Previous: 10.17 Разводка разъемов    UP: 10.11 Адреса серверов ведущих фирм, работающих в сфере телекоммуникаций
    Next: 10.19 Символьный набор HTML

Первая версия UNIX была создана в 1971 году, в 1979 году была подготовлена 7-я редакция (Bourne Shell и компилятор С, разработанная Керниганом и Ритчи; тогда же фирма Microsoft купила права и разработала свою версию для РС - XENIX). Первая версия BSD (Беркли) была подготовлена в 1978 году. В 1981 году закончена версия, поддерживающая стек протоколов TCP/IP (4.2BSD). В 1990 году в UNIX была встроена система NFS. Несколько лет назад в университете Хельсинки (Линусом Торвальдсом) была разработана версия UNIX, известная под названием LINUX.

UNIX имеет двухуровневую структуру: ядро, где сконцентрированы базовые услуги и оболочка, куда входят редакторы, интерпретаторы, например СС, а также lp, routed, inetd, init и т.д.

Код UNIX написан на Си (на 30% больше по объему и на 20% ниже по производительности, чем версия на ассемблере). Система открытая, рассчитанная на многозадачность и большое число пользователей.

Интерфейс системных вызовов предоставляет набор услуг ядра и определяет формат запросов. Ядро состоит из трех частей:

1. Файловая система
2. Система управления процессами и памятью
3. Система ввода/вывода.

Файловая система обеспечивает интерфейс доступа к данным на дисковых накопителях и в периферийных устройствах ввода/вывода. Одни и те же функции open(), read(0, write() могут использоваться при чтении/записи на диске и при выводе данных на принтер или терминал. Файловая система управляет правами доступа и привилегиями. Она обеспечивает перенаправление запросов, адресованных периферийным устройствам.

Система управления процессами ЭВМ, причем их число обычно превышает число ЦПУ. Специальной задачей ядра является планирование выполнением процессов (scheduler). Сюда входит управление ресурсами системы (временем ЦПУ, дисковым пространством, распределением памяти и т.д.). Данная система занимается созданием и удалением процессов, синхронизацией их работы и взаимодействием процессов (например, обменом данными).

Система ввода/вывода обслуживает запросы файловой системы и системы управления процессами для доступа к периферийным устройствам (дискам, лентам, печати, терминалам). Эта система организует взаимодействие с драйверами этих устройств.

Файловая система UNIX представляет собой древовидную структуру. Каждый файл имеет имя, которое определяет его место на дереве файловой системы. Корнем этой системы является корневой каталог с именем /.

В этом каталоге обычно содержатся каталоги:

Полные имена остальных файлов содержат путь – список каталогов, размещенных между / и данным файлом. По этой причине полное имя любого файла начинается с символа / (не содержит в отличие от Windows имени диска (например, CD), другого внешнего устройства или удаленной ЭВМ).

UNIX, тем не менее, не предполагает наличия лишь одной файловой системы. Число таких файловых систем в этой ОС не лимитировано, они могут располагаться на одном дисковом накопителе, на разных устройствах или даже на разных ЭВМ.

Каждый файл имеет сопряженные с ним метаданные, записанные в индексных дескрипторах – inode. Имя файла является указателем на его метаданные (метаданные не содержат указателя на имя файла). Существует 6 типов файлов:

1. Обычный файл (regular)
2. Каталог (directory)
3. Файл внешнего устройства
4. Канал с именем (FIFO)
5. Связь (link)
6. socket

Обычный файл является наиболее распространенным типом. Для операционной системы такой файл представляется простой последовательностью байтов. Интерпретация содержимого такого файла находится в зоне ответственности прикладной программы, которая с ним работает.

Каталог – это файл, содержащий имена находящихся в нем файлов и указатели на информацию, позволяющую ОС производить операции над этими файлами. Запись в каталог имеет право только ядро. Каталог представляет собой таблицу, каждая запись в которой соответствует некоторому файлу.

Файл внешнего устройства обеспечивает доступ к этому прибору. UNIX различает символьные и блочные файлы. Символьные файлы служат для не буферизованного обмена, а блочные предполагают обмен порциями данных фиксированной длины.

Каналы с именем (FIFO) – это файлы, служащие для связи между процессами.

Файловая система допускает наличие нескольких имен у одного файла. Связь имени файла с его метаданными называется жесткой связью. С помощью команды ln можно создать еще одно имя для файла. Особым типом файла является символическая связь, позволяющей косвенно обращаться к файлу. Символическая связь является особым типом файла.

