Андрей Робачевский - Операционная система UNIX

• Название: Операционная система UNIX
• Автор: Андрей Робачевский
• Издательство: BHV - Санкт-Петербург
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 1997
• ISBN: 5-7791-0057-8

Книга посвящена семейству операционных систем UNIX и содержит информацию о принципах организации, идеологии и архитектуре, объединяющих различные версии этой операционной 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 среда (командный интерпретатор shell, основные команды и утилиты) и сетевая поддержка в UNIX (протоколов семейства TCP/IP, архитектура сетевой подсистемы, программные интерфейсы сокетов и TLI).

Для широкого круга пользователей

---

□ Файлы блочных устройств

□ Файлы символьных устройств

Файлы блочных устройств

Файлы блочных устройств служат интерфейсом к устройствам, обмен данными с которыми происходит большими фрагментами, называемыми блоками. При этом ядро операционной системы обеспечивает необходимую буферизацию. Примером физических устройств, соответствующих этому типу файлов, являются жесткие диски. Приведем фрагмент подробного списка файлов каталога /dev системы Digital UNIX, отражающий файлы для доступа к первому и второму разделам первого диска SCSI:

brw------- 1 root system 8, 1 Apr 18 11:03 /dev/rz0a

brw------- 1 root system 8, 1 Apr 18 13:15 /dev/rz0b

Файлы символьных устройств

Файлы символьных устройств используются для доступа к устройствам, драйверы которых обеспечивают собственную буферизацию и побайтную передачу данных. В качестве примера устройств с символьным интерфейсом можно привести терминалы, принтеры и накопители на магнитной ленте. Заметим, что одно и то же физическое устройство может иметь как блочный, так и символьный интерфейсы. Для блочных устройств такой интерфейс также называют интерфейсом доступа низкого уровня (raw interface). Так, для побайтного доступа к разделам диска, приведенным в предыдущем примере, используются соответствующие файлы:

crw------- 1 root system   8, 1 Apr 18 11:04 /dev/rrz0a

crw------- 1 root system   8, 1 Apr 18 13:15 /dev/rrz0b

crw-r----- 1 root system   13,1 Apr 18 18:08 /dev/kmem

crw-rw-rw- 1 root system   7, 0 Apr 18 15:30 /dev/ptyp0

crw-rw-rw- 1 root system   7, 1 Apr 18 15:20 /dev/ptyp1

crw-rw-rw- 1 bill terminal 3, 2 Apr 18 16:10 /dev/tty02

crw-rw-rw- 1 bin  terminal 3, 3 Apr 18 16:10 /dev/tty03

Последние три строки списка представляют интерфейс доступа к виртуальной памяти ядра и двум псевдотерминалам.

В поле размера файла (пятая колонка вывода команды ls(1)) у специальных файлов устройств выводятся два числа. Это так называемые старшее (major) и младшее (minor) числа. Часто драйвер обслуживает более одного устройства. При этом старшее число указывает ядру на конкретный драйвер (например, драйвер псевдо-терминалов), а младшее передается драйверу и указывает на конкретное устройство (например, конкретный псевдотерминал).

Интерфейс файловой системы для взаимодействия с устройством схематически представлен на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Взаимодействие с устройством

Мнемоника названий специальных файлов устройств в файловой системе UNIX

Названия специальных файлов устройств в большой степени зависят от конкретной версии UNIX. Тем не менее в этих названиях присутствует общая логика, позволяющая даже в незнакомой системе определить, какие файлы отвечают за конкретные устройства. Например, имена файлов доступа к дисковым устройствам обычно содержат указание на тип диска, номер контроллера, логический номер устройства, раздел диска и т.д. По названию также легко определить, какой вид доступа предоставляет данный интерфейс (блочный или символьный).

В качестве примера рассмотрим специальный файл устройства для доступа к разделу диска в операционной системе Solaris:

/dev/dsk/c0t4d0s2

Данный файл предоставляет блочный интерфейс, а соответствующий ему символьный (или необработанный) файл имеет имя:

/dev/rdsk/c0t4d0s2

Файлы доступа к дисковым устройствам располагаются в специальных подкаталогах — /dev/dsk (для блочных устройств) и /dev/rdsk (для символьных устройств). Такая структура хранения специальных файлов характерна для систем UNIX версии System V.

