Презентация на тему: Особенности операционных систем семейства UNIX

Особенности операционных систем семейства UNIX

Краткие сведения о развитии ОС UNIX ОС UNIX появилась в конце 60-х годов, как операционная система для мини-ЭВМ PDP-7. Активное участие в разработке приняли Кеннет Томсон и Деннис Ритчи. Особенностями ОС UNIX стали: многопользовательский режим, новая архитектура файловой системы и др.В 1973 году большая часть ядра ОС была переписана на новом языке C.С 1974 года ОС UNIX распространяется в университетах США в исходных кодах.

Версии UNIX С самого начала распространения UNIX в американских университетах начали появляться различные версии ОС.Для упорядочивания фирма AT&T в 1982 объединила несколько версий в одну назвала вариант ОС – System III. В 1983 году была выпущена коммерческая версия – System V. В 1993 году AT&T продала свои права на UNIX фирме Novell, которая далее консорциуму X/Open и Santa Cruz Operation (SCO).Другая линия ОС UNIX – BSD разрабатывается в Калифорнийском университете (Беркли). Существуют бесплатные версии FreeBSD, OpenBSD.К семейству OSF/1 – Open Software Foundation – относятся ОС консорциума IBM, DEC и Hewlett Packard. К числу ОС данного семейства относятся – HP-UX, AIX, Digital UNIX.

Бесплатные версии ОС семейства UNIX Существует большое количество бесплатных версий UNIX.FreeBSD, NetBSD, OpenBSD – варианты, разрабатываемые на основе ОС BSD.Наиболее популярное семейство бесплатных UNIX-систем – это системы семейства Linux. Первый вариант Linux был разработан Линусом Торвальдсом в 1991 г. В настоящее время существует несколько вариантов Linux: Red Hat, Mandrake, Slackware, SuSE, Debian.

Общие черты UNIX-систем Различные варианты UNIX обладают рядом общих черт:Мультипрограммная обработка в режиме разделения времени, основанная на вытесняющей многозадачности;Поддержка многопользовательского режима;Использование механизмов виртуальной памяти и свопинга;Иерархическая файловая система;Унификация операций ввода/вывода на основе расширенного использования понятия файл;Переносимость системы;Наличие сетевых средств взаимодействия.

Достоинства UNIX-систем К числу достоинств ОС семейства UNIX относят:Переносимость;Эффективная реализация многозадачности;Открытость;Наличие и строгое соблюдение стандартов;Единая файловая система;Мощный командный язык;Наличие значительного числа программных продуктов;Реализация стека протокола TCP/IP;Возможность работы в роли сервера или рабочей станции.

Серверы на основе UNIX Сервер – компьютер, обрабатывающий запросы других компьютеров в сети и предоставляющий собственные ресурсы для хранения, обработки и передачи данных. Сервер под управлением UNIX может выполнять следующие роли:Файловый сервер;Web-сервер;Почтовый сервер;Сервер дистанционной регистрации (аутентификации);Вспомогательные серверы Web-служб (DNS, DHCP);Сервер доступа к сетям Интернет.

Управление компьютером под управлением UNIX При работе с UNIX-системой в режиме сервера, как правило, используется режим удаленного доступа с помощью некоторой терминальной программы.Сеанс работы начинается с ввода регистрационного имени и пароля доступа.

Управление компьютером под управлением UNIX Часто для решения задач управления сервером ограничиваются командным режимом работы. В этом случае, для управления используется ввод специальных команд в командную строку в специальном формате. Командная строка имеет специальное приглашение, например:-bash-2.05b$Общий вид команды:-bash-2.05b$ команда [опции] [параметры]Например, вызов справки по ОС имеет вид:-bash-2.05b$ man [ключи] [тема]Для вызова справки по использованию команды man введите -bash-2.05b$ man man

Интерпретация командной строки При вводе команд используются следующие соглашения:Первое слово в командной строке является именем команды;Остальные слова – аргументы.Среди аргументов выделяются ключи (опции) – предопределенные для каждой команды слова (символы), начинающиеся с одной (краткий формат) или пары дефисов (длинный формат). Например:-bash-2.05b$ tar –c –f arch.tar *.c-bash-2.05b$ tar - -create - -file=arch.tar *.cПри задании опций они могут объединятся. Например следующие команды равноправны:-bash-2.05b$ ls –a –l-bash-2.05b$ ls –l –a -bash-2.05b$ ls –al Другие аргументы указывают на объекты, над которыми выполняются операции.

