Операционные системы
<<  Файловые менеджеры Операционные системы персональных компьютеров  >>
Операционные системы
Операционные системы
Объем дисциплины и виды учебной работы
Объем дисциплины и виды учебной работы
Литература
Литература
Функции и архитектура операционных систем
Функции и архитектура операционных систем
Определение операционной системы
Определение операционной системы
Главная управляющая программа
Главная управляющая программа
Расположение ОС в иерархической структуре
Расположение ОС в иерархической структуре
Операционная система
Операционная система
Эволюция операционных систем
Эволюция операционных систем
Windows 8
Windows 8
Операционные системы IBM
Операционные системы IBM
Назначение, состав и функции ОС
Назначение, состав и функции ОС
Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств
Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств
Состав компонентов и функции операционной системы
Состав компонентов и функции операционной системы
Архитектуры операционных систем
Архитектуры операционных систем
Модульное строение
Модульное строение
Модульно – интерфейсный подход
Модульно – интерфейсный подход
Многослойная (иерархическая) структура операционной системы
Многослойная (иерархическая) структура операционной системы
Монолитная архитектура операционной системы
Монолитная архитектура операционной системы
Архитектура многоуровневой операционной системы
Архитектура многоуровневой операционной системы
Смена режимов при выполнении вызова функции ядра
Смена режимов при выполнении вызова функции ядра
Микроядерная архитектура ОС
Микроядерная архитектура ОС
Клиент-сервер
Клиент-сервер
Смена режимов
Смена режимов
Классификация ядер операционных систем
Классификация ядер операционных систем
Монолитное ядро
Монолитное ядро
Гибридное ядро
Гибридное ядро
Средства аппаратной поддержки ОС
Средства аппаратной поддержки ОС
Классификация операционных систем
Классификация операционных систем
Область использования и форма эксплуатации
Область использования и форма эксплуатации
Эффективность
Эффективность
Множественные прикладные среды
Множественные прикладные среды
Прикладная среда OS2
Прикладная среда OS2
Приложение OS1
Приложение OS1
Микроядро
Микроядро
Подсистемы среды Windows 2000
Подсистемы среды Windows 2000
Способы работы
Способы работы
Эмуляция API
Эмуляция API
Частичная эмуляция
Частичная эмуляция
Виртуальная машина
Виртуальная машина
Технологии виртуализации
Технологии виртуализации
Основные области применения
Основные области применения
43
43
44
44
45
45
46
46
47
47
48
48
Data Execution Prevention
Data Execution Prevention
Самостоятельная операционная система
Самостоятельная операционная система
Гипервизор
Гипервизор
Виртуализация от Microsoft
Виртуализация от Microsoft
Виртуализация приложений
Виртуализация приложений
54
54
55
55
Виртуализация Windows Server
Виртуализация Windows Server
Архитектура
Архитектура
Виртуализация ЦП
Виртуализация ЦП
Преобразование двоичного кода
Преобразование двоичного кода
60
60
Версии VM Additions
Версии VM Additions
Linux VM Additions
Linux VM Additions
Архитектура виртуализации с аппаратной поддержкой
Архитектура виртуализации с аппаратной поддержкой
Виртуализация с аппаратной поддержкой
Виртуализация с аппаратной поддержкой
Спецификации Virtual Server 2005 R2
Спецификации Virtual Server 2005 R2
Базовая система
Базовая система
Поддержка виртуализации
Поддержка виртуализации
Схемы VMM
Схемы VMM
Windows Virtualization
Windows Virtualization
Windows Server Core
Windows Server Core
Версии продуктов
Версии продуктов
Схема работы Intel Virtualization Technology
Схема работы Intel Virtualization Technology
Загрузчик
Загрузчик
Технология Virtuozzo
Технология Virtuozzo
Аппаратная модель виртуализации
Аппаратная модель виртуализации
Запатентованное решение по виртуализации ОС
Запатентованное решение по виртуализации ОС
77
77
Виртуализация ОС
Виртуализация ОС
Открытая платформа виртуализации VirtualBox
Открытая платформа виртуализации VirtualBox
Платформа VirtualBox
Платформа VirtualBox
81
81
82
82
83
83
Графический интерфейс
Графический интерфейс
Виртуальная память
Виртуальная память
Презентация «Основы операционных систем». Размер 3619 КБ. Автор: Nazarov Stanislav.

Загрузка...

Основы операционных систем

содержание презентации «Основы операционных систем.ppt»
СлайдТекст
1 Операционные системы

Операционные системы

Операционные системы. Лектор : доктор технических наук, профессор Назаров С.В. s_nazarov@mail.ru. Кафедра информатики и программирования. 1.

2 Объем дисциплины и виды учебной работы

Объем дисциплины и виды учебной работы

Объем дисциплины и виды учебной работы. 2.

3 Литература

Литература

Литература. Основная Назаров С.В. Операционные среды, системы и оболочки. Основы структурной и функциональной организации. – М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2007 Назаров С.В., Широков А.И. Современные операционные системы. . – М.: Интернет-Университетет Информационных технологий: Бином. Лаборатория знаний, 2010 Назаров С.В., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Операционные системы. Практикум. Учеб. пособие. – М.: КНОРУС, 2011 Назаров С.В., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Операционные системы. Практикум. Учеб. пособие. – М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2008. Дополнительная 1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Сетевые операционные системы. СПб.: Питер, 2008 2. Столингс В. Операционные системы. М.: Вильямс, 2006 3. Таненбаум Э. Современные операционные системы. Изд-е 3. СПб., Питер, 2010 4. Чекмарев А.Н. Microsoft Windows 7. Руководство администратора. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010 5. Райтман М.А. Установка и настройка Windows 7 для максимальной производительности. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010 6. Руссинович М., Соломон Д. Внутреннее устройство Microsoft Windows: Windows Server 2003, Windows XP и Windows 2000. Мастер-класс. / Пер. с англ. – 4-е изд. – М.: Издательство «Русская редакция»; Спб.: Питер, 2006. 3.

4 Функции и архитектура операционных систем

Функции и архитектура операционных систем

Тема 1. Введение. Назначение, функции и архитектура операционных систем. Основные определения и понятия. 1.1. Определение операционной системы (ОС). Место ОС в программном обеспечении вычислительных систем 1.2. Эволюция операционных систем 1.3. Назначение, состав и функции ОС 1.4. Архитектуры операционных систем 1.5. Классификация операционных систем 1.6. Эффективность и требования, предъявляемые к ОС 1.7. Множественные прикладные среды. Совместимость 1.8. Способы работы с программами разных операционных систем на одном компьютере 1.9. Виртуализация от Microsoft 1.10. Технология Virtuozzo 1.11. Открытая платформа виртуализации VirtualBox 1.12. Инсталляция и конфигурирование операционных систем. 4.