Socket служит для взаимодействия между процессами. Интерфейс socket используется, например, для доступа к сети TCP/IP.

Любой файл имеет двух владельцев – собственно создателя и группу (chown, chgrp и chmod). Файл создается не пользователем, а процессом, им запущенным. Атрибуты этого процесс присваиваются и файлу (r, w и x). Имеется также несколько дополнительных атрибутов, среди них sticky bit, который требует сохранения образа \исполняемого файла в памяти после завершения его работы. Атрибуты SUID и GUID позволяют изменить права пользователя в направлении расширения (до уровня создателя файла) на время исполнения данной программы (это используется, например, в случае работы с файлом /etc/passwd). В случае каталогов sticky bit позволяет стереть только файлы, которыми владеет пользователь.

Различается несколько типов процессов.

1. Системные процессы являются частью ядра и резидентно размещены в оперативной памяти. Они запускаются при инициализации ядра системы. Системными процессами являются, например, kmadaemon (диспетчер памяти ядра), shed (диспетчер свопинга), bdfflush (диспетчер кэша), init (прародитель всех остальных процессов).
2. Демоны – не интерактивные процессы, запускаемые путем загрузки в память соответствующих программ и выполняемые в фоновом режиме. Демоны не ассоциируются ни с одним из пользователей (они служат, например, для организации терминального ввода, печатающего устройства, сетевого доступа).
3. Прикладные процессы – это остальные процессы принадлежащие, как правило, пользователям.

Процессы создаются процедурой fork и характеризуются набором атрибутов:

Для запуска задачи процесс должен выполнить системный вызов exec. При этом не порождается новый процесс, а код процесса замещается полностью кодом запускаемой программы.

Так, когда пользователь вводит команду ls, текущий процесс shell осуществляет вызов fork, порождая новый процесс – копию shell. Порожденный процесс осуществит вызов exec, указав в качестве параметра имя исполняемого файла (ls). Ls замещает shell, а по завершении работы процесс уничтожается.

Сигналы служат для того, чтобы передавать от одного процесса к другому или от ядра к какому-то процессу, уведомление о происхождении некоторого события. Примером такого события может быть нажатие клавиши мышки или нажатие клавиш <Ctrl><C> (SIGINIT)или <Ctrl><Alt><Del>.

Для отправления сигнала служит команда kill pid, где sig_no – номер или символическое название сигнала, pid - идентификатор процесса, которому адресован сигнал. Для остановки процесса, выполняемого в фоновом режиме можно послать сигнал SIGTERM. Например, kill $!, где $! – переменная, где хранится идентификатор процесса (PID), запущенного последним.

Таблица 1. Сигналы

Сигнал может игнорироваться, могут быть предприняты действия, предусмотренные по умолчанию, или процесс может взять на себя функцию обработки сигнала. Если процесс не остановился, существует способ заставить его выполнить это требование, послав команду:

Иногда и это может не помочь, например, в случае процессов зомби (процесса нет а запись о нем имеется), операции в NFS или с ленточным ЗУ.

Атрибуты пользователя в файле /etc/passwd (одна строка – одна запись):

имя уникальное регистрационное имя пользователя (вводится при login)

passwd-encod закодированный пароль пользователя. Часто пароль хранится в отдельном файле, а здесь вместо него проставляется символ х. Если в этом поле стоит символ *, то данный пользователь в систему войти не может (используется для псевдопользователей)

UID Идентификатор пользователя, который наследуется порожденными им процессами. ROOT имеет UID=0.

GID Идентификатор первичной группы пользователя, который соответствует идентификатору в файле /etc/group, где содержится список имен пользователей-членов группы.

Комментарии Обычно здесь записывается истинное имя пользователя, здесь может быть записана дополнительная информация, например, телефон или e-mail пользователя, считываемые программой finger.

home-dir Базовый каталог пользователя, где он оказывается после входа в систему.

Shell Название программы, используемой системой в качестве командного интерпретатора (например, /bin/sh). Разные интерпретаторы используют разные скрипты инициализации (.profole, .login и т.д.).

