Раздел: Технические наукиWindows NT - OC нового поколения
Архитектурные модули Windiws NT Как показано на следующем рисунке ,Windows NT представляет из семодульную (более совершенную ,чем монолитная )операционную систему ,которая состоит из отдельных взаимосвязанных относительно простых модулей. Основными модулями Windows NT являются (перечислены в порядке следования от нижнего уровня архитектуры к верхнему ) : уровень аппаратных абстракций HAL (Hardware Abstraction Layer ) ,ядро (Kernel ) , исполняющая система (Executive) ,защищенные подсистемы (protected subsystems) и подсистемы среды (environment subsystems ). Краткое описание модульной структуры Windows NT представлено далее .Дальнейший материал посвящён детальному рассмотрению каждого из компонентов Windows NT ,начиная с уровня аппаратных абстракций HAL ,который распологается между аппаратными средствами компьютера и остальной частью операционной системы .
Уровень аппаратных абстракций Уровень аппаратных абстракций ( HAL ) представляет собой создаваемый производителями аппаратных средств слой программного обеспечения, который скрывает (или абстрагирует ),особенности и различия аппаратуры от верхних уровней операционной системы .Таким образом, благодаря обеспечиваемому HALом фильтру ,различные аппаратные средства выглядят аналогично с точки зрения операционной системы ; снимается необходимость специальной поднастройки операционной системы под используемое оборудование. При создании уровня аппаратных абстракций ставилась задача подготовки процедур ,которые позволяли бы единственному драйверу конкретного устройства поддерживать функционирование этого устройства для всех платформ . HAL ориентирован на большое число разновидностей аппаратных платформ с однопроцессорной архитектурой ; таким образом для каждого из аппаратных вариантов не требуется отдельной версии операционной системы. Процедуры HAL называются как средствами операционной системы (включая ядро) , так и драйверами устройств .При работе с драйверами устройств уровень аппаратных абстракций обеспечивает поддержку различных технологий ввода - вывода (вместо традиционной ориентации на одну аппаратную реализацию или требующей значительных затрат адаптации под каждую новую аппаратную платформу). Уровень аппаратных абстракций позволяет также “скрывать” от остальных уровней операционной системы особенности аппаратной реализации симметричных мультипроцессорных систем. Ядро Ядро (Kernel) является Усердцем Ф Windows NT и работает в тесном контакте с уровнем аппаратных абстракций . Этот модуль , в первую очередь, занимается планированием действий компьютерного процессора . В случае если компьютер содержит несколько процессоров , ядро синхронизирует их работу с целью достижения максимальной производительности системы. Ядро осуществляет диспетчеризацию нитей управления (threads ,иногда называются подзадачами ,ответвлениями или потоками ), которые являются основными объектами в планируемой системе .Нити управления определяются в контексте процесса ;процесс включает адресное пространство , набор доступных процессу объектов и совокупность выполняемых в контексте процесса нитей управления . Объектами являются управляемые операционной системой ресурсы. Ядро производит диспетчеризацию нитей управления таким образом, чтобы максимально загрузить процессоры системы и обеспечить первоочередную обработку нитей с более высоким приоритетом. ( Всего существует 32 значения приоритета, которые сгруппированы в два класса приоритетов :real-time и variable ).Подобный подход позволяет достичь максимальной эффективности операционной системы. Под компоненты исполняющей системы , такие как диспетчер ввода-вывода и диспетчер процессов , используют ядро для синхронизации действий .Они также взаимодействуют с ядром для более высоких уровней абстракции ,называемых объектами ядра ;некоторые из этих объектов экспортируются внутри пользовательских вызовов интерфейса прикладных программ (API). Ядро управляет двумя типами объектов.