5 Определение операционной системы

Определение операционной системы

1.1. Определение операционной системы (ОС). Место ОС в программном обеспечении вычислительных систем. 1946 г. – ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) – полное отсутствие какого-либо ПО, программирование путем коммутации устройств. Начало 50-х г. – появление алгоритмических языков и системного ПО. Усложнение процесса выполнения программ: 1. Загрузка нужного транслятора. 2. Запуск транслятора и получение программы в машинных кодах. 3. Связывание программы с библиотечными подпрограммами. 4. Запуск программы на выполнение. 5. Вывод результатов работы на печатающее или другое устройство. Для повышения эффективности использования ЭВМ вводятся операторы, затем разрабатываются управляющие программы – мониторы - прообразы операционных систем. 1952 г. – Первая ОС создана исследовательской лабораторией фирмы General Motors для IBM-701. 1955 г. – ОС для IBM-704. Конец 50-х годов: язык управления заданиями и пакетная обработка заданий. 5.

6 Главная управляющая программа

Главная управляющая программа

1963 г. – ОС MCP (Главная управляющая программа) для компьютеров B5000 фирмы Burroughs: мультипрограммирование, мультипроцессорная обработка,виртуальная память, возможность отладки программ на языке исходного уровня, сама ОС написана на языке высокого уровня. 1963 г. – ОС CTSS (Compatible Time Sharing System – совместимая система разделения времени для компьютера IBM 7094 – Массачусетский технологический институт. 1963 г. – ОС MULTICS (Multiplexed Information and Computing Service) – Массачусетский технологический институт. 1974 г. – (UNICS) UNIX (Uniplexed Information and Computing Service) для компьютера PDP-7, публикация статьи Ритчи (С) и Томпсона. 1981 г. – PC (IBM), DOS (Seattle Computer Products) – MS DOS (Б. Гейтс). 1983г. – Apple, Lisa с Apple, Lisa с GUI (Даг Энгельбарт – Стэнфорд). 1985 г. – Windows, X Windows и Motif (для UNIX). 1987 г. – MINIX (Э. Таненбаум) – 11800 стр. С и 800 ассемблер (микроядро – 1600 С и 800 ассемблер) 1991 г. – Linux (Линус Торвальдс). 6.

7 Расположение ОС в иерархической структуре

Расположение ОС в иерархической структуре

Расположение ОС в иерархической структуре программного и аппаратного обеспечения компьютера. Операционная система. Машинный язык. Микроархитектура (регистры ЦП, АЛУ). Конечный пользователь. Прикладные программы. Разработчик ОС. Физические устройства (контроллеры, шины, монитор и т. д.). Программист. Утилиты. Редакторы. Компиляторы. Интерпретаторы команд. 7.

8 Операционная система

Операционная система

Операционная система. - Это набор программ, контролирующих работу прикладных программ и системных приложений и исполняющих роль интерфейса между пользователями, программистами, приложениями и аппаратным обеспечением компьютера. Операционная среда. Операционная оболочка. - Программная среда, образуемая операционной системой, определяющая интерфейс прикладного программирования (API) как множество системных функций и сервисов (системных вызовов), предоставляемых прикладным программам. - Часть операционной среды, определяющая интерфейс пользователя, его реализацию (текстовый, графический и т.П.), Командные и сервисные возможности пользователя по управлению прикладными программами и компьютером. 8.

9 Эволюция операционных систем

Эволюция операционных систем

1.2. Эволюция операционных систем. Многопрог- 1970 Динамическое распределение основной памяти второе раммные Разделение времени, многотерминальные системы UNIX (PDP-7), Ken Thompson поколение ОС 1965 Управляемое мультипрограммирование Классическое мультипрограммирование, OS/360 Однопрог- ОС CTSS (1963), MULTICS (начало работ) раммные Оверлейные структуры ОС Логическая система управления вводом-выводом (первое 1960 Системы прерываний, контрольные точки поколение) Управление файлами, таймеры Спулинг (SPOOL) Мониторы 1955 Методы доступа, полибуферизация Загрузчики, редакторы связей Отсутствие ОС 1950 Диагностические программы (нулевое Ассемблеры, макрокоманды поколение) Библиотеки подпрограмм 1946 Первый компьютер. 9.

10 Windows 8

Windows 8

2012 Windows 8. 2008 Windows Server 2008. 2007 Windows Vista, Windows 7. 2005 windows 2003, 64-разрядная. распре- делен- 2003 Windows 2003 .NET Framework, MAC OS X ные 2000 Windows 2000 ОС Windows 4.0 – 1996 1995 Windows 95 много- четвертое Корпоративные информационные системы процес- поколение NetWare 4.0 – 93, Windows NT 3.1 – 93 сорные ОС Linux 0.01 - 1993 ОС 1990 MINIX – 87 (11800 стр. С + 800 стр. Asm.) сетевые много- OS/2 - 87 ОС машинные 1985 OS-Net (Novell) - 83, MS-Net - 84, Windows 1.0 – 85 ОС Интернет (1983), Персональные компьютеры (1981) MS DOS 1.0 – (1981) 1980 Сети ЭВМ, UNIX, TCP/IP третье Локальные сети поколение 1975 SNA (System Network Architecture), MULTICS ОС Протокол X.25, телеобработка, базы данных 1965 Виртуальная ЭВМ, виртуальная память. 10.

11 Операционные системы IBM

Операционные системы IBM

Операционные системы IBM. 1. BPS/360 (Базовая программная поддержка) 2. BOS/360 (Базовая операционная система) 3. TOS/360 (Ленточная операционная система) 4. DOS/360 (Дисковая операционная система) 5. OS/360 – PCP (Первичная управляющая программа) 6. OS/360 – MFT (Мультипрограммирование с фиксированным числом задач) 7. OS/360 – MVT (Мультипрограммирование с переменным числом задач) 8. OS/360 – VMS (Система с переменной памятью) 9. CP-67/CMS (Управляющая программа 67/ диалоговая мониторная система) 10. DOS/VS (Дисковая виртуальная система) 11. OS/VS1 (Виртуальная система 1) 12. OS/VS2 (Виртуальная система 2) 13. VM/370 (Виртуальная машина). 11.

12 Назначение, состав и функции ОС

Назначение, состав и функции ОС

1.3. Назначение, состав и функции ОС. Назначение 1. Обеспечение удобного интерфейса [приложения, пользователь] - компьютер за счет предоставляемых сервисов: 1.1. Инструменты для разработки программ 1.2. Автоматизация исполнения программ 1.3. Единообразный интерфейс доступа к устройствам ввода-вывода 1.4. Контролируемый доступ к файлам 1.5. Управление доступом к совместно используемой ЭВМ и ее ресурсам 1.6. Обнаружение ошибок и их обработка 1.7. Учет использования ресурсов 2. Организация эффективного использования ресурсов ЭВМ 2.1. Планирование использования ресурса 2.2. Удовлетворение запросов на ресурсы 2.3. Отслеживание состояния и учет использования ресурса 2.4. Разрешение конфликтов между процессами, претендующими на одни и те же ресурсы. 12.