В первой строке скрипта помещается строка #! /bin/sh, указывающая на тип и размещения интерпретатора. Поскольку скрипт исполняется интерпретатором, работает он медленно. Значение PID сохраняется в переменной $$, что можно использовать при формировании имен временных файлов, гарантируя их уникальность. Переменные $1, $2 и т.д. несут в себе значения параметров, переданных скрипту. Число таких параметров записывается в переменной $#. Результат работы скрипта заносится в переменную $?. Ненулевое значение $? свидетельствует об ошибке. В переменной $! Хранится PID последнего процесса, запущенного в фоновом режиме. Переменная $* хранит в себе все переменные, переданные скрипту в виде единой строки вида: “$1 $2 $3 …”. Другое представление переданных параметров предлагает переменная $@= “$1” “$2” “$3” …

Таблица 2. Перенаправление потоков ввода/вывода

Символ | иногда называется конвейером. Например, команда:

осуществляет вывод данных о конкретном процессе proс. Несколько более корректна команда:

так как в потоке, формируемом командой ps, присутствуют две строки, содержащие proс - строка процесса proс и строка процесса grep с параметром proс.

Для запуска выполнения команды в фоновом режиме достаточно завершить ее символов &.

Виртуальная память процесса состоит из сегментов памяти. Размер, содержимое и размещение сегментов определяется самой программой (например, применением библиотек). Исполняемые файлы могут иметь формат COFF (Common Object File Format) и ELF (Executable and Linking Format).

Функция main() является первой, определенной пользователем. Именное ей будет передано управление после формирования соответствующего окружения запускаемой программы. Функция main определяется следующим образом.

Аргумент argc определяет число параметров, переданных программе. Указатели на эти параметры передаются с помощью массива argv[], так через argv[0] передается имя программы, argv[1] – несет в себе первый параметр и т.д. до argv[argc-1]. Массив envp[] несет в себе список указателей на переменные окружения, передаваемые программе. Переменные представляют собой строки имя=значение_переменной.

В среде UNIX существует два базовых интерфейса для файлового ввода/вывода.

1. Интерфейс системных вызовов, непосредственно взаимодействующих с ядром ОС.
2. Стандартная библиотека ввода-вывода.

С файлом ассоциируется дескриптор, который в свою очередь связан с файловым указателем смещения, начиная с которого будет произведена последующая операция чтения/записи. Каждая операция чтения или записи увеличивает этот указатель на число переданных байтов. При открытии файла указатель принимает значение нуль.

Процесс характеризуется набором атрибутов и идентификаторов. Важнейшим из них является идентификатор процесса PID и идентификатор родительского процесса PPID. PID является именем процесса в ОС. Существует еще 4 идентификатора, которые определяют доступ к системным ресурсам.

1. Идентификатор пользователя – UID.
2. Эффективный идентификатор пользователя – ЕUID
3. Идентификатор группы GID
4. Эффективный идентификатор группы ЕGID.

Процессы с идентификаторами SUID и SGID ни при каких обстоятельствах не должны порождать других процессов.

Процесс при реализации использует разные системные ресурсы – память, процессор, возможности файловой системы и ввод/вывод. ОС создает иллюзию одновременного исполнения нескольких процессов (предполагается, что имеется только один процессор), распределяя ресурсы между ними и препятствуя злоупотреблениям.

Выполнение процесса может происходить в двух режимах – в режиме ядра (kernel mode) и в режиме пользователя (user mode). В режиме пользователя процесс исполняет команды прикладной программы, доступные на непривилегированном уровне. Для получения каких-либо услуг ядра процесс делает системный вызов. При этом могут исполняться инструкции ядра, но от имени процесса, реализующего системный вызов. Выполнение процесса переходит в режим ядра, что защищает адресное пространство ядра. Следует иметь в виду, что некоторые инструкции, например, изменение содержимого регистров управления памятью, возможно только в режиме ядра.

По этой причине образ процесса состоит из двух частей: данных режима ядра и режима пользователя. Каждый процесс представляется в системе двумя основными структурами данных – proc и user, описанными в файлах <sys/proc.h> и <say/user.h>, соответственно. Структура proc является записью системной таблицы процессов, которая всегда находится в оперативной памяти. Запись этой таблицы для активного в данный момент процесса адресуется системной переменной curproc. Каждый раз при переключении контекста, когда ресурсы процессора передаются другому процессу, соответственно изменяется содержимое переменной curproc, которая теперь будет указывать на proc активного процесса.

Структура user, называемая также u-area или u block, содержит данные о процессе, которые нужны ядру при выполнении процесса. В отличие от структуры proc, адресуемой с помощью указателя curproc, данные user размещаются в определенном месте виртуальной памяти ядра и адресуются через переменную u. u area также содержит стек фиксированного размера – системный стек или стек ядра (kernel stack). При выполнении процесса в режиме ядра операционная система использует стек, а не стек процесса.

Современные процессоры поддерживают разбивку адресного пространства на области переменного размера – сегменты, и области фиксированного объема – страницы.

