функций. Оно также предотвращает использование прямого доступа к
аппаратным средствам предоставляя специальные средства для
обращения к периферии. Таким образом ядро позволяет контролировать
использовние аппаратных средств различными процессами и
обеспечивать некоторую защиту пользователей друг от друга.
Средства, предоставляемые ядром, используются через системные
вызовы (см. раздел 2 руководства для более подробной информации по
этому вопросу).
Системные программы используют средства, предоставляемые
ядром для обеспечения выполнения различных функций операционной
системы. Системные и все остальные программы выполняются 'на
поверхности ядра', в так называемом пользовательском режиме.
Существует некотоpая разница между системными и прикладными
программами. Прикладные программы предназначены для выполнения
какой-либо определенной задачи, в то время как системные программы
- 9 -
используются для поддержания работы системы. Текстовый процессор
является прикладной программой, а программа telnet - системной,
хотя зачастую граница между ними довольно смутная.
Довольно часто операционная система содержит компиляторы и
соответствующие им библиотеки (GCC и C библиотеки для Linux), хотя
не обязательно все языки программирования должны быть частью
операционной системы. Документация, а иногда даже игры, могут
являться ее частью. Обычно состав операционной системы
определяется содержимым установочного диска или ленты, хотя дело
обстоит несколько сложнее, так как различные части операционной
системы разбросаны по разным FTP серверам во всем мире.
2.2 Важные составляющие ядра
Ядро системы Linux состоит из нескольких основных частей:
блок управления процессами, блок управления памятью, драйверы
устройств, драйверы файловых систем, блок управления сетью а также
другие небольшие процедуры.
Наиболее важные составляющие ядра (обеспечивающие
жизнеспособность системы) - это блок управления памятью и
процессами. Блок управления памятью обеспечивает распределение
областей памяти и swap-областей между процессами, составляющими
ядра и для кэш-буфера. Блок управления процессами создает новые
процессы и обеспечивает многозадачность путем переключения задач.
На самом нижнем уровне ядро содержит драйверы устройств для
каждого типа поддерживаемого оборудования. Существует довольно
большой набор различных драйверов, так как постоянно
разрабатываются новые типы устройств. Существует довольно много
одинаковых устройств, которые различаются только тем, как
происходит взаимодействие между самим устройством и драйвером.
Такое сходство позволяет использовать классы драйверов,
поддерживающих одинаковые операции. В каждом члене такого класса
используется однотипный интерфейс для ядра, но различные схемы
взаимодействия с устройством. Например, все драйверы жесткого
диска представляются для ядра абсолютно одинаково, то есть у них у
- 10 -
всех имеются такие операции как 'инициализация жесткого диска',
'чтение сектора N', 'запись сектора N'.
Некоторые функции, предоставляемые ядром, имеют одинаковые
свойства. Например, различные сетевые протоколы объединены в один
программный интерфейс - BSD socket библиотеку. Вот другой пример -
различные файловые системы, поддерживаемые системой Linux. Ядро
содержит виртуальную файловую систему (Virtual File System - VFS)
которая включает в себя все функции, используемые для работы
системы, а также драйвер для каждой поддерживаемой файловой
системы. При попытке доступа к какой-либо файловой системе запрос
проходит через VFS, откуда перенаправляется к соответствующему
драйверу файловой системы.
2.3 Основные функции UNIX системы
В этом разделе достаточно поверхностно рассматриваются
некоторые наиболее важные функции UNIX системы. Более подробно они
рассмотрены в следующих главах.
2.3.1 init
Единственную и самую важную функцую в UNIX системе
предоставляет пpоцесс init. Он запускается в любой UNIX системе
как самый первый процесс, а также завершает процедуpу загрузки
системы. При запуске init, продолжается процесс загрузки
(проверяются и устанавливаются файловые системы, запускаются
различные программы-демоны и т.д.).
Точный список того, что выполняется при запуске init, зависит
от версии программы. Обычно init предоставляет
однопользовательский режим, при котором никто не может
подключиться к системе. Обычный режим - это многопользовательский.
Некоторые версии используют понятие 'уровень запуска'. Например,
однопользовательский и многопользовательский режимы - это разные
уровни запуска. Также существуют дополнительные уровни, например
для запуска X-windows.