13 Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств

Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств

3. Облегчение процессов эксплуатации аппаратных и программных средств вычислительной системы 3.1. Широкий набор служебных программ (утилит), обеспечивающих резервное копирование, архивацию данных, проверку, очистку, дефрагментацию дисковых устройств и др. 3.2. Средства диагностики и восстановления работоспособности вычислительной системы и операционной системы: - диагностические программы для выявления ошибок в конфигурации ОС; - средства восстановления последней работоспособной конфигурации; - средства восстановления поврежденных и пропавших системных файлов и др. 4. Возможность развития 4.1. Обновление и возникновение новых видов аппаратного обеспечения 4.2. Новые сервисы 4.3. Исправления (обнаружение программных ошибок) 4.4. Новые версии и редакции ОС. 13.

14 Состав компонентов и функции операционной системы

Состав компонентов и функции операционной системы

Состав компонентов и функции операционной системы: 1. Управление процессами 2. Управление памятью 3. Управление файлами 4. Управление внешними устройствами 5. Защита данных 6. Администрирование 7. Интерфейс прикладного программирования 8. Пользовательский интерфейс. 14.

15 Архитектуры операционных систем

Архитектуры операционных систем

1.4. Архитектуры операционных систем. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ АРХИТЕКТУРЫ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ: 1. Концепция многоуровневой иерархической вычислительной системы (виртуальной машины) с ОС многослойной структуры. 2. Разделение модулей ОС по функциям на две группы: ядро – модули, выполняющие основные функции ОС, и модули, выполняющие остальные (вспомогательные) функции. 3. Разделение модулей ОС по размещению в памяти вычислительной системы: резидентные, постоянно находящиеся в оперативной памяти, и транзитные, загружаемые в оперативную память только на время выполнения своих функций. 4. Реализация двух режимов работы вычислительной системы: привилегированного режима (режима ядра – kernel mode) или режима супервизора (supervisor) и пользовательского режима (user mode) или режима задача (task mode). 5. Ограничение функций ядра (а, следовательно и числа его модулей) до минимально необходимых функций. 15.

16 Модульное строение

Модульное строение

6. Модульное строение (однократно используемые – при загрузке ОС) и повторно используемые (привилегированные – не допускают прерываний, реентерабельные – допускают прерывания и повторный запуск, повторновходимые – допускают прерывания после завершения секций). 7. Параметрическая универсальность. Возможность генерации ОС и создания нескольких рабочих конфигураций. 8. Функциональная избыточность. 9. Функциональная избирательность. 10. Открытость, модифицируемость, расширяемость (возможность получения текстов исходных модулей). 11. Мобильность – возможность переноса на различные аппаратные платформы. 12. Совместимость – возможность выполнения приложений, рассчитанных на другие ОС. 13. Безопасность – защита от несанкционированного доступа, защита легальных пользователей друг от друга, аудит, возможность восстановления ОС после сбоев и отказов. 16.

17 Модульно – интерфейсный подход

Модульно – интерфейсный подход

Модульно – интерфейсный подход (структурный подход). Спецификации модулей и их интерфейсов дают структурную основу для проектирования каждого модуля и всей системы в целом. Правильное определение и выделение модулей представляет собой сложную задачу. Тесно связанные между собой части системы должны входить в один и тот же модуль. 1. Декомпозиция системы на на модули по структурному или функциональному признаку. 2. Модули и их взаимные связи образуют абстракцию системы высокого уровня. 3. Описывается каждый модуль и определяется его интерфейс. 4. Проводится декомпозиция каждого модуля и т. д. Разработчики программного обеспечения начинают работу с очень грубого и неполного наброска схемы системы и преждевременно обращают внимание на детали отдельных модулей. Поэтому решения, влияющие на систему глобальным образом, принимаются не из тех предпосылок, из которых нужно и без ясного понимания их последствий. Преждевременная реализация приводит к неустойчивости программного обеспечения, которая часто требует огромных усилий по поддержанию системы. 17.

18 Многослойная (иерархическая) структура операционной системы

Многослойная (иерархическая) структура операционной системы

Многослойная (иерархическая) структура операционной системы и метод проектирования «сверху вниз» и «снизу вверх». Операционная система представляется в виде иерархии слоев. Верхний слой определяет виртуальную машину с желаемыми свойствами. Каждый следующий слой детализирует вышележащий, выполняя для него некоторый набор функций. Межслойные интерфейсы подчиняются строгим правилам. Связи внутри слоя могут быть произвольными. Отдельный модуль слоя L(i) может выполнить работу самостоятельно или последующим вариантам: обратиться только к слою L(i –1); обратиться к некоторой команде определенного слоя L(q), который выполняет требуемую функцию (i – 2 <= q <= 0); обратиться к любому последующему слою L(s), (i – 2 <= s <= 0). Достоинства: 1. Между уровнями можно организовать четкий интерфейс. 2. Систему можно спроектировать методом «сверху вниз», а реализовать методом «снизу вверх». 3. Уровни реализуются в соответствии с их порядком, начиная с аппаратуры и далее вверх. 4. Каждую новую виртуальную машину можно детально проверить, после чего продолжать дальнейшую работу. 5. Любой слой достаточно просто модифицировать, не затрагивая другие слои и не меняя межслойные интерфейсы. 18.

19 Монолитная архитектура операционной системы

Монолитная архитектура операционной системы

Монолитная архитектура операционной системы. Ос. А п п а р а т у р а. От приложений системный интерфейс. Модули. Пример: ранние версии ядра UNIX, Novell NetWare. Каждая процедура имеет хорошо определенный интерфейс в терминах параметров и результатов и может любую другую для выполнения нужной работы. 19.

20 Архитектура многоуровневой операционной системы

Архитектура многоуровневой операционной системы

Архитектура многоуровневой операционной системы. Аппаратура. Утилиты, системные программы. Интерфейс системных. Менеджеры ресурсов. Базовые механизмы. Машинно-зависимые. Средства апп. поддержки ОС. модули ядра ОС. Ядра. Файловая сис., вирт. память и др. Вызовов API. Приложения пользователей. 20.

21 Смена режимов при выполнении вызова функции ядра

Смена режимов при выполнении вызова функции ядра

Смена режимов при выполнении вызова функции ядра. t. t. Системный вызов. Пользовательский режим. Работа приложения. Работаядра. Привилегированный режим. Время переключения режимов. Недостатки иерархической организации ОС: 1. Значительные изменения одного из уровней могут иметь трудно предвидимое влияние на смежные уровни. 2. Многочисленные взаимодействия между соседними уровнями усложняют обеспечение безопасности. 21.