Процессоры Intel позволяют разделить память на несколько логических сегментов. Виртуальный адрес при этом состоит из двух частей – селектора сегмента и смещения в пределах сегмента. Поле селектора INDEX указывает на дескриптор сегмента, где записано его положение, размер и права доступа RPL (Descriptor Privilege Level).

При запуске программы командный интерпретатор порождает процесс, который наследует все 4 идентификатора и имеет те же права, что и shell.Так как в сеансе пользователя прародителем всех процессов является login shell, то их идентификаторы будут идентичны. При запуске программы сначала порождается новый процесс, а затем загружается программа.

Процесс порождается с помощью системного вызова fork:

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);

Порожденный процесс (дочерний) является точной копией родительского процесса. Дочерний процесс наследует следующие атрибуты:

• идентификатор пользователя и группы
• все указатели и дескрипторы файлов
• диспозицию сигналов и их обработчики
• текущий и корневой каталог
• переменные окружения
• маску файлов
• ограничения, налагаемые на процесс
• управляющий терминал

Конфигурация виртуальной памяти также сохраняется (те же сегменты программ, данных, стека и пр.). После завершения вызова fork оба процесса будут выполнять одну и ту же инструкцию. Отличаются эти процессы PID, PPID (идентификатор родительского процесса), дочерний процесс не имеет сигналов, ждущих доставки, отличаются и код, возвращаемый системным вызовом fork (родителю возвращается PID дочернего процесса, а дочернему - 0). Если код =0, то возврат осуществляется только в родительский процесс.

Для загрузки исполняемого файла используется вызов exec (аргумент – запускаемая программа). При этом существующий процесс замещается новым, соответствующим исполняемому файлу.

• идентификаторы PID и PPID
• все указатели и дескрипторы файлов, для которых не установлен флаг FD_CLOEXEC
• идентификаторы пользователя и группы
• текущий и корневой каталог
• переменные окружения
• маску файлов
• ограничения, налагаемые на процесс
• управляющий терминал

Процессы могут уведомлять друг друга о произошедших событиях с помощью сигналов, каждый из которых имеет символьное имя и номер. Сигнал может инициировать попытка деления на 0 или обращение по недопустимому адресу.

ОС UNIX создает иллюзию одновременного исполнения процессов, стараясь эффективно распределять между ними имеющиеся ресурсы. Выполнение процесса возможно в режиме ядра (kernel mode) и в режиме задачи (user mode). В последнем случае процесс реализует инструкции прикладной программы, допустимые на непривилегированном уровне защиты процессора. При этом системные структуры данных недоступны. Для получения таких данных процесс делает системный вызов (на время происходит переход процесса в режим ядра).

Каждый процесс представляется в системе двумя основными структурами данных – proc и user, описанными в файлах <sys/proc.h> и <sys/user.h>. Структура proc представляет собой системную таблицу процессов, которая находится в оперативной памяти резидентно. Текущий процесс адресуется системной переменной curproc. Структура user размещается в виртуальной памяти. Область user содержит также системный стек и стек ядра.

Распределение оперативной памяти всегда бывает динамическим. Процессы выполняются в своем виртуальном адресном пространстве. Виртуальные адреса преобразуются в физические на аппаратном уровне при активном участии ОС. Объем виртуальной памяти может значительно превышать объем физической. Процессоры обычно поддерживают разделение адресного пространства области переменного размера – сегменты и фиксированного размера - страницы. Для каждой страницы может быть задано собственная схема преобразования виртуальных адресов в физические. Intel поддерживает работу с сегментами (сегментные регистры), где задается селектор сегмента (дескриптор) и смещение в пределах сегмента.

Распределение ресурсов процессора осуществляется планировщиком, который выделяет кванты времени каждому из активных процессов. Здесь приложения делятся на три класса:

1. Интерактивные
2. Фоновые
3. Реального времени

Каждый процесс в UNIX имеет свой контекст (контекст сохраняется при прерывании процесса). Контекст определяется следующими составляющими:

• Адресное пространство процесса в режиме user
• Управляющая информация (proc и user).
• Окружение процесса (в виде пар переменная=значение).
• Аппаратный контекст (регистры процессора)

Работа планировщика UNIX основана на использовании приоритетов процессов. Если процесс имеет наивысший приоритет и готов к работе, планировщик прервет работу текущего процесса, если у него более низкий приоритет, даже при условии, что он не выбрал до конца свой квант времени. Работа программы ядра обычно не прерывается. Это касается и процессов user, если они в данный момент осуществляют системный вызов.

