5. Заглушка распаковывает сообщение сервера подсистемы и возвращает результаты клиентскому приложению Win32.
Приложение воспринимает, что окно было создано функцией CreateWindow() из DLL. От приложения скрыто, что работа фактически выполнялась процессом сервера Win32 (подсистемой Win32), что для активизации этого процесса посылалось сообщение, и даже что существует процесс сервера Win32. Кроме тою, приложение не знает, что подсистема обращалась к одному или нескольким серверам исполняющей системы для поддержки ее обращения к CreateWindow().
Диспетчер ввода-вывода
Диспетчер ввода-вывода является частью исполняющей системы Windows NT, которая управляет всем вводом и выводом для операционной системы. Основное назначение диспетчера ввода-вывода — управление связью между драйверами. Диспетчер ввода-вывода поддерживает все драйверы файловой системы, драйверы аппаратных средств, сетевые драйверы и обеспечивает для них гетерогенную среду. Он предоставляет формальный интерфейс, доступный для вызовов всеми драйверами. Этот однородный интерфейс позволяет диспетчеру ввода-вывода одинаково взаимодействовать со всеми драйверами, без какой-либо информации о фактическом управлении работой устройства. Диспетчер ввода-вывода также содержит процедуры поддержки драйверов, специально разработанные для драйверов файловой системы, драйверов аппаратных средств и сетевых драйверов.
Модель ввода-вывода Windows NT использует многоуровневую архитектуру, которая позволяет отдельным драйверам отвечать за логически законченный уровень обработки ввода-вывода. Например, драйверы самого низкого уровня управляют физическими устройствами компьютера (называются драйверами устройств — device drivers). Другие драйверы являются надстройкой к драйверам устройств. Драйверам более высокого уровня неизвестны любые подробности работа физических устройств. С помощью диспетчера ввода-вывода драйверы более высокого уровня просто передают запросы логического ввода-вывода драйверам устройств, которые и обращаются к обслуживаемым ими физическим устройствам. Устанавливаемые файловые системы Windows NT и сетевые редиректоры (redirectors) — примеры работающих таким образом драйверов высокого уровня.
Использование подобной схемы обеспечивает легкую замену драйверов файловой системы и драйверов устройств. Кроме того, это позволяет быть активными одновременно нескольким файловым системам и устройствам, так как они адресуются через формальный интерфейс.
Драйверы взаимодействуют друг с другом, используя структуры данных, называемые пакетами запроса ввода-вывода (I/O request packets). Драйверы передают пакеты запроса ввода-вывода друг другу через диспетчер ввода-вывода, который доставляет пакеты соответствующим целевым драйверам. Самый простой способ выполнения операций ввода-вывода состоит в том, чтобы синхронизировать выполнение приложений с завершением запрашиваемых ими операций ввода-вывода (такой подход известен под названием синхронного ввода-вывода — synchronous I/O). Когда подобное приложение выполняет операцию ввода-вывода, функционирование собственно приложения блокировано. После завершения операции ввода-вывода приложению разрешается продолжение дальнейшего выполнения.
Одним из способов оптимизации эффективности приложении является применение асинхронного ввода-вывода (asynchronous I/O); этот метод используется многими процессами в Windows NT. Когда приложение инициализирует операцию ввода-вывода, диспетчер ввода-вывода принимает запрос, но не блокирует работу приложения в процессе выполнения ввода-вывода. Вместо этого приложение продолжает свое функционирование. Большинство устройств ввода-вывода очень медленно в сравнении с процессором компьютера; таким образом, прикладная программа может выполнить множество операции в процессе ожидания завершения операции ввода-вывода. Когда подсистема среды выдает асинхронный запрос ввода-вывода, диспетчер ввода-вывода возвращается к подсистеме среды немедленно после помещения запроса в очередь, без ожидания завершения операции драйвером устройства. В это время отдельная нить управления диспетчера ввода-вывода выполняет запросы из очереди наиболее эффективным образом (не обязательно в порядке поступления)
По завершении любого запроса ввода-вывода диспетчер ввода-вывода уведомляет об этом процесс, запросивший операцию.
Так как применение асинхронного ввода-вывода разрешает приложению использовать процессор компьютера во время операций ввода-вывода, это затрудняет для приложения определение завершения операции ввода-вывода. Некоторые приложения применяют функцию повторного вызова (АРС), которая вызывается после завершения асинхронной операции ввода-вывода. Другие приложения используют объекты синхронизации, типа событий или описателей фактов, которые система ввода-вывода приводит в соответствующее состояние после выполнения ввода — вывода.