22 Микроядерная архитектура ОС

Микроядерная архитектура ОС

Микроядерная архитектура ОС. МИКРОЯДРО (режим ядра). Аппаратура. Аппаратура. Аппаратура. Утилиты ОС, приложения. API. Базовые механизмы ядра. Средства аппаратной поддержки ОС. Средства аппаратной поддержки ОС. Сервер безопасности. Ыыы. Драйвер устройств. Пользовательский режим. Файловая система. Интерфейс системы ввода-вывода. Режим ядра. Менеджер виртуальной памяти. Менеджер процессов. Машинно-зависимые модули. Средства аппаратной поддержки ОС. 22. Утилиты. Системные программы. Приложения пользователей.

23 Клиент-сервер

Клиент-сервер

Структура ОС клиент-сервер. Микроядро. А п п а р а т у р а. Приложение. Режим ядра. Сервер памяти. Файл- сервер. Принт- сервер. Запрос. Сервер процессов. Ответ. Запрос. Ответ. Режим пользователя. 23.

24 Смена режимов

Смена режимов

Смена режимов при выполнении вызова функции микроядра. Системный вызов. t. t. t. t. Р е ж и м я д р а. Сервер ос. Достоинства: единообразные интерфейсы, расширяемость, гибкость, переносимость, надежность, поддержка распределенных систем, поддержка объектно-ориентированных ОС. Р е ж и м пользователя. Приложение. Приложение. Микроядро. Микроядро. 24.

25 Классификация ядер операционных систем

Классификация ядер операционных систем

Классификация ядер операционных систем. 1. Наноядро (НЯ) – крайне упрощённое и минимальное ядро, выполняет лишь одну задачу – обработку аппаратных прерываний, генерируемых устройствами компьютера. После обработки посылает информацию о результатах обработки вышележащему программному обеспечению. Концепция наноядра близка к кон-цепции HAL. НЯ используются для виртуализации аппаратного обеспечения реа-льных компьютеров или для реализации механизма гипервизора. 2. Микроядро (МЯ) предоставляет только элементарные функции управле-ния процессами и минимальный набор абстракций для работы с оборудованием. Большая часть работы осуществляется с помощью специальных пользователь-ских процессов, называемых сервисами. В микроядерной операционной системе можно, не прерывая ее работы, загружать и выгружать новые драйверы, файло-вые системы и т. д. Микроядерными являются ядра ОС Minix и GNU Hurd и ядро систем семейства BSD. 3. Экзоядро (ЭЯ) – предоставляет лишь набор сервисов для взаимодействия между приложениями, а также необходимый минимум функций, связанных с защитой: выделение и высвобождение ресурсов, контроль прав доступа, и т. д. ЭЯ не занимается предоставлением абстракций для физических ресурсов – эти функции выносятся в библиотеку пользовательского уровня (так называемую libOS). В отличие от микроядра ОС, базирующиеся на ЭЯ, обеспечивают боль-шую эффективность за счет отсутствия необходимости в переключении между процессами при каждом обращении к оборудованию. 25.

26 Монолитное ядро

Монолитное ядро

4. Монолитное ядро (МЯ) предоставляет широкий набор абстракций оборудования. Все части ядра работают в одном адресном пространстве. МЯ требуют перекомпиляции при изменении состава оборудования. Компоненты операционной системы являются не самостоятельными модулями, а составны-ми частями одной программы. МЯ более производительно, чем микроядро, поскольку работает как один большой процесс. МЯ является большинство Unix-систем и Linux. Монолитность ядер усложняет отладку, понимание кода ядра, до-бавление новых функций и возможностей, удаление ненужного, унаследованно-го от предыдущих версий, кода. «Разбухание» кода монолитных ядер также по-вышает требования к объёму оперативной памяти. 5. Модульное ядро (Мод. Я) – современная, усовершенствованная модификация архитектуры МЯ. В отличие от «классических» МЯ, модульные ядра не требуют полной перекомпиляции ядра при изменении состава аппарат-ного обеспечения компьютера. Вместо этого они предоставляют тот или иной механизм подгрузки модулей, поддерживающих то или иное аппаратное обеспе-чение (например, драйверов). Подгрузка модулей может быть как динамической, так и статической (при перезагрузке ОС после переконфигурирования системы). Мод. Я удобнее для разработки, чем традиционные монолитные ядра. Они пре-доставляют программный интерфейс (API) для связывания модулей с ядром, для обеспечения динамической подгрузки и выгрузки модулей. Не все части ядра могут быть сделаны модулями. Некоторые части ядра всегда обязаны присут-ствовать в оперативной памяти и должны быть жёстко «вшиты» в ядро. 26.

27 Гибридное ядро

Гибридное ядро

6. Гибридное ядро (ГЯ) – модифицированные микроядра, позволяющие для ускорения работы запускать «несущественные» части в пространстве яд-ра. Имеют «гибридные» достоинства и недостатки. примером смешанного под-хода может служить возможность запуска операционной системы с монолит-ным ядром под управлением микроядра. Так устроены 4.4BSD и MkLinux, осно-ванные на микроядре Mach. Микроядро обеспечивает управление виртуальной памятью и работу низкоуровневых драйверов. Все остальные функции, в том числе взаимодействие с прикладными программами, осуществляется моно-литным ядром. Данный подход сформировался в результате попыток исполь-зовать преимущества микроядерной архитектуры, сохраняя по возможности хорошо отлаженный код монолитного ядра. Наиболее тесно элементы микроядерной архитектуры и элементы монолитного ядра переплетены в ядре Windows NT. Хотя Windows NT часто называют микроядерной операционной системой, это не совсем так. Микроядро NT слишком велико (более 1 Мбайт), чтобы носить приставку «микро». Компоненты ядра Windows NT располагаются в вытесняемой памяти и взаимодействуют друг с другом путем переда-чи сообщений, как и положено в микроядерных операционных систе-мах. В то же время все компоненты ядра работают в одном адресном пространстве и активно используют общие структуры данных, что свойственно операционным системам с монолитным ядром. 27.

28 Средства аппаратной поддержки ОС

Средства аппаратной поддержки ОС

Средства аппаратной поддержки ОС. 1. Средства поддержки привилегированного режима: системные регистры процессора, слово состояния процессора, привилегированные команды, привилегированные режимы. 2. Средства трансляции адресов: буферы быстрой трансляции виртуальных адресов, регистры процессора, средства поддержки сегментно-страничных таблиц. 3. Средства переключения процессов: регистры общего назначения, системные регистры и указатели, флаги операций. 4. Система прерываний: регистры и флаги прерываний, регистры масок, контроллеры прерываний. 5. Системный таймер и системные часы. 6. Средства защиты памяти: граничные регистры, ключи. 28.