Имя файла, характерное для систем версии SVR4, можно представить в общем виде:

cktldmsn

где k — номер контроллера, l — номер устройства (для устройств SCSI это идентификатор устройства ID), m — номер раздела, а n — логический номер устройства (LUN) SCSI.

Таким образом файл устройства /dev/rdsk/c0t4d0s2 обеспечивает доступ к первому разделу (нумерация разделов начинается с 0) диска с ID=4, LUN=2 первого контроллера.

Такой формат имен файлов в версии SVR4 применяется для всех дисковых устройств и накопителей на магнитной ленте. Иногда для этих стандартных имен в файловой системе имеются символические связи с более простыми названиями. Например, в Solaris имя /dev/sd0a может использоваться вместо /dev/dsk/c0t3d0s, также обеспечивая доступ к устройству:

lrwxrwxrwx 1 root root 12 Oct 31 17:48 /dev/sd0a ->dsk/c0t3d0s

В SCO UNIX имеются специальные файлы с более простыми именами /dev/root, /dev/usr и т.п, которые предоставляют доступ к разделам диска с такими же именами (root, usr).

Более простая мнемоника обнаруживается в именах специальных файлов других устройств. Так, например, параллельный порт в большинстве систем имеет имя /dev/lpn, где n — номер порта (0, 1 и т.д.). Терминальные линии, подключенные к последовательным портам компьютера обозначаются как /dev/ttynn, где nn является идентификатором линии. В табл. 1.6 приведены примеры других специальных файлов устройств.

Таблица 1.6. Имена некоторых специальных файлов устройств

Общий вид имени Пример Описание устройства, доступ к которому обеспечивается через файл /dev/rmtn /dev/rmt0 Накопитель на магнитной ленте /dev/nrmtn /dev/nrmt0 Накопитель на магнитной ленте в режиме без перемотки назад по окончании работы /dev/rstn /dev/rst1 SCSI-накопитель на магнитной ленте /dev/cdn /dev/cd0 CD-ROM /dev/cdrom /dev/ttypn /dev/ttyp12 Псевдотерминал (подчиненный) /dev/ptypn /dev/ptyp5 Псевдотерминал (мастер) /dev/console Системная консоль /dev/tty Синоним терминальной линии управляющего терминала для данного процесса /dev/mem Физическая оперативная память /dev/kmem Виртуальная память ядра /dev/null Нулевое устройство — весь вывод на него уничтожается, а при попытке ввода с этого устройства возвращается 0 байтов /dev/zero Нулевое устройство — весь вывод на него уничтожается, а ввод приводит к получению последовательности 0

Пользователи системы

Прежде чем вы сможете начать работу в UNIX, вы должны стать пользователем системы, т.е. получить имя, пароль и ряд других атрибутов.

С точки зрения системы, пользователь — не обязательно человек. Пользователь является объектом, который обладает определенными правами, может запускать на выполнение программы и владеть файлами. В качестве пользователей могут, например, выступать удаленные компьютеры или группы пользователей с одинаковыми правами и функциями. Такие пользователи называются псевдопользователями. Они обладают правами на определенные файлы системы и от их имени запускаются задачи, обеспечивающие ту или иную функциональность UNIX.

Как правило, большинство пользователей являются реальными людьми, которые регистрируются в системе, запускают те или иные программы, короче говоря, используют UNIX в своей работе.

В системе существует один пользователь, обладающий неограниченными правами. Это суперпользователь или администратор системы.

Каждый пользователь системы имеет уникальное имя (или регистрационное имя — login name). Однако система различает пользователей по ассоциированному с именем идентификатору пользователя или UID (User Identifier). Понятно, что идентификаторы пользователя также должны быть уникальными. Пользователь является членом одной или нескольких групп — списков пользователей, имеющих сходные задачи (например пользователей, работающих над одним проектом). Принадлежность к группе определяет дополнительные права, которыми обладают все пользователи группы. Каждая группа имеет уникальное имя (уникальное среди имен групп, имя группы и пользователя могут совпадать), но как и для пользователя, внутренним представлением группы является ее идентификатор GID (Group Identifier). В конечном счете UID и GID определяют, какими правами обладает пользователь в системе.