệnh Intel ( x86 ) được máy ảo Intel chuyển thành lệnh tương ứng của mạng lưới hệ thống Sun. Sun hardware Solaris kernel VM interpretation Intel x86 VM Intel x86 Application
Các file đính kèm theo tài liệu này :

• _biboo_vn_chapter02_operating_system_structures_8921.pdf

Source: https://vh2.com.vn
Category : Ứng Dụng