29 Классификация операционных систем

Классификация операционных систем

1.5. Классификация операционных систем. 1. Назначение (универсальные, специализированные – управление производством, обучение) 2. Способ загрузки (загружаемые, постоянно находящиеся в памяти) 3. Особенности алгоритмов управления ресурсами 3.1. Многозадачность: однозадачные (MS DOS), невытесняющая мно-гозадачность (Windows 3.x, NewWare), вытесняющая многозадачность (Windows NT, OS/2, Unix) 3.2. Многопользовательский режим: отсутствие (MS DOS, Windows 3.x), имеется (Windows NT, OS/2, Unix) 3.3. Многопроцессорная обработка: отсутствие, асимметричные ОС, симметричные ОС 4. По базовой технологии (Юникс-подобные или подобные Windows) 5. По типу лицензии (проприетарная или открытая) 6. По состоянию развития (устаревшая DOS, NextStep или современные GNU/Linux и Windows). 29.

30 Область использования и форма эксплуатации

Область использования и форма эксплуатации

7. Область использования и форма эксплуатации пакетная обработка (OS/360) разделение времени реальное время (VxWorks,QNX) 8. Аппаратная платформа 8.1. ОС для смарт-карт (с интерпретатором виртуальной Java-машины) 8.2. Встроенные ОС (Palm OS, Windows CE –Consumer Electronics) 8.3. ОС для ПК (Windows 9.x, Windows 2000, Linux, Mac OS X) 8.4. ОС мини-ЭВМ (RT-11 и RSX-11M для PDP-11, UNIX для PDP-7) 8.5. ОС мэйнфреймов (OS/390 – пакетная обработка, разделение времени, обработка транзакций) 8.6. Серверные операционные системы для ЛВС, Интранет и Интернет (UNIX, AIX, Windows 2000/2002, Linux) 8.7. Кластерные операционные системы (Windows 2000 Cluster Server, Sun Cluster (Solaris)). 30.

31 Эффективность

Эффективность

1.6. Эффективность и требования, предъявляемые к операционным системам. 1. Эффективность – степень соответствия своему назначению, техническое совершенство и экономическая целесообразность 2. Надежность и отказоустойчивость 3. Безопасность (защищенность) 4. Предсказуемость 5. Расширяемость 6. Переносимость 7. Совместимость 8. Удобство 9. Масштабируемость. 31.

32 Множественные прикладные среды

Множественные прикладные среды

1.7. Множественные прикладные среды. Совместимость. Виды совместимости: 1. На двоичном уровне (уровень исполняемой программы). 2. На уровне исходных текстов (уровень исходного модуля). Вид совместимости определяется: Способы достижения совместимости: Совместимость – возможность операционной системы выполнять приложения , разработанные для других операционных систем. 1. Архитектурой центрального процессора. 2. Интерфейсом прикладного программирования (API). 3. Внутренней структурой исполняемого файла. 4. Наличием соответствующих компиляторов и библиотек. 1. Эмуляция двоичного кода. 2. Трансляция библиотек. 3. Создание множественных прикладных сред различной архитектуры. 32.

33 Прикладная среда OS2

Прикладная среда OS2

Прикладная среда OS2. Прикладная среда OS3. Пользовательский режим. Привилегированный режим. Транслятор системных вызовов. Транслятор системных вызовов. Обычное приложение OS1. Приложение OS3. Приложение OS2. API OS3. API OS2. 33.

34 Приложение OS1

Приложение OS1

Приложение OS1. Приложение OS2. Приложение OS3. Пользовательский режим. Привилегированный режим. API OS1. API OS3. 34.

35 Микроядро

Микроядро

Микроядро. Серверы ОС. Приложения. Сетевой сервер. Приложение OS2. Пользовательский режим. Приложение OS1. Приложение OS3. Привилегированный режим. Сервер безопасности. Прикладная программная среда OS1. Прикладная программная среда OS3. Прикладная программная среда OS2. 35.

36 Подсистемы среды Windows 2000

Подсистемы среды Windows 2000

Подсистемы среды Windows 2000. Системный интерфейс (nt dll.Dll). Подсистема Win32. Подсистема POSIX. Подсистема OS2. Приложения OS/2. Приложения Win32. Приложения POSIX. Интегральные подсистемы (службы сервера, рабочей станции и подсистема обеспечения безопасности). Режим пользователя. Режим ядра. 36.

37 Способы работы

Способы работы

1.8. Способы работы с программами разных операционных систем на одном компьютере Способ №1: многовариантная загрузка Это самый распространенный способ (до недавнего времени) решения проблемы, который использует подавляющее большинство пользователей. Жесткий диск компьютера разбивается на несколько разделов и на каждый из них устанавливается своя операционная система и программы для нее. Кроме того, настраивается менеджер многовариантной загрузки, позволяющий выбрать операционную систему при загрузке компьютера. При таком подходе невозможно одновременно работать с приложениями разных операционных систем и для смены операционной системы необходимо перезагрузить компьютер. Зато операционные системы и их приложения исполняются без потерь в скорости и надежности. Если операционные системы совместимы по типу файловой системы, то возможно создание общего раздела для обмена файлами между ними. Итоговые оценки по десятибалльной шкале: Одновременная работа: 0 Многоплатформенность: 5 Производительность: 10 Совместимость: 10. 37.

38 Эмуляция API

Эмуляция API

Способ №2: эмуляция API операционной системы Обычно приложения работают в изолированном адресном пространстве и взаимодействуют с оборудованием при помощи API, предоставляемым операционной системой. Если две ОС совместимы по своим API (например, Windows 98 и Windows 2000), то приложения, разработанные для одной из них, будут работать и на другой. Если две операционные системы несовместимы по своим API (например, Windows 2000 и Linux), то существует способ перехватить обращения приложений к API и сымитировать поведение одной операционной системы средствами другой операционной системы. При таком подходе можно поставить одну операционную систему и работать одновременно как с ее приложениями, так и с приложениями другой операционной системы. Поскольку весь код приложения исполняется без эмуляции и лишь вызовы API эмулируются, потеря в производительности незначительная. Но из-за того что многие приложения используют недокументированные функции API или обращаются к операционной системе в обход API, даже хорошие эмуляторы API имеют проблемы совместимости. Итоговые оценки по десятибалльной шкале: Одновременная работа: 9 Многоплатформенность: 0 Производительность: 9 Совместимость: 3. 38.

39 Частичная эмуляция

Частичная эмуляция

Способ №3: полная или частичная эмуляция Проекты, выполненные по технологии полной эмуляции работают как интерпретаторы. Они последовательно выбирают код гостевой операционной системы и эмулируют поведение каждой отдельно взятой инструкции. Поскольку при этом полностью эмулируется поведение как процессора, так и всех внешних устройств виртуального Intel x86 компьютера, то существует возможность запускать эмулятор на компьютерах с совершенно другой архитектурой. Скорость работы гостевых приложений может упасть в 100-1000 раз, что означает практическую невозможность нормальной работы с гостевой операционной системой внутри эмулятора. Поэтому полная эмуляция используется редко (низкоуровневых отладчиков для исследования и трассировки операционных систем). Виртуальная машина эмулирует реальное аппаратное обеспечение, что позволяет использовать в качестве гостевых обычные, немодифицированные операционные системы, а команды, требующие себе особых привилегий, отрабатываются средствами VMM. Итоговые оценки по десятибалльной шкале: Одновременная работа: 10 Многоплатформенность: 9 Производительность: 2 Совместимость: 9. 39.