Каждый процесс имеет два атрибута приоритета – текущий и относительный (nice). Первый служит для реализации планирования, второй присваивается при порождении процесса и воздействует на значение текущего приоритета. Текущий приоритет может характеризоваться кодами 0 (низший) – 127 (высший). Для режима user используются коды приоритета 0-65, а для ядра – 66-94 (системный диапазон).

Процессы с кодами 96-127 имеют фиксированный приоритет, который не может изменить ОС (обычно служат для процессов реального времени).

Процессу, ожидающему освобождения какого-то ресурса, система присваивает значение кода приоритета сна, выбираемое из диапазона системных приоритетов (в версии BSD большему коду соответствует меньший приоритет). Процессы типа “ожидание ввода с клавиатуры” имеют высокий приоритет сна и им сразу предоставляется ресурс процессора. Фоновые же процессы, забирающие много времени ЦПУ, получают относительно низкий приоритет.

Каждую секунду ядро пересчитывает текущие значения кодов приоритета для процессов, ожидающих запуска (коды<65), повышая вероятность получения ими требуемого ресурса. Так 4.3BSD использует для расчета приоритета процесса следующую формулу:

p_cpu = p_cpu*(2*load)/(2*load+1), где load – среднее число процессов в очереди за последнюю секунду. В результате после долгого ожидания даже низкоприоритетный процесс имеет определенный шанс получить требуемый ресурс.

Ядро генерирует и посылает процессу сигнал в ответ на определенные события, вызванные самим процессом, другим процессом, прерыванием (например, терминальным) или внешним событием. Это могут быть Alarm, нарушение по выделенным квотам, особые ситуации, например деление на нуль и т.д. Некоторые сигналы можно заблокировать, отложить их обработку, или проигнорировать, для других (например, SIGKILL и SIGSTOP) это невозможно.

Взаимное влияние процессов в UNIX минимизировано (многозадачность!), но система была бы неэффективной, если бы она не позволяла процессам обмениваться данными и сигналами (IPC – Inter Process Communications). Для реализации этой задачи в UNIX предусмотрены:

• каналы
• сигналы
• FIFO (First-In-First-Out - именованные каналы)
• очереди сообщений
• семафоры
• совместно используемые области памяти
• сокеты
>

Для создания канала используется системный вызов pipe int pipe(int *filedes); который возвращает два дескриптора файла filedes[0] – для записи в канал и filedes[1] для чтения из канала. Когда один процесс записывает данные в filedes[0], другой получает их из filedes[1]. Здесь уместен вопрос, как этот другой процесс узнает дескриптор filedes[1]?

Нужно вспомнить, что дочерний процесс наследует все дескрипторы файлов родительского процесса. Таким образом, к дескрипторам имеет доступ процесс, сформировавший канал, и все его дочерние процессы, что позволяет работать каналам только между родственными процессами. Для независимых процессов такой метод обмена недоступен. Канальный обмен может быть запущен и с консоли. Например:

Здесь символ | олицетворяет создание канала между выводом из файла file.txt и программой wc, подсчитывающей число символов в словах. Процессы эти не являются независимыми, так как оба порождены процессом shell.

Метод FIFO (в BSD не реализован) сходен с канальным обменом, так как также организует лишь однонаправленный обмен. Такие каналы имеют имена, что позволяет их применять при обмене между независимыми процессами. FIFO – это отдельный тип файла в файловой системе UNIX. Для формирования FIFO используется системный вызов mknod.

где pathname – имя файла (FIFO),
mode – флаги владения и прав доступа,
dev – при создании FIFO игнорируется.

Допускается создание FIFO и из командной строки: mknod name p.
FIFO также как и обычные канала работают с соблюдением следующих правил.

• Если из канала берется меньше байтов, чем там содержится, остальные остаются там для последующего чтения.
• При попытке прочесть больше байт, чем имеется в канале, читающий процесс должен соответствующим образом обработать возникшую ситуацию.
• Если в канале ничего нет и ни один процесс не открыл его на запись, при чтении будет получено нуль байтов. Если один или более процессов открыло канал на запись, вызов read будет заблокирован до появления данных.
• В случае записи в канал несколькими процессами, эти данные не перемешиваются.
• При попытке записать большее число байтов, чем это позволено каналом или FIFO, вызов write блокируется до освобождения нужного места. Если процесс предпринимает попытку записи в канал, не открытый ни одним из процессов для чтения, процессу посылается сигнал SIGPIPE, а вызов write присылает 0 с кодом ошибки errno=EPIPE.