Диспетчер кэша
Архитектура ввода-вывода содержит единственный диспетчер кэша (Cache Manager), который осуществляет кэширование ддя всей системы ввода-вывода. Кэширование (caching) — метод, используемый файловой системой для увеличения эффективности. Вместо непосредственной записи и считывания с диска, часто используемые файлы временно сохраняются в кэш-памяти; таким образом, работа с этими файлами выполняется в памяти. Операции с данными, находящимися в памяти, производятся значительно быстрее операции с данными на диске.
Диспетчер кэша использует модель отображения файла, которая интегрирована с диспетчером виртуальной памяти Windows NT. Диспетчер кэша обеспечивает службу кэширования для всех файловых систем и сетевых компонентов, функционирующих под управлением диспетчера ввода-вывода. В зависимости от объема доступной оперативной памяти диспетчер кэша может динамически увеличивать или уменьшать размер кэша. Когда процесс открывает файл, который уже находятся в кэше, диспетчер кэша просто копирует данные из кэша в виртуальное адресное пространство,
Диспетчер кэша поддерживает службы типа ленивой записи (lazy write) и ленивой фиксации (lazy commit), которые могут значительно увеличил) эффективность файловой системы. В процессе ленивой записи изменения регистрируются в кэше файловой структуры, обеспечивающем более быстрый доступ. Позднее, когда загрузка центрального процессора снижена, диспетчер кэша заносит изменения на диск. Ленивая фиксация подобна ленивой записи. Вместо немедленной маркировки транзакции как успешно завершившейся, переданная информация кэшируется и позднее в фоновом режиме записывается в журнал файловой системы.
Драйверы файловой системы
В архитектуре ввода-вывода Windows NT управление драйверами файловой системы осуществляет диспетчер ввода-вывода. Windows NT допускает использование множества файловых систем, включая существующие файловые системы типа FAT. Для обеспечения совместимости снизу вверх с операционными системами MS-DOS, Windows З.х и OS/2, Windows NT поддерживает файловые системы FAT и HPFS.
Редиректоры и серверы функционируют как драйверы файловой системы и выполняются на уровне интерфейса поставщика или ниже, где находятся NetBIOS и Windows-сокет.
Драйверы транспортного протокола общаются с редиректорами и серверами через уровень, называемый интерфейсом транспортного драйвера (TDI — Transport Driver Interface). Windows NT включает следующие транспортные средства:
• Протокол управления передачей/межсетевой протокол TCP/IP, который обеспечивает возможность работы с широким диапазоном существующих сетей.
• NBF, потомок расширенного интерфейса пользователя NetBIOS (NetBEUI), который обеспечивает совместимость с существующими локальными вычислительными сетями на базе LAN Manager, LAN Server и MS-Net.
• Управление передачей данных (DLC — Data Link Control), которое обеспечивает интерфейс дня доступа к мэйнфреймам и подключенным к сети принтерам,
• NWLink, реализация IPX/SPX, обеспечивающая связь с Novell NetWare.
В нижней части сетевой архитектуры находится драйвер платы сетевого адаптера. Windows NT в настоящее время поддерживает драйверы устройств, выполненные и соответствии со спецификацией NDIS (Network Device Interface Specilication) версии 3.0. NDIS предоставляет гибкую среду обмена данными между транспортными протоколами и сетевыми адаптерами. NDIS 3.0 позволяет отдельному компьютеру иметь несколько установленных в нем плат сетевого адаптера. В свою очередь, каждая плата сетевого адаптера может поддерживать несколько транспортных протоколов для доступа к различным типам сетевых станций.
NTFS обеспечивает комбинацию эффективности, надежности и совместимости, отсутствующую в FAT или HPFS. Она разработана дня быстрого выполнения стандартных файловых операций типа чтения, записи и поиска, а также улучшенных операций типа восстановления файловой системы на очень больших жестких дисках.
NTFS также включает возможности безопасности, требуемые для файловых серверов и высококачественных персональных компьютеров в корпоративной среде. NTFS поддерживает управление доступом к данным и привилегии владельца, что является важным для целостности корпоративных данных. В то время как каталогам, разделяемым при помощи Windows NT Server, назначаются специфические разрешения, файлам и каталогам NTFS могут назначаться разрешения вне зависимости, разделены они иди нет. NTFS - единственная файловая система в Windows NT, которая позволяет назначить разрешения для отдельных файлов.
NTFS является простой, но очень мощной разработкой. Для этой перспективной файловой системы вся информация на томе NTFS является файлом им часшо файла. Каждый распределенный на томе NTFS сектор принадлежит некоторому файлу. Даже метаданные (metadata) файловой системы (информация, которая описывает непосредственно файловую систему) являются частью файла.
Эта основанная на атрибутах файловая система поддерживает объектно-ориентированные приложения, обрабатывая все файлы как объекты, которые имеют определяемые пользователем и системой атрибуты.