- 11 -
При работающей системе, две самые важные задачи программы
init - это удостоверится, что все программы-демоны getty работают
(т.е. имеется возможность подключения к системе) и адаптирование
orphan-процессов (т.е. процессов, чей родительский процесс был
уничтожен; в системе UNIX все процессы должны принадлежать одному
дереву процессов, поэтому orphan-процессы должны быть
адаптированы).
При завершении работы системы и перезапуске, init уничтожает
все оставшиеся процессы, демонтирует файловые системы и
останавливает процессор.
2.3.2 Подключение к системе с терминалов
Подключение к системе с терминалов (через последовательные
линии) и с главной консоли (если не запущены X) обеспечивается
программой getty. init запускает отдельный процесс getty для
каждого терминала. getty считавает имя пользователя и запускает
программу login, которая считывает пароль. Если имя и пароль
соответствуют одному пользователю, то login запускает оболочку.
При выходе из оболочки, то есть при выходе из системы, или при
завершении программы login в случае если имя пользователя и пароль
не подходят, init запускает новый процесс getty. Ядро не
контролирует подключения к системе, а только выполняет системные
программы.
2.3.3 Syslog
Иногда при работе ядра или различных системных программ
возникают ошибки, предупреждения и другие сообщения. Программа
syslog записывает все сообщения в файл так, что он может быть
впоследствии просмотрен. Syslog можно сконфигурировать так, что
сообщения будут сортироваться и записываться в разные файлы по
приоритету. Например, сообщения ядра часто направляются в
отдельный файл, так как эти сообщения наиболее важные и должны
регулярно просматриваться во избежание серьезных проблем.
2.3.4 Периодическое выполнение команд: cron и at
- 12 -
Как отдельныем пользователям, так и системному администратору
иногда требуется периодически запускать определенные команды.
Например, системному администратору может потребоваться
периодически запускать команду для очистки каталогов от временных
файлов (/tmp и /var/tmp), для предотвращения переполнения диска.
Для этого используется функция cron. У каждого пользователя
имеется файл crontab, в котором содержится список команд,
представленных к выполнению и количество раз, которое они должны
быть выполнены. Программа-демон crond обеспечивает своевременное
выполнение указанных команд.
Функция at идентична функции cron, только команда запускается
один раз в указанное время и запуск больше не повторяется.
2.3.5 Графический интерфейс пользователя
Как в системе UNIX так и в Linux, пользовательский интерфейс
не встраивается в ядро системы. Вместо этого он представляется
программами пользовательского уровня. Это применяется как к
текстовым, так и к графическим оболочкам.
Такой стандарт делает систему более гибкой, хотя и имеет свои
недостатки. Например, это легко позволяет создавать новые
интерфейсы для программ, что затрудняет изучение системы.
Первоначально используемой с системой Linux графической
оболочкой была система X Window System (сокращенно X). X не
реализует пользовательский интерфейс, а только оконную систему,
т.е. средства, с помощью которых может быть реализован графический
интерфейс. Три наиболее популярных версии графических интерфейсов
на основе X - это Athena, Motif и Open Look.
2.3.6 Работа с сетью
Сеть - это средство, позволяющее соединяться двум или более
компьютерам между собой.
- 13 -
UNIX-подобные операционные системы имеют широкий спектр
сетевых возможностей. Большинство базовых функций (файловые
системы, печать, создание резервных копий и т.д.) могут быть
реализованы посредством сети. Это может значительно облегчить
работу системного администратора, так как позволяет использовать
централизованное администрирование.
Однако, в этой книге поверхностно рассмотрены вопросы работы
с сетью. Для более подробной информации см. книгу "Руководство
Сетевого Администратора Системы Linux".
2.3.7 Подключение к системе через сеть
Подключение к системе через сеть работает несколько иначе,
чем обычное подключение. Существуют отдельные физические
последовательные линии для каждого терминала, через которые и
происходит подключение. Для каждого пользователя, подключающегося
к системе, существует отдельное виртуальное сетевое соединение и
их может быть любое количество. Однако не представляется возможным
запустить отдельный процесс getty для каждого возможного
виртуального соединения. Существуют также и другие способы
подключения к системе посредством сети. Например, telnet и rlogin
- основные службы в TCP/IP сетях.
При использовании сети для подключения к системе, кроме
большого количества процессов getty используется отдельная
программа-демон (при использовании как telnet так и login
используются различные программы-демоны), которая отслеживает все