Переменные оболочки При работе в системе существует способ передачи параметров в программы, кроме использования ключей командной оболочки, – использование переменных окружения. Для задания переменной окружения используется команда set. Формат команды:-bash-2.05b$ set имя_переменной=значениеУдаление переменной окружения выполняется командой unset.Для обращения к значению переменной используется обозначение $имя_переменной, например команда:-bash-2.05b$ echo $PATH- выведет значение переменной PATH.

Примеры переменных окружения, используемых в командной оболочке bash Ряд переменных окружения определены в командных оболочках. Примеры таких переменных в bash:0 – имя оболочки или исполняющегося командного файла# - число аргументовномер – аргумент командной строки с соответствующим номером? – код завершения предыдущем командыPS1 – формат приглашения командной строкиPATH – содержит перечень каталогов, в которых выполняется поиск исполняемых файловHOME – содержит полное имя домашнего каталогаPWD – содержит полное имя текущего каталогаUSER – содержит имя пользователя

Специальные символы командной оболочки При использовании командной оболочки, можно использовать некоторые специальные символы:; - используется для задания списка команд, обрабатываемых последовательно| - используется для задания конвейера, используется для перенаправления стандартного вывода первой команды, на стандартный ввод второй> - используется для перенаправления стандартного вывода программы в указанный файл< - используется для перенаправления стандартного ввода

Файловая система ОС UNIX Файл – именованная область на внешнем носителе данных, используемая для хранения некоторой информации. В UNIX файл имеет более общее толкование. Файл – источник данных, которые могут быть считаны, или объект, куда могут быть записаны данные. В качестве файлов могут выступать, например, клавиатура или принтер, подключенный к параллельному порту.Для упорядочивания операций с файлами используется понятие каталога – структуры, объединяющей группу файлов и других каталогов.Файловая система – иерархическая структура, описывающая схему подчинения файлов и каталогов, размещаемых на носителе.

Особенности файловой системы FreeBSD FreeBSD использует используется файловая система FFS (Fast File System), по-другому – UFS. Свойства файловой системы:управление владельцем файла;управление правами доступа;использование специальных флагов (например, указание типа файла – каталог, ссылка и т.п.);управление характеристиками файлов (имена файлов, временные отметки и т.п.).

Структура файловой системы Загрузочный блок – один или несколько секторов в начале раздела. Хранит название раздела и программный код, при старте запускающий ядро ОС в память компьютера.Суперблок – содержит общую информацию о файловой системе как совокупности файлов на данном разделе жесткого диска (размер радела UNIX, число свободных и занятых блоков и индексных дескрипторов флаг целостности файловой системы).Таблица индексных дескрипторов хранит дескрипторы файлов. Дескриптор содержит сведения о файле, размещении файла диске, права доступа к файлу, UID владельца файла, GID группы файла, временные метки файла.Файлы и каталоги. Каталоги образуют древовидную структуру.

Типы файлов ОС UNIX В ОС используются следующие типы файлов:обычный файл – используются для хранения информации;каталог – содержит имена файлов, относящихся к данному каталогу;специальный файл устройства – обеспечивает доступ к некоторому устройству;именованный канал – используется для обмена данными между процессами;ссылка – для создания связи между данными, хранящимися в разных файлах;сокет – для организации обмена данных между процессами, существует только пока на него ссылается хотя бы один процесс.

Монтирование файловой системы Доступ к разделу на носителе информации обеспечивается монтированием раздела в общую файловую систему.Монтирование обозначается определением файла устройства и точкой монтирования. При старте системы программа mount запускается стартовым скриптом и автоматически монтирует системы указанные в файле /etc/fstab.Команда монтирования раздела:mount файл_устройства точка_монтирования

Атрибуты файла Для управления доступом к файлу используются специальные атрибуты, определяющие права доступа – биты доступа. Класс доступа задается числовым идентификатором, определяющимся следующим образом:Для каждой категории задается трехзначное двоичное число:старший разряд определяет право на чтение;второй разряд определяет право на запись;младший разряд – на выполнение данного файла.Категории определяются следующим образом:первая категория – владелец файлавторая категория – группа владельцатретья категория –остальные пользователи

Команды манипулирования файлами Базовые операции с файлами:cd – изменение текущего каталога;ls – вывод списка файлов;cp – копирование файлов;mv – перемещение файлов;rm – удаление файлов;mkdir – создание каталога;rmdir – удаление каталога;ln – создание ссылки на файл;chmod – команда изменения атрибутов;chown – команда изменения собственника.