40 Виртуальная машина

Виртуальная машина

Способ №4: виртуальная машина эмулирует реальное аппаратное обеспечение (квазиэмуляция) Существует большое количество инструкций, которые будут нормально испо-лняться в режиме нескольких операционных систем, и некоторое небольшое коли-чество инструкций, которые должны эмулироваться. Технология квазиэмуляции заключается в том, чтобы обнаружить и сымитировать поведение второго множес-тва инструкций и исполнять инструкции первого множества без эмуляции. Виртуальная машина эмулирует реальное аппаратное обеспечение, что позво-ляет использовать в качестве гостевых обычные, немодифицированные операци-онные системы, а команды, требующие себе особых привилегий, отрабатываются средствами VMM. В этом случае обеспечивается основных функций процессора и остальных главных компонентов компьютера. Идея естественной виртуализа-ции: поверх аппаратного уровня (физический сервер) располагается уровень мони-тора виртуальных машин VMM (гипервизор). Гипервизор полностью эмулирует компьютер, и способен поддерживать выполнение более чем одной операционной системы. На VMM выполняются так называемые гостевые операционные системы (guest OS) виртуальных машин, непосредственно поддерживающие работу приложений. Итоговые оценки по десятибалльной шкале: Одновременная работа: 10 Многоплатформенность: 5 Производительность: 8 Совместимость: 8. 40.

41 Технологии виртуализации

Технологии виртуализации

Технологии виртуализации. Virtually - фактически как , практически как, в сущности, поистине. Примеры: Telnet сеанс – ФАКТИЧЕСКИ КАК работать за консолью удаленного компьютера. Сетевой диск – ПРАКТИЧЕСКИ КАК обычный логический диск. Виртуальная память – ПОИСТИНЕ как большая оперативная память. Виртуализация - это отделение логического ресурса от физического. Виртуализация повышает эффективность использования физических ресурсов, обеспечивает высокую гибкость их использования и упрощает управление изменениями. 19/24. 41. Виртуали- зация.

42 Основные области применения

Основные области применения

Основные области применения: Тестирование программного обеспечения и средств разработки ( тестирование создаваемых приложений, тестирование конфигураций и настроек готового программного обеспечения, а также действий администраторов серверов и сети с целью проверки работоспособности той или иной конфигурации серверного ПО перед началом ввода его в реальную эксплуатацию. Хостинг унаследованных приложений. Зачастую наиболее удачные бизнес-приложения эксплуатируются десятилетиями, поэтому вполне может случиться так, что платформа, для которой они написаны, в компании уже практически не применяется из-за отсутствия нормальной технической поддержки со стороны производителей оборудования. Консолидация загрузки серверов. Идея консолидации загрузки серверов заключается в создании виртуальных машин с разными операционными системами и программным обеспечением, реализующими выполнение указанных задач, и в размещении одного и того же набора этих виртуальных машин на нескольких физических серверах. Благодаря этому число самих серверов можно уменьшить, да и выход из строя одного из серверов не будет столь критичен для компании, поскольку его нагрузку может взять на себя виртуальная машина на каком-либо другом сервере. Моделирование распределенных серверных приложений на одном физическом сервере. Данный способ применения серверных виртуальных машин предназначен для разработчиков, специалистов по тестированию и специалистов по внедрению приложений масштаба предприятия. С его помощью можно создавать распределенные приложения, тестировать их, а также моделировать реальные условия внедрения, используя для этой цели один-единственный компьютер, что позволяет сократить расходы на приобретение аппаратного обеспечения для разработки приложений. 42.

43 43

43

43.

44 44

44

44.

45 45

45

45.

46 46

46

46.

47 47

47

47.

48 48

48

48.

49 Data Execution Prevention

Data Execution Prevention

Data Execution Prevention (DEP) (англ. Предотвращение выполнения данных) функция безопасности, встроенная в семейство операционных систем Windows, которая не позволяет приложению исполнять код из области памяти, помеченной как «только для данных». Она позволит предотвратить некоторые атаки, которые, например, сохраняют код в такой области с помощью переполнения буфера. DEP работает в двух режимах: аппаратном, для процессоров, которые могут помечать страницы как «не для исполнения кода», и программном, для остальных процессоров. 49.

50 Самостоятельная операционная система

Самостоятельная операционная система

В качестве примера современного классического решения Type 1 hypervisor можно назвать VMware ESX Server; по существу это еще одна операционная система, действующая непосредственно на аппаратной платформе x86 в чистом виде. Гостевыми операционными системами, работающими на ESX Server, могут быть Linux, Windows, FreeBSD, NetWare и Solaris. Как самостоятельная операционная система, VMware ESX Server интерпретирует аппаратную платформу в качестве пула логических ресурсов и динамически перераспределяет его между гостевыми операционными системами. 50.

51 Гипервизор

Гипервизор

Решение Type 2 hypervisor отличается тем, что гипервизор работает поверх операционной среды, так называемого «хоста». Типичными представителями этого направления виртуализации являются VMware Server и Microsoft Virtual Server. К примеру, Microsoft Virtual Server 2005 устанавливается как приложение на операционную систему Windows 2003 Server, выполняющую функцию «хоста». Таким образом создается виртуализационный уровень, обеспечивающий доступ к физическим ресурсам. Virtual Server 2005 доступен в двух версиях: Standard Edition и Enterprise Edition. Хостом для сервера VMware GSX Server могут быть операционные системы Windows 2000, Windows 2003 или Linux. 51.

52 Виртуализация от Microsoft

Виртуализация от Microsoft

1.9. Виртуализация от Microsoft. 52.

53 Виртуализация приложений

Виртуализация приложений

Виртуализация приложений. 53.

54 54

54

54.

55 55

55

Виртуализация от Microsoft. 55.

56 Виртуализация Windows Server

Виртуализация Windows Server

Виртуализация Windows Server. Масштабируемость и производительность Поддержка 64-разрядных серверов и гостевых ОС Поддержка SMPдля гостевых систем Надежность и защита Минимальный объем доверенной базы кода Решение Windows Большая гибкость и управляемость Динамическое добавление виртуальных ресурсов (памяти, процессоров, сетевых адаптеров) Динамический перенос ОС и приложений Новый интерфейс пользователя и интеграция с SCVMM. Virtual Server 2005 R2. Windows Server 2003. Оборудование. 56. 21/24. ВМ 3 «дочерняя». ВМ2 «дочерняя». Вм 2. Вм 3. ВМ 1 «родительская».

