Наперед определенные системные процессы

Ряд важных процессов пользователя система запускает автоматически по окончанию загрузки. Рассмотрим некоторые из них.

♦ Менеджер сессий (Session Manager, smss.ехе) создается в системе первым. Он запускает другие важные процессы (процесс подсистемы Win32, процесс регистрации в системе и т.п.), а также отвечает за их повторное выполнение во время аварийного завершения.

♦ Процесс регистрации в системе (winlogon. ехе) отвечает за допуск пользователя в систему. Он отображает диалоговое окно для введения пароля, после введения передает пароль в подсистему безопасности и в случае успешной его верификации запускает средства создания сессии пользователя.

♦ Менеджер управления службами (Service Control Manadger, services.ехе) отвечает за автоматическое выполнение определенных применений во время загрузки системы. Применения, которые будут выполнены при этом, называют службами (services). Такие службы, как журнал событий, планировщик задач, менеджер печатания, поставляют вместе с системой. Кроме того, есть много служб посторонних разработчиков; так по обыкновению реализовывают серверные применения (серверы баз данных, веб-серверы и т.п.).

Применение пользователя

Процессы пользователя могут быть созданы для разных подсистем среды. Такие процессы используют только функции соответствующего АРI. Вызовы этих функций превращаются в системные вызовы с помощью динамических библиотек подсистем среды.

Объектная архитектура Windows ХР

Управление ресурсами в Windows ХР реализуется с применением концепции объектов. Объекты предоставляют универсальный интерфейс для доступа к системным ресурсам, для которых предусмотрено общее использование, в частности таких, как процессы, потоки, файлы и распределение памяти. Концепция объектов обеспечивает важные преимущества.

♦ Имена объектов организованные в единое пространство имен, где их легко находить.

♦ Доступ ко всем объектам осуществляется одинаково. После создания нового объекта или после получения доступа к имеющемуся менеджер объектов возвращает у применение дескриптор объекта.

♦ Обеспечена защита ресурсов. Каждую попытку доступа к объекту рассматривает подсистема защиты - без нее доступ к объекту, а так же и к ресурсу, получить невозможно.

Менеджер объектов отвечает за создание, поддержку и ликвидацию объектов, задает единые правила для их именования, сохранение и обеспечение защиты. Подсистемы среды обращаются к менеджеру объектов непосредственно или через другие сервисы ИС. Например, во время запуска процесса подсистема Win32 вызывает менеджер процессов для создания нового процесса. В свою очередь менеджер процессов обращается к менеджеру объектов для создания объекта, который представляет процесс.

Объекты реализованы как структуры данных в адресном просторные ядра. При перезагрузке системы содержимое всех объектов теряется.

Структура заголовка объекта

Объекты состоят из двух частей: заголовка и теле объекта. В заголовке содержится информация, общая для всех объектов, в теле - специфическая для объектов конкретного типа.

К атрибутам заголовка объекта принадлежат:

♦ имя объекта и его место в пространстве имен;

♦ дескриптор защиты (определяет права, необходимые для использования объекта);

♦ использование квоты (цена открытия дескриптора объекта, дает возможность регулировать количество объектов, которые разрешено создавать);

♦ список процессов, которые получили доступ к дескрипторам объекта.

Менеджер объектов осуществляет управление объектами на основании информации из их заголовков.

Объекты типа

Формат и содержимое тела объекта определяется его типом. Новый тип объектов может быть определен любым компонентом ИС. Существует определенный набор типов объектов, которые создаются во время загрузки системы (такие объекты, например, отвечают процессам, открытым файлам, устройствам ввода-вывода).

Часть характеристик объектов являются общими для всех объектов этого типа. Для хранения сведений о таких характеристиках используют специальные объекты типа (tipe objects). В таком объекте, в частности, сохраняют:

♦ имя типа объекта («процесс», «поток», «открытый файл» и т.п.);

♦ режима доступа (зависят от типа объекта: например, для файла такими режимами могут быть «чтения» и «запись»).

Объекты типа недоступны в режиме пользователя.

Методы объектов

Когда компонент ИС создает новый тип объекта, он может зарегистрировать в диспетчере объектов один или несколько методов. После этого диспетчер объектов вызывает эти методы на определенных этапах жизненного цикла объекта. Приведем некоторые из методов объектов:

♦ ореп - вызывается при открытии дескриптора объекта;

♦ close - вызывается при закрытии дескриптора объекта;

♦ delete - вызывается перед изъятием объекта из памяти.

Указатели на код реализации методов также сохраняются в объектах типа.

Пространство имен объектов

Все имена объектов в ИС расположенные в глобальном пространстве имен, поэтому любой процесс может открыть дескриптор объекта, указав его имя. Пространство имен объектов имеет иерархическую структуру, подобно файловой системе. Аналогом каталога файловой системы в таком пространстве имен есть каталог объектов. Он содержит имена объектов (в частности и других каталогов). Перечислим некоторые заведомо определенные имена каталогов:

♦ Device - имена устройств введения-вывода;

♦ Driver - загруженные драйверы устройств;

♦ ObjectTypes - объекты типов.

Пространство имен объектов, как и отдельные объекты, не сохраняется после перезагрузки системы.

 

Выводы

♦ Архитектуру ОС определяет набор ее компонентов, а также порядок их взаимодействия друг с другом и с внешней средой.

♦ Важнейшим для изучения архитектуры ОС есть понятия ядра системы. Основной характеристикой ядра является то, что оно выполняется в привилегированном режиме.

♦ Основными типами архитектуры ОС есть монолитная архитектура и архитектура на базе микроядра. Монолитная архитектура требует, чтобы главные функции системы были сконцентрированы в ядре, важнейшим ее преимуществом является производительность. В системах на базе микроядра в привилегированном режиме выполняются только базовые функции, основными преимуществами таких систем является надежность и гибкость.

♦ Операционная система непосредственно взаимодействует с аппаратным обеспечением компьютера. Современные компьютерные архитектуры предлагают много средств поддержки работы операционных систем. Для связи с аппаратным обеспечением в ОС выделяется уровень абстрагирования от оборудования.

♦ Операционная система взаимодействует с прикладными программами. Она предоставляет набор системных вызовов для доступа к функциям, реализованным в ядре. Для прикладных программ системные вызовы вместе со средствами системных библиотек доступные через интерфейс программирования применений (АРI).

Контрольные вопросы и задачи

1. Перечислите причины, по которым ядро ОС должны выполняться в привилегированном режиме процессора.

2. Может ли процессор переходить в привилегированный режим во время выполнения программы пользователя? Может ли такая программа выполняться исключительно в привилегированном режиме?

3. В чем заключается главный недостаток традиционной многоуровневой архитектуры ОС? Имеет ли такой недостаток архитектура с выделением уровней в монолитном ядре?

4. Почему переход к использованию микроядровой архитектуры может вызвать снижение производительности ОС?

5. Автор Linux Линус Торвальдс утверждает, что мобильность Linux должны распространяться на системы с «приемлемой» архитектурой. Какие аппаратные средства должна поддерживать такая архитектура?

6. Приведите преимущества и недостатки реализации взаимодействия прикладной программы с операционной системой в Linux и Windows ХР.

7. Не противоречит ли использования модулей ядра принципам монолитной архитектуры Linux? Объясните свой ответ.

8. Перечислите преимущества и недостатки архитектуры ОС, в соответствии с которой оконная и графическая подсистемы в Windows ХР выполняются в режиме ядра.

9. Почему некоторые диагностические утилиты Windows ХР состоят из прикладной программы и драйвера устройства?