Table Of ContentАндрей Робачевский
Операционная система
Рекомендовано Министерством общего и профессионального
образования Российской Федерации в качестве учебного
пособия для студентов высших учебных заведений
Дюссельдорф Киев
Москва Санкт%Петербург
www.books-shop.com
УДК
Книга семейству операционных систем и содержит информацию о прин!
ципах организации, идеологии и архитектуре, объединяющих различные версии этой опе!
рационной системы.
В книге рассматриваются: архитектура ядра UNIX (подсистемы ввода/вывода, управления
памятью и процессами, а также файловая подсистема), программный интерфейс UNIX
(системные вызовы и основные библиотечные функции), пользовательская (команд!
ный интерпретатор команды и утилиты) и сетевая поддержка в UNIX (про!
токолов семейства TCP/IP, архитектура сетевой подсистемы, программные интерфейсы
сокетов и TLI).
Для круга
Группа подготовки издания:
Главный Екатерина
Зав. редакцией Наталья
Редактор Татьяна
Корректор Зинаида Дмитриева
Компьютерная верстка Владислава Сорокина
Дизайн обложки
Зав. производством Николай Тверских
Рукопись книги подготовлена в Республиканском научном центре компьютерных теле%
коммуникационных сетей высшей школы.
Рецензенты:
Зав. кафедрой техника" Санкт!Петербургского государственного
электротехнического университета профессор Д. В. Пузанков
Зав. "Информационные и управляющие системы" Санкт!Петербургского
государственного Технического университета профессор И. Г.
Робачевский А. М.
Операционная система UNIX®. % СПб.: 2002. % 528 ил.
ISBN 5!8206!0030!4
UNIX является
знаком консорциума The Open Group
М. Робачевский, 1997
К. Щукин, 1997
© Оформление, издательство "БХВ%Петербург",
Лицензия ИД № 02429 от 24.07.00. Подписано в печать
Формат Печать офсетная. Усл. печ. л. 42,8.
Доп. тираж 5000 экз. Заказ 1383
"БХВ%Петербург", 198005, Санкт%Петербург, Измайловский пр., 29.
Гигиеническое заключение на продукцию, товар, №
от г. выдано Департаментом ГСЭН Минздрава России.
Отпечатано с готовых диапозитивов
в Академической типографии "Наука" РАН.
199034, Санкт%Петербург, 9 линия, 12.
www.books-shop.com
О КНИГЕ "ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА UNIX" 1
НАЗНАЧЕНИЕ книги 1
НА КОГО РАССЧИТАНА ЭТА КНИГА? 2
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ .....3
Исследовательские версии UNIX 4
ГЕНЕАЛОГИЯ UNIX 6
System UNIX 6
System V Release 4 (SVR4) 7
UNIX компании Berkeley Software Distribution 7
8
Версии UNIX, использующие микроядро 8
Свободно распространяемая система UNIX 9
ОСНОВНЫЕ СТАНДАРТЫ 9
10
Х/Ореп 10
SVID 11
ANSI 11
НЕКОТОРЫЕ ИЗВЕСТНЫЕ ВЕРСИИ UNIX
AIX 13
HP%UX 13
IRIX 13
Digital UNIX 13
UNIX 13
Solaris
ПРИЧИНЫ ПОПУЛЯРНОСТИ UNIX 14
ОБЩИЙ взгляд НА АРХИТЕКТУРУ UNIX 15
Ядро системы
Файловая подсистема 17
Подсистема управления процессами
Подсистема
ГЛАВА 1. РАБОТА В ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ UNIX 19
ФАЙЛЫ И ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА 20
Типы файлов 21
25
Структура файловой системы UNIX 26
Корневой каталог 26
www.books-shop.com
/bin 27
27
/etc 27
/lib 27
27
28
или /home 28
28
/var 28
28
Владельцы файлов 28
Права доступа к файлу 30
Дополнительные атрибуты файла 35
ПРОЦЕССЫ 38
Программы и процессы 38
Типы процессов 39
Системные процессы 39
Демоны 40
Прикладные процессы 40
Атрибуты процесса 41
Идентификатор процесса Process ID 41
Идентификатор родительского процесса Parent Process ID 41
Приоритет процесса (Nice Number) 41
Терминальная линия (TTY) 41
Реальный (RID) и эффективный (EUID) идентификаторы пользователя .41
Реальный (RGID) и эффективный идентификаторы группы 42
Жизненный путь процесса 42
Сигналы 44
УСТРОЙСТВА 47
Файлы блочных устройств 47
Файлы символьных устройств 47
Мнемоника названий файлов устройств
в файловой системе UNIX 49
ПОЛЬЗОВАТЕЛИ СИСТЕМЫ 50
Атрибуты пользователя 51
Пароли 54
Стандартные пользователи и группы 55
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКАЯ СРЕДА UNIX 56
Командный интерпретатор shell 56
Синтаксис языка Bourne shell 59
Общий синтаксис скрипта 59
Переменные 60
Встроенные переменные 64
Перенаправление 66
Команды, функции и программы 68
Подстановки, выполняемые командным интерпретатором 71
www.books-shop.com
СОДЕРЖАНИЕ
Запуск команд 73
Условные выражения 74
Команда test 75
Циклы 77
Селекторы 78
Ввод 79
Система управления заданиями 80
Основные утилиты UNIX 82
Утилиты для работы с файлами 82
Утилиты для управления процессами 86
Об администрировании UNIX 88
Ситуация 1. Нехватка дискового пространства 89
Ситуация 2. Избыточная загрузка процессора 89
Ситуация 3. Регистрация новых пользователей 90
Ситуация 4. Авария загрузочного диска 90
Ситуация 5. Слабая производительность сети 91
Ситуация 6. "Глупые" вопросы пользователей 91
Ситуация 7. Установка новой версии операционной системы 91