Очереди сообщения являются составной частью UNIX System V. Процесс, заносящий сообщение в очередь, может не ожидать чтения этого сообщения каким-либо другим процессом. Сообщения имеют следующие атрибуты:

• Тип сообщения
• Длина данных в байтах
• Данные (если длина ненулевая)

Очередь сообщений имеет вид списка в адресном пространстве ядра. Для каждой очереди ядро формирует заголовок(msqid_ds), где размещаются данные о правах доступа к очереди (msg_perm), о текущем состоянии очереди (msg_cbytes – число байтов msg_qnum – число сообщений в очереди), а также указатели на первое и последнее сообщение. Создание новой очереди сообщений осуществляется посредством системного вызова msgget:

#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include e <sys/ipc.h>
int msgget( key_t key, int msgflag );

Эта функция выдает дескриптор элемента очереди, или –1 - в случае ошибки. Процесс может с помощью оператора msgsnd поместить сообщение в очередь, получить сообщение из очереди посредством msgrcv и манипулировать сообщениями с помощью msgctl.

Для управления доступом нескольких процессов к разделяемым ресурсам используются семафоры. Семафоры являются одной из форм IPC (Inter-Process Communication). Для обеспечения работы нужно обеспечить выполнение следующих условий:

• Семафор должен быть доступен разным процессам и, по этой причине, находиться в адресной среде ядра.
• Операция проверки и изменения семафора должна быть реализована в режиме ядра.

Помимо значения семафора в структуре sem записывается идентификатор процесса, вызвавшего последнюю операцию над семафором, число процессов, ожидающих увеличения значения семафора.

Активное использование каналов, FIFO и очередей сообщений может привести к снижению производительности машины. Это сопряжено с тем, что передаваемые данные сначала из буфера передающего процесса в буфер ядра, и только затем в буфер принимающего процесса. Техника разделяемой памяти позволяет избавиться от этих потерь, предоставив доступ двум или более процессам доступ общей зоне памяти.

Пока один процесс читает данные из разделяемой памяти, другой не должен туда писать и наоборот. Такого рода согласование работы осуществляется посредством семафоров.

В настоящее время UNIX использует виртуальную файловую систему, которая допускает работу с несколькими физическими файловыми системами самых разных типов. Система S5FS занимает раздел диска и состоит из трех компонентов.

• Суперблока, где хранится общая информация о файловой системе, о ее архитектуре, числе блоков, и индексных дескрипторов (inode).
• Массива индексных дескрипторов (ilist), где записаны метаданные всех файлов системы. Индексный дескриптор содержит статусные данные о файле и информацию о расположении этих данных на диске. Ядро обращается к inode по индексу массива ilist. Один inode является корневым, через него происходит доступ к структуре каталогов и файлов после монтирования файловой системы.
• Блоки данных файлов и каталогов. Размер блока кратен 512 байтам.

Индексный дескриптор (inode) несет в себе информацию о файле, необходимую для обработки метаданных файла. Каждый файл ассоциируется с одним inode. При открытии файла ядро записывает копию inode в таблицу in-core inode.

Слабой точкой файловой системы F5FS является суперблок. Он записан на диске в одном экземпляре и по этой причине уязвим. Низкая производительность этой файловой системы связана с тем, что метаданные файлов размещены в начале диска, а данные на относительном расстоянии от них. Это вызывает постоянные перемещения считывающих головок, снижая быстродействие системы.

Имена файлов хранятся в специальных файлах, называемых каталогами. По этой причине любой реальный файл данных может иметь любое число имен. Каталог файловой системы представляет собой таблицу, каждый элемент которой имеет длину 16 байтов: 2 байта номер индексного дескриптора, 14 – его имя. Число inode не может превышать 65535. Имя файла в этой системе (S5FS) не должно превышать 14 символов.

При удалении имени файла из каталога номер соответствующего inode устанавливается равным 0. Ядро не удаляет свободные элементы, по этой причине размер каталога при удалении файлов не уменьшается.

Новая файловая система FFS (Berkeley Fast File System) использует те же структуры длинные имена файлов (до 255 символов). Записи каталога имеют следующую структуру:

d_namlen - Длина имени файла
d_name[] - Имя файла

Имя файла имеет переменную длину, дополняемую нулями до 4-байтовой границы. Метаданные активных файлов, на которые ссылаются один или более процессов, представлены в памяти в виде in-core inode. В виртуальной файловой системе в качестве in-core inode выступает vnode. Структура vnode одинакова для всех файлов и не зависит от типа файловой системы. vnode содержит данные, необходимые для работы виртуальной файловой системы, а также характеристики файла, такие как его тип.