Структура файловой системы UNIX Файловая система UNIX имеет иерархическую структуру, расширяемую до сетевой с помощью ссылок.В системе имеется единственный корневой каталог обозначаемый специальным символом /. Все прочие каталоги размещаются в нем или его подкаталогах.Некоторые каталоги системы:/bin – содержит часто употребляемые команды;/lib – содержит файлы библиотек Си;/home – содержит домашние каталоги пользователей;/usr – содержит подкаталоги с файлами совместного использования;/var – содержит временные файлы;/sbin – содержит системные утилиты;/root – домашний каталог супервизора;/etc – содержит конфигурационные файлы системы;/dev – содержит специальные файлы устройств.

Процессы в ОС UNIX Процесс в ОС создается в процессе запуска приложения со стороны пользователя или самой ОС. Для каждого процесса ОС характерны совокупность набора команд процессора и ассоциированных ресурсов – адресное пространство, стеки, используемые файлы и устройства ввода-вывода и т.п.Многозадачность ОС означает, что одновременно исполняется множество процессов и задача операционной системы корректно распределить множество имеющихся ресурсов.Различают:независимые процессы – используют ресурсы, но не обмениваются информацией;взаимодействующие процессы – обмениваются информацией, либо их выполнение синхронизировано.Процессы взаимодействуют с помощью специальных механизмов:сигналы;программные каналы;разделяемая память;семафоры;сообщения;общие файлы.

Атрибуты процесса Каждый процесс характеризуется набором атрибутов. К их числу относятся:PID – идентификатор процессаPPID – идентификатор родительского процессаUID, GID – идентификаторы пользователя и группыTT – управляющий терминал (процессы не связанные с управляющими терминалами называются демонами)SID – идентификатор сессии, устанавливается равным PID лидера сессии;NICE – приоритет процесса (относительный приоритет)TIME – процессорное время.

Атрибуты процесса Таблица, содержащая список процессов имеет примерно следующий вид:USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TT STAT STARTED TIME COMMANDdima 1731 0.0 1.6 1080 932 p0 R+ 3:15PM 0:00.00 -bash (bash)root 1 0.0 0.4 552 212 ?? ILs Tue12PM 0:00.04 /sbin/init --root 2 0.0 0.0 0 0 ?? DL Tue12PM 0:00.31 (pagedaemon)root 3 0.0 0.0 0 0 ?? DL Tue12PM 0:00.00 (vmdaemon)root 4 0.0 0.0 0 0 ?? DL Tue12PM 0:01.24 (bufdaemon)root 5 0.0 0.0 0 0 ?? DL Tue12PM 0:01.81 (vnlru)root 6 0.0 0.0 0 0 ?? DL Tue12PM 1:35.73 (syncer)root 60 0.0 0.4 448 248 ?? Ss Tue12PM 0:21.35 /sbin/natd -u -m -root 76 0.0 0.9 944 544 ?? Is Tue12PM 0:01.17 /usr/sbin/syslogdroot 87 0.0 1.1 1076 620 ?? Is Tue12PM 0:00.02 /usr/sbin/inetd -wroot 89 0.0 1.0 996 592 ?? Is Tue12PM 0:01.39 /usr/sbin/cronroot 91 0.0 2.4 2740 1404 ?? Is Tue12PM 0:04.09 /usr/sbin/sshdroot 94 0.0 2.8 2788 1664 ?? Ss Tue12PM 0:14.07 sendmail: acceptinsmmsp 97 0.0 2.6 2660 1564 ?? Is Tue12PM 0:00.27 sendmail: Queue rudrweb 217 0.0 3.6 2652 2132 ?? Is Tue12PM 0:00.00 /usr/local/drweb/ddrweb 222 0.0 1.1 1380 640 ?? Ss Tue12PM 0:06.06 /usr/local/sbin/drroot 227 0.0 0.9 948 532 v1 Is+ Tue12PM 0:00.02 /usr/libexec/getty

Команды управления процессами Существует ряд команд, позволяющих просматривать и управлять процессами в системе:ps – выводит информацию о выполняющихся процессах;top – выводит и динамически обновляет список наиболее активных процессов;nice – явно устанавливает приоритет процесса;renice – корректирует приоритет процесса;kill – завершение работы заданного процесса;killall – завершение работы всех процессов, соответствующих заданному имени.