57 Архитектура

Архитектура

Архитектура. Virtual Machine Monitor (VMM). ЦП вынужден переключаться между процессами базовой ОС и гостевой ОС VMM переключает контекст между этими процессами Компьютер работает в контексте хоста либо VMM На одном ЦП может работать только одна ОС Сжатие кода нулевого кольца (ring 0) гостевой ОС. 57.

58 Виртуализация ЦП

Виртуализация ЦП

Виртуализация ЦП. Проблемы. При прямом доступе гостевая ОС будет работать быстро! (99%) Когда требуется выполнить привилегированную операцию, срабатывает ловушка, и VMM обрабатывает эту операцию в режиме ядра. Проблема: полная виртуализация платформы x86 таким способом невозможна, так как некоторые инструкции ЦП для режима ядра, выполняющие чтение, разрешены не только в нулевом кольце Возможные решения: a) Перекомпилировать ОС и приложения, избегая этих 20 инструкций, т.е. исключить 20 «проблемных» инструкций. b) Воспользоваться исполнением с трансляцией двоичного кода ( модифи-кация кода «на лету» во время выполнения на хосте). c) Установить в гостевой системе VM Additions, что позволит модифицировать код в памяти VM. d) Использовать аппаратную поддержку виртуализации (перехват инструкций в особом “кольце -1”). 58.

59 Преобразование двоичного кода

Преобразование двоичного кода

Решения. 1. Преобразование двоичного кода Трансляция инструкций гостевой операционной системы в инструкции базовой ОС. Всегда возможна, но работает очень медленно. 2. VM Additions Модифицирует dll-код в памяти VM (невозможно в 64-разрядных версиях Vista и Longhorn). VM Additions поддерживают синхронизацию времени, «пульс», завершение работы, оптимизированный SCSI-диск, лучшие драйверы мыши и видео. 3. Аппаратная виртуализация ЦП с поддержкой технологий Intel VT или AMD Virtualization. ЦП решает проблемы, отслеживая параметры каждой VM (фактически, это «кольцо 1). 59.

60 60

60

60.

61 Версии VM Additions

Версии VM Additions

Версии VM Additions. Сборка. Выпуск. Примечание. 10.21. В составе Virtual PC 5.2. (Дано название – virtual PC additions). 13.40. В составе Virtual PC 2004. 13.187. (Отдельная загрузка). Поддерживает Win XP SP2. 13.206. В составе VS2005. 13.306. В составе Virtual PC 2004 SP1. 13.518. В составе VS2005 SP1 beta. 13.531. (Отдельная загрузка). Поддерживает Win2003 SP1. 13.552. В составе VS2005 R2. Поддерживает Win2003 R2 и Vista (-build 5270). 13.705. В составе VS2005 R2 SP1 beta1. 13.706. (Отдельная загрузка). Поддерживает Vista B2 (-build 5384) и Longhorn. 13.709. (Отдельная загрузка). Поддерживает Vista RC1. 13.715. В составе VS2005 R2 SP1 beta2. Поддерживает Vista RTM. 13.724. В составе Virtual PC 2007 beta. 13.803. В составе Virtual PC 2007. Загрузка – по адресу www.microsoft.com/virtualpc. 61.

62 Linux VM Additions

Linux VM Additions

Linux VM Additions. Добавляется поддержка: Синхронизации времени «Пульса» Завершения работы SCSI-дисков Драйвер мыши и видео Поддержки прямого исполнения кода нет! Дистрибутивы (9x): Red Hat 7.3/9.0, Enterprise 2.1/3/4 SuSE Linux 9.2/9.3/10.0, Enterprise Server 9. В выпуске VS 2005 R2 SP1 поддерживаются гостевые ОС : Red Hat Enterprise Linux 2.1 (update 7), Red Hat Enterprise Linux 3.0 (update 8), Red Hat Enterprise Linux 4.0 (update 4), Red Hat Enterprise Linux 5.0, SuSE Linux Enterprise Server 9.0, SuSE Linux Enterprise Server 10.0, Red Hat Linux 9.0, SuSE Linux 9.3, SuSE Linux 10.0, SuSE Linux 10.1, SuSE Linux 10.2. 62.

63 Архитектура виртуализации с аппаратной поддержкой

Архитектура виртуализации с аппаратной поддержкой

Архитектура виртуализации с аппаратной поддержкой. Базовая ОС. Гостевая система (VM). Веб-сайт. Служба Virtual Server. IIS. Гостевые приложения. VM Additions. Windows в VM. Win2003 или winxp. Ядро. VMM.sys. Виртуальное оборудование. Цп. Оборудование. Кольцо 3. Кольцо 3. Кольцо 1. Кольцо 0. Кольцо "-1" 63.

64 Виртуализация с аппаратной поддержкой

Виртуализация с аппаратной поддержкой

Виртуализация с аппаратной поддержкой (Intel VT или AMD Virtualization). Поддерживается в: Virtual PC 2007 Virtual Server 2005 R2 SP1 Windows Virtualization (обязательно) Необходимо включить в BIOS и в параметрах Virtual PC 2007 Скорость работы гостевых ОС Windows не повышается Последние версии VM Additions уже поддерживают прямой доступ к ЦП Установка Windows выполняется в 2-3 раза быстрее Гостевые ОС типа Linux и Netware работают быстрее. 64.

65 Спецификации Virtual Server 2005 R2

Спецификации Virtual Server 2005 R2

Спецификации Virtual Server 2005 R2. Базовая система: VS2005 Standard Edition: до 4 ЦП (1- или 2-ядерные), VS2005 Enterprise Edition: до 32 ЦП (1- или 2-ядерные), ОЗУ: до 64 Гб Гостевая система: ЦП: до 1, ОЗУ: до 3,6 Гб, Сетевые адаптеры: до 4, (неограниченная пропускная способность). USB: нет, поддерживаются USB-клавиатура и USB-мышь, можно также подключить USB-устройство для чтения смарт-карт. Дополнительные возможности Server 2005 R2 SP1: Поддержка Intel VT и AMD Virtualization, Поддержка 64-х разрядных базовых систем: Win2003 и WinXP. Поддержка теневого копирования томов (Volume Shadow Copy, VSS), Интеграция с Active Directory средствами Service Connection Points, Поддержка Vista как гостевой ОС, Утилита для монтирования VHD, Емкость по умолчанию VHD - 127 Гб (ранее – 16 Гб), Исправление Virtual SCSI для гостевых ОС Linux 2.6.x, Кластеризация VM, Передача VM при ее сбое в пределах того же хоста, Общий SCSI- (iSCSI-) диск для гостевых систем. 65.

66 Базовая система

Базовая система

Virtual PC / Virtual Server 2005 R2. Базовая система. Гостевая система (VM). Веб-сайт. Служба Virtual Server. IIS. Гостевые приложения. VM Additions. Windows в VM. Виртуальное оборудование. Win2003 или winxp. Ядро. VMM.sys. Оборудование. Кольцо 3. Кольцо 3. Кольцо 1. Кольцо 0. 66.