Получение описания инструкций (Help): man <имя объекта>

Уход из UNIX Ctrl-d или logout.

Флаги:

Например: mkdir A B (образует 2 каталога)

Доступ к каталогу. Проверка существования файлов и каталогов, а также установленных для них возможностей.

Команда test позволяет также сравнивать целые числа (напр., test "$X" -eq "$Y"). <параметр> возвращает значение true, если файл существует и:

Копирование файлов (файла в файл или файлов в каталог)

cp файл1 файл2 или cp файл1 файл2 .... файлN каталог.

uucp [флаги] файл1 имя_ЭВМ!файл2

имя ЭВМ отделяется от имени файла с помощью "!". Перед именем файл2 необходимо указать также имя каталога или поставить "~", если оно неизвестно.

Флаги:

Переименование файлов или каталогов

mv файл1 файл2 или mv каталог1 каталог2

Печать содержимого одного или нескольких файлов c автоматическим разбиением на страницы и с заголовком на каждой странице;

Флаги:

Печать файлов одновременно с выполнением других операций

Флаги:

Флаги:

Сравнение файлов

Сравнение файлов и выдача отчета о различиях;

Флаги:

Удаление файлов

Флаги:

Поиск файлов

Просматриваются рекурсивно все подкаталоги для каждого указанного каталога и ищутся файлы отвечающие условиям, заданным в аргументах. Числовые аргументы со знаком "+" означают "больше чем", а числовой аргумент со знаком "-" "меньше чем". Аргументы - это условия поиска; любому аргументу предшествует знак "-", все аргументы считаются соединенными знаком "И". -o соединитель ИЛИ, перед каждым символом "ИЛИ" должен ставиться знак "\";

Допускаются аргументы:

Очистка индексного дескриптора

Удаляет индексный дескриптор для файла, отсутствующего в каталогах.

Библиотекарь

Флаги:

Построение таблицы с содержанием библиотеки

Служит для подготовки работы редактора связей.

chmod код_защиты файл ...

4000 разрешение смены идентификатора пользователя;
2000 разрешение смены идентификатора группы;
1000 сохранение образа файла после отсоединения всех процессов;
0400 разрешение чтения владельцу файла;
0200 разрешение записи владельцу файла;
0100 разрешение записи, чтения и выполнения владельцу;
0070 разрешение записи, чтения и выполнения группе;
0007 разрешение чтения, записи, исполнения всем.

Символьная форма позволяет установить биты кода защиты индивидуально и имеет вид:

[ugoa][+-=][rwxstugo], где

Проверка корректности каталогов

Сравнивает счетчик числа связей в индексном дескрипторе с числом записей в каталогах, ссылающихся на данный дескриптор. Индексы генерируются командой icheck. Проверка распределения памяти в файловой системе

Исследуется файловая система, проверяется правильность списков свободных и используемых блоков, выводит общее число файлов, каталогов, число используемых блоков, число свободных блоков и т.д.

Флаги:

-b выдача диагностических сообщений для заданных

блоков.

-s создание списка свободных блоков;

Генерация имен файлов по заданным индексам

Генерирует полные имена файлов для заданного списка индексов файловой системы, осуществляет поиск имен поврежденных файлов.

Флаги:

Создание файловой системы

Создает новую файловую систему на диске или части диска согласно числу блоков, заданному аргументом размер. Такая система может быть присоединена к основной файловой системе с помощью команды mount.

Создание специальных файлов

Создание специальных файлов, располагающихся в каталоге /dev, где описываются характеристики драйверов устройств и файловых систем. Аргументы тип и устройство относятся к драйверу и к специальному входу в драйвер.

Монтирование файловой системы

Демонтирование файловой системы

Временная смена идентификатора пользователя

Изменяет идентификатор пользователя, и выполняет операции, которые возможно было бы нельзя выполнить с другим идентификатором из-за отсутствия права доступа. Для возврата к исходной среде следует нажать ctrl-d.

Освобождаются буферы и модифицируется файловая система на диске. Sync автоматически выполняется через заданный промежуток времени, задаваемый администратором.

Библиотекарь магнитной ленты (или дискеты)

Сохраняет и восстанавливает файлы и каталоги с использованием магнитной ленты (или дискет).

Флаги:

Смена владельца файла chown

Смена группы chgrp

Изменение направления ввода/вывода

Считывает данные из стандартного ввода. Символы, не совпадающие с символом в аргументе "строка_1", передается на стандартный вывод без изменения. Символы же, совпадающие с символом в аргументе "строка_1", заменяются на соответствующие символы из аргумента "строка_2".