Выполнение задач в определенное время Существуют ситуации, когда выполнение заданий должно быть произведено в назначенное время в отсутствие системного администратора. Для выполнения команды в определенное время используются команды at или batch:at [-V] [-q очередь] [-f файл] [mldbv] время-V отображает номер версии программы-q очередь поддерживается очередь заданий-f файл команда задается в файле-m задает отправку почтового сообщения пользователю-l задает вывод списка заданий в очереди-d задает удаление задания из очереди-v выводит список выполненных заданий в очередивремя задает время для исполнения (возможно использование +для относительного времени).

Выполнение задач в определенное время Для выполнения задания периодически используется демон cron:управляющий файл имеет имя /etc/crontabСтруктура файла представлена ниже:минута час день_месяца месяц день_недели пользователь команда* задает непрерывное выполнениеСледующая запись05,35 8-17 * * mon-fri mailnull fetchmailЗадает выполнение команды fetchmail от имени пользователя mailnull дважды в час (в 5 и 35 минут), с 8:05 до 17:35 с понедельника по пятницуПланирование рядовыми пользователями осуществляется с помощью команды crontab, синтаксисом:crontab –u user [-l | -r | -e] [file]-l – вывести текущее расписание -r – удалить текущее расписание-e – редактировать текущее расписание

Средства системного администрирования Для управления операционной системой в UNIX часто используются конфигурационные файлы. Такие файлы определяют параметры запуска многих системных процессов.Для размещения конфигурационных файлов, как правило, используется каталог /etc.adduser.conf – определяет параметры пользователяcrontab – задает таблицу расписанийfstab – определяет таблицу разделовftpusers – определяет параметры пользователей ftphosts – определяет список соответствий имен и ip-адресовhosts.allow – определяет список разрешенных хостовrc.conf – определяет конфигурацию сетевых подключенийи др.Многие файлы представляют собой сценарии, обрабатываемые оболочками. FreeBSD использует стартовый сценарий /etc/rc и команды, включенные в него /etc/rc.conf при запуске системы.

Учетные записи пользователей Для упорядочивания работы с пользователями, хранения информации о их персональных настройках используются учетные записи пользователей.Группа пользователей – именованное объединение нескольких учетных записей. Группа может быть использована для разграничения доступа к данным.Имена групп и пользователей в текстовом виде используются для удобства самих пользователей. Система вместо имени используем идентификаторы:UID – идентификатор пользователя;GID – идентификатор группы.

Хранение информации об учетных записях Информация об учетных записях хранится в нескольких структурах данных:/etc/passwd – файл, содержащий основную информацию обо всех учетных записях:logname:*:UID:GID:GECOS:HOME:SHELLivlev:*:1038:1038:ivlev:/home/ivlev:/usr/local/bin/bash/etc/master.passwd – файл хранящий информацию из /etc/passwd и, кроме того, хэшированные значения паролей и ряд других сведений;/etc/pwd.db /etc/spwd.db –специальные файлы баз данных для хранения информации подобно /etc/passwdначальный каталог – содержит полное имя каталога для хранения пользовательских данных

Управление учетными записями Для управления учетными записями пользователей используются команды:adduser – добавляет пользователя в систему;rmuser –удаляет пользователя из системы;passwd – изменяет пароль пользователя;chpass – изменяет параметры учетной записи, такие как пароль, срок действия, стандартный интерпретатор команд;pwd_mkdb – команда внесения изменений в базы данных учетных записей, после внесения изменений в файл /etc/master.passwd

Ядро операционной системы Ядро ОС – низкоуровневая программа компьютера. Для большинства устройств, ядро – единственная программа, имеющая доступ. Доступ к устройствам осуществляется с помощью драйверов.Ядро реализует файловую систему, управляет памятью, контролирует выполнение программ, управляет доступом к сети.Ядро создается при инсталляции системы и хранится в специальном файле /kernelПри загрузке системы можно изменить параметры ядра:boot [-опции] [ядро]При необходимости можно загрузить отдельные модули ядра:kldload [модуль]выгрузка kldunload [модуль]Список модулей хранится в специальном каталоге, например, /modules

Ядро операционной системы При изменении параметров системы возможно потребуется изменение ядра ОС. Процесс создания нового ядра называется компиляцией. В процессе подготовки к компиляции подготавливается исходный код (дистрибутивы обычно хранятся в каталоге /usr/src) и создается конфигурационный файл (GENERIC).Сам процесс компиляции включает три команды:cd /usr/srcmake buildkernel KERNCONF=конф_файлmake installkernel KERNCONF=конф_файлПри компиляции старое ядро переименовывается в файл kernel.old, а файл kernel содержит новое ядро. Загрузка нового ядра произойдет при следующей перезагрузке.