67 Поддержка виртуализации

Поддержка виртуализации

Поддержка виртуализации для Windows Server Windows Hypervisor (Гипервизор), кодовое имя - "Viridian“: «Тонкий» (~160 Кб) программный уровень, «внутренняя базовая ОС», Родительский раздел – управляет дочерними разделами, Дочерний раздел включает любое число ОС, управляемых родительским разделом. Стек виртуализации: Работает в корневом (= родительском) разделе, Обеспечивает виртуализацию устройств, WMI-интерфейс для управления Провайдеры служб виртуализации (Virtualization Service Providers, VSPs) Архитектура совместного использования оборудования, В гостевой ОС устанавливаются драйверы "viridian«. Windows Virtualization Server требует x64-совместимого оборудования, ЦП с поддержкой Intel VT или AMD-V Поддерживает: 32- и 64-разрядные гостевые ОС; до 8 ЦП на VM; горячее добавление» ЦП, ОЗУ, сетевых адаптеров, дисков; > 32 Гб ОЗУ на VM; возможность переноса VM без отключения; традиционную модель драйверов; использование существующих драйверов Windows; прежний же набор эмулируемого оборудования; Server Core в качестве родительской ОС. Windows Virtualization. 67.

68 Схемы VMM

Схемы VMM

Windows Virtualization Схемы VMM. VMM типа 2. Гибридный VMM. VMM типа 1 hypervisor. VMM. Базовая ОС. Базовая ОС. VMM. VMM (Hypervisor). Оборудование. Оборудование. Оборудование. Примеры: - JVM - .NET CLR. ПРимеры: - Virtual PC - Virtual Server. Примеры: Виртуализация Windows ("Viridian"). 68. Гостевая ОС 1. Гостевая ОС 2. Гостевая ОС 1. Гостевая ОС 2. Гостевая ОС 1. Гостевая ОС 2.

69 Windows Virtualization

Windows Virtualization

Windows Virtualization. Дочерний раздел. Родительский раздел. Стек виртуализации. WMI. Служба VM. Гостевые приложения. Windows (Core). Windows. VSP. VSC. Ядро. Ядро. VMBus. Enlightment. Драйверы. Windows Hypervisor. Оборудование. Кольцо 3. Кольцо 0. Кольцо "-1" Virtual Service Provider (VSP) Virtual Storage Miniport (VSC) Windows Management Infrastructure (WMI). Рабочий процесс VM. 69.

70 Windows Server Core

Windows Server Core

Windows Server Core. Установлены только набор исполняемых файлов и библиотеки DLL Не установлен графический интерфейс пользователя Доступно для части серверных ролей Можно управлять с помощью удаленных средств. Графический интерфейс пользователя, среда CLR, оболочка, Internet Explorer, Outlook Express и т.п. 70. Active Directory. Web services. 12/24.

71 Версии продуктов

Версии продуктов

Версии продуктов. Продукт. Выпуск. Базовые системы. Гостевые системы **. Virtual PC 2004. Октябрь 2003. • Win2000 Pro SP4 • Win XP Pro (Tablet, SP1). Virtual Server 2005. Июль 2004. Virtual PC 2004 SP1. Октябрь 2004. То же, что и для Virtual PC 2004 + Win2003 SE. То же, что и для Virtual PC 2004 + Win XP SP2. Virtual Server 2005 R2. Ноябрь 2005. Virtual PC 2004 Express. Март 2006. Virtual PC 2007. 19 февраля 2007. Virtual Server 2005 R2 SP1. Март 2007. Windows Virtualization. Longhorn + < 180 дней. * Жизненный цикл этих продуктов близок к завершению ** На http://vpc.visualwin.com находится список из > 1200 (!) ОС, совместимых с Virtual PC и Virtual Server В статье KB 867572 см. список ОС, поддерживаемых Virtual Server 2005 R2. 71. • MS-DOS 6.22 * / OS/2 • Win 95, 98, 98SE, ME * • Win NT4 SP6a (workstation) * • Win2000 Pro SP4 • Win XP (Tablet, SP1). • Win XP Pro • Win2003 SBS • Win2003 (SE, EE, Data). • Win NT4 SP6a (server) * • Win2000 Server • Win2003 (SE, EE, Web). То же, что и для Virtual Server 2005 + Win XP Pro SP2 (non prod) + Win2003 (SP1, R2) + Win XP / Win2003 x64. То же, что и для Virtual Server 2005 + Win XP Pro SP2 + Win2003 (SP1, R2) + Linux (9x) - Apr 2006. То же, что и для Virtual PC 2004 SP1 + Поддерживает не более одной VM + в Vista Enterprise / только для участников программы Software Assurance. То же, что и для Virtual PC 2004 SP1 + Поддерживает не более одной VM + в Vista Enterprise / только для участников программы Software Assurance. + Поддержка ЦП с технологиями Intel VT и AMD Virtualization + Поддержка Vista (гостевые и хост-системы). + Поддержка ЦП с технологиями Intel VT и AMD Virtualization + Поддержка Vista (гостевые и хост-системы). +Поддержка виртуализации процессоров Intel VT и AMD Virtualization +Поддержка Volume Shadow Copy Service (для резервного копирования). +Поддержка виртуализации процессоров Intel VT и AMD Virtualization +Поддержка Volume Shadow Copy Service (для резервного копирования). Реализация Windows Hypervisor Новая модель виртуализации, требует аппаратной поддержки VT/Virtualization Кодовое имя "Viridian" Реализация Windows Hypervisor Новая модель виртуализации, требует аппаратной поддержки VT/Virtualization Кодовое имя "Viridian"

72 Схема работы Intel Virtualization Technology

Схема работы Intel Virtualization Technology

Схема работы Intel Virtualization Technology. Остановка VMM. Запуск VMM. Подготовка гостевой ОС к запуску. VMON. VMPTRLD VMLAUNCH. Работа гостевой ОС. VMMCALL. VMRESUME. VMPTRST VMCLEAR. VMOFF. VMREAD VMWRITE. Обработка возникшего в гостевой ОС или во внешнем мире события. Сохранение текущего состояния виртуальной машины или ее уничтожение. 72. Настройка свойств виртуальной машины. Событие, требующее обработки, либо вызов.

73 Загрузчик

Загрузчик

Загрузчик. Запуск VVM. Событие. Обычная загрузка ОС. VMLOAD VMRUN. Работа гостевой ОС. VMRUN. Сохранение текущего состояния виртуальной машины или ее уничтожение. SKINIT. Загрузка виртуального компьютера и системная подготовка. Обработка события в гостевой ОС или во внешнем мире. STGI, CLGI, INVLPGA. 73. Проверка и запуск безопасного загрузчика. VMMCALL.

74 Технология Virtuozzo

Технология Virtuozzo

1.10. Технология Virtuozzo. SWsoft - это мировой лидер в области программного обеспечения для виртуализации серверов и автоматизации, которое помогает потре-бителям, бизнесменам