Асинхронное выполнение команд

wait вводится, когда нужно подождать завершения какого-то процесса.

Появление приглашения после ввода команды wait указывает на завершение всех запущенных ранее процессов.

Команда планирования выполнения заданий.

Позволяет выполнить команду в указанный день и час, которые могут модифицироваться необязательным приращением.

Отменяет запрос.

batch планирует задания на то время, когда это будет позволять система.

Системные команды

Обращение к почтовому серверу.

Флаги:

При чтении почты можно пользоваться командами:

Сообщение всем работающим пользователям

wall администратор что-то сообщает всем.

Конец сообщения по ctrl/d.

Посылка сообщения другому пользователю

Разрешение или отмена сообщений

mesg [y] [n] (флаги - "y" и "n") присылаемых другими пользователями.

Команды обработки файлов

1 - строки встречаются только в файле1;
2 - строки встречаются только в файле2;
3 - строки встречаются в обоих файлах.

Преобразование файла

Аргументы:

Поиск строк с заданным шаблоном

Служит для поиска соответствующих выражений (строк) в одном или нескольких файлах.

Флаги:

Восьмеричный дамп файла

Флаги:

Сохранение (зашита) файловой системы

Используется администратором для обеспечения сохранности всех данных в файловой системе.

Флаги:

Восстановление файловой системы

Чтение магнитных лент, записанных командой dump.

Разбиение файла на части

разбивает файл на части по n строк (по умолчанию n=1000).

Если задано имя выходного файла, то генерируется последовательность файлов с данным именем и буквами aa, ab, ac,... в конце. Если имя выходного файла не задано, используется имя "x".

Подсчет числа слов

Определяет число строк, слов и символов в одном или более файлов. Строки в файле разделяются символом "\n", слова - пробелами, горизонтальной табуляцией или переводом строки.

Флаги:

Вывод одинаковых строк файла

Находит одинаковые соседние строки файла. По умолчанию все одинаковые строки кроме одной удаляются.

Флаги:

Обнаружение различий в файлах

Определяются изменения, которые должны быть произведены в файлах, чтобы сделать их идентичными.

Позволяет экономить место при хранении ряда версий файла.

Флаги:

Сортировка и слияние файлов

sort[-флаги...][+поз1[-поз2]]...[-o имя][-T каталог][имя]...

соединяет и сортирует файлы, помещает результат в заданный файл. Если ключ сортировки не задан, при сравнении используется вся строка.

Флаги:

Управление выполнением программы

Вывод аргументов

echo[-n][аргумент]

Выводит в стандартный файл заданные ей аргументы, разделяя их пробелами и завершая вывод переводом строки. Служит для сообщения о выполнении последовательности команд. Флаг -n предоставляет возможность отменить перевод строки после вывода аргументов.

Уничтожение процесса

kill [-флаг] процесс...

единственный флаг, допустимый в команде kill, - номер сигнала, например флаг -9 безусловно ликвидирует процесс.

Задержка выполнения команды

sleep время

Задерживает выполнение команды на время, заданное в секундах.

Понижение приоритета команды

Позволяет выполнить другую команду, с более низким приоритетом. Аргумент-число определяет степень понижения приоритета. Чем больше число, тем меньше приоритет.

Дублирование стандартного вывода

команда читает информацию из стандартного ввода и выводит ее одновременно на терминал и в заданные файлы.

Флаги:

Печать и установка времени

Кто работает в системе?

выдает список всех пользователей, работающих в данный момент, и имена их терминалов. [файл] - имя файла, где хранится информация о текущих пользователях. По умолчанию /etc/utmp. [am I] - дает возможность сообщить под каким именем вы вошли в систему.

Получение имени терминала

tty печатает имя терминала, за которым вы работаете.

Состояние процессов

предоставляет информацию об активных процессах в системе.

Флаги:

Сведения об использовании диска

du[-s][-a][имя...]

Флаги:

Сведения о свободных блоках на диске

выводит количество блоков, доступных в заданной файловой системе.
Определение типа файла
file имя...
Определяется тип файла: .OBJ, .C, ASCII и т.д.

Печать календаря

Установка функций терминала

позволяет узнать состояние любого терминала и настроить его на требуемый режим работы.

Аргументы:

Установка табуляции

tabs [аргументы]

Устанавливает параметры табуляции для любого терминала.

Аргументы:

Previous: 10.17 Разводка разъемов    UP: 10.11 Адреса серверов ведущих фирм, работающих в сфере телекоммуникаций
   Next: 10.19 Символьный набор HTML