Управляющие объекты включают в себя асинхронные вызовы процедур, прерывания ,уведомления и состояния источника питания ,процессы и профили (asynhcronous procedure calls , interupts ,power notifies, power statuses,processes ,profiles). Исполняющая система Windows NT Исполняющая система ( Executive ) , в состав которой входит ядро и уровень аппаратных абстракций HAL , обеспечивает общий сервис системы, который могут использовать все подсистемы среды . Каждая группа сервиса находится под управлением одной из отдельных составляющих исполняющей системы:
Монитор безопасности совместно с процессором входа в систему ( Logon ) и защищёнными подсистемами реализует модель безопасности Windows NT. Верхний уровень исполняющей системы называется системным сервисом (System Services ) . Показанный на следующем рисунке системный сервис представляет собой интерфейс между подсистемами среды пользовательского режима и привилегированным режимом. Диспетчер кэша Архитектура ввода - вывода содержит единственный диспетчер кэша (Cache Manager),который осуществляет кэширование для 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 операций с данными на диске. Диспетчер кэша использует модель отображения файла,которая интегрированна 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 объёма доступной оперативной памяти диспетчер кэша может динамически увеличивать или уменьшать размер кэша .Когда процесс открывает файл ,который уже находился 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 увеличить 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 3.x и OS/2 , Windows NT поддерживает файловые системы FAT и HPFS. Кроме того ,Windows NT также поддерживает NTFS - новую файловую систему ,разработанную специально для использования с Windows NT . NTFS обеспечивает множество возможностей , включая средства восстановления файловой системы , поддержку Unicode ,длинных имён файлов и поддержку для POSIX. Архитектура ввода - вывода Windows NT не только поддерживает традиционные файловые системы, но и обеспечивает функционирование сетевого редактора и сервера в качестве драйверов файловой системы . С точки зрения диспетчера ввода - вывода , нет никакой разницы между работой с файлом ,сохранённым на удалённом компьютере сети ,и работой с файлом на локальном жёстком диске. Редиректоры и серверы могут быть загружены и выгружены динамически ,так же как и любые другие драйверы ;на одном компьютере может одновременно находиться большое число редиректоров и серверов . Сетевые драйверы Следующим типом драйверов ,присутствующих в качестве компонента в архитектуре ввода - вывода ,являются сетевые драйверы .Windows NT включает интегрированные возможности работы с сетями и поддержку для распределённых приложений .Как показано на следующем рисунке работа с сетями обеспечивается рядом сетевых драйверов. 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:
В нижней части сетевой архитектуры находится драйвер платы сетевого адаптера .Windows NT в настоящее время поддерживает драйверы устройств, выполненные в соответствии со спецификацией NDIS (Network Device Inerface Specification ) 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 нём плат сетевого адаптера .В свою очередь ,каждая плата сетевого адаптера может поддерживать несколько транспортных протоколов для доступа к различным типам сетевых станций. Модель безопасности Windows NT Модель безопасности Windows NT представлена монитором безопасности (Security Reference Monitor),а также двумя другими компонентами : процессором входа в систему (Logon Process) и безопасными защищёнными подсистемами. В многозадачной операционной системе , каковой является Windows NT приложения совместно используют ряд ресурсов системы ,включая память компьютера ,устройства ввода - вывода ,файлы и процессор(ы) системы. Windows NT включает набор компонентов безопасности ,которые гарантируют, что приложения не смогут обратиться к этим ресурсам без соответствующего разрешения . Монитор безопасности отвечает за проведение в жизнь политики проверки правильности доступа и контроля ,определённой локальной подсистемой безопасности .Монитор безопасности обеспечивает услуги по подтверждению доступа к объектам ,проверке привилегий пользователя и ге- нерации сообщений как для привилегированного режима ,так и для режима пользователя .Монитор безопасности ,подобно другим частям операционной системы ,выполняется в привилегированном режиме . Процесс входа в систему в Windows NT предусматривает обязательный вход в систему безопасности для идентификации пользователя. Каждый пользователь должен иметь бюджет и должен использовать пароль для обращения к этому бюджету . Прежде чем пользователь сможет обратиться к любому ресурсу компьютера с Windows NT ,он должен войти в систему через процесс входа в систему для того ,чтобы подсистема безопасности могла распознать имя пользователя и пароль .Только после успешного установления подлинности монитор безопасности выполняет процедуру проверки правильности доступа для определения права пользователя на обращение к этому объекту . Защищённость ресурсов - одна из особенностей ,предоставляемая моделью безопасности .Задачи не могут обращаться к чужим ресурсам (типа памяти) иначе ,чем через применение специальных механизмов совместного использования . Windows NT также предоставляет средства контроля, которые позволяют администратору фиксировать действия пользователей . Итоги Подводя итоги всему вышеописанному хочу сказать ,что это только маленькая часть всех возможностей , которые заложены в Windows NT .Хочу кратко перечислить достоинства Windows NT :
Для составления реферата я пользовался материалами еженедельника ComputerWeek Moscow и материалами книги “Ресурсы Windows NT” издательства BHV - Санкт-Петербург. |