Ситуация 8. Пользователям необходима электронная
телефонная книга 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
ГЛАВА 2. СРЕДА ПРОГРАММИРОВАНИЯ UNIX 93
ПРОГРАММНЫЙ ИНТЕРФЕЙС UNIX 93
Системные вызовы и функции стандартных библиотек 93
Обработка ошибок 95
СОЗДАНИЕ ПРОГРАММЫ
Исходный текст
Заголовки
Компиляция 105
Форматы исполняемых файлов
Формат ELF
COFF
ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОГРАММЫ В ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ UNIX
Запуск
Завершение С%программы
РАБОТА с ФАЙЛАМИ
Основные системные функции для работы с файлами
Функция ореп(2) 122
Функция creat(2)
Функция close(2)
Функции dup2(2)
Функция lseek(2)
Функция read(2) и readv(2)
Функции write(2) и writev(2)
www.books-shop.com
Функция pipe(2)
Функция fcntl(2) 129
Стандартная библиотека 130
Связи 133
Файлы, отображаемые в памяти 137
Владение файлами 140
Права доступа
Перемещение по файловой системе 142
Метаданные файла
ПРОЦЕССЫ 146
Идентификаторы процесса
Выделение памяти 150
Создание и управление процессами 154
Сигналы
Надежные сигналы
Группы и сеансы 173
Текущие и фоновые группы процессов
Ограничения
ПРИМЕРЫ ПРОГРАММ
Демон
Командный интерпретатор 184
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 186
ГЛАВА 3. ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ 187
ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ
Структуры данных процесса
Состояния процесса 191
ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ ПАМЯТЬЮ 195
Виртуальная и физическая память 197
Сегменты 199
Страничный механизм 202
Адресное пространство процесса 204
УПРАВЛЕНИЕ ПАМЯТЬЮ ПРОЦЕССА
Области 207
Замещение страниц 210
ПЛАНИРОВАНИЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЦЕССОВ 216
Обработка прерываний таймера
Отложенные вызовы
219
Контекст процесса 221
Принципы планирования процессов 222
СОЗДАНИЕ ПРОЦЕССА 226
ЗАПУСК новой ПРОГРАММЫ 230
ВЫПОЛНЕНИЕ в РЕЖИМЕ ЯДРА 233
СОН И ПРОБУЖДЕНИЕ 234
www.books-shop.com
ЗАВЕРШЕНИЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЦЕССА 235
СИГНАЛЫ 236
Группы и сеансы 236
Управление сигналами 237
Отправление 237
Доставка и обработка сигнала 238
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ ПРОЦЕССАМИ 240
Каналы 242
FIFO 243
Идентификаторы и имена в IPC 245
Сообщения 248
Семафоры 253
Разделяемая память 258
Межпроцессное взаимодействие в BSD 264
Программный интерфейс сокетов 265
Пример использования сокетов 274
Сравнение различных систем межпроцессного взаимодействия 277
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 278
ГЛАВА 4. ФАЙЛОВАЯ ПОДСИСТЕМА 279
БАЗОВАЯ ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА SYSTEM V 280
Суперблок 281
Индексные дескрипторы 282
Имена файлов 285
Недостатки и ограничения 287
ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА BSD UNIX 288
Каталоги 291
АРХИТЕКТУРА ВИРТУАЛЬНОЙ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЫ 292
Виртуальные индексные дескрипторы 293
Монтирование файловой системы 296
Трансляция имен 303
ДОСТУП К ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЕ 304
Файловые дескрипторы 306
Файловая таблица 307
Блокирование доступа к файлу 309
БУФЕРНЫЙ кэш
Внутренняя структура буферного кэша 313
Операции 314
Кэширование в SVR4 317
ЦЕЛОСТНОСТЬ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЫ 317
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 321
ГЛАВА 5. ПОДСИСТЕМА 322
ДРАЙВЕРЫ УСТРОЙСТВ 323
www.books-shop.com
Типы драйверов 323
Базовая архитектура драйверов 325
Файловый 333
Клоны 335
Встраивание драйверов в ядро 338
БЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА 340
СИМВОЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА 342
Интерфейс доступа низкого уровня 343
Буферизация 344
АРХИТЕКТУРА ТЕРМИНАЛЬНОГО ДОСТУПА 346
Псевдотерминалы 348
ПОДСИСТЕМА STREAMS 350
Архитектура STREAMS 352
Модули 356
Сообщения 357
Типы сообщений 361
Передача данных 362
Управление передачей данных 364
Драйвер 368
Головной модуль 369
Доступ к потоку 371
Создание потока 372
Управление потоком 375
Мультиплексирование 377
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 380
ГЛАВА 6. ПОДДЕРЖКА СЕТИ В ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ UNIX 382
СЕМЕЙСТВО ПРОТОКОЛОВ TCP/IP 383
Краткая история TCP/IP 384
Архитектура TCP/IP 386
Общая модель сетевого взаимодействия OSI 391
ПРОТОКОЛ IP 393
Адресация 398
ПРОТОКОЛЫ ТРАНСПОРТНОГО УРОВНЯ 400
User Datagram Protocol (UDP) 402
Transmisson Control Protocol (TCP) 404
Состояния TCP%сеанса 406
Передача данных
Стратегии реализации TCP 413
Синдром "глупого окна" 414
Медленный старт 416
Устранение затора 417
Повторная передача 419
ПРОГРАММНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ 420
Программный интерфейс сокетов 420
www.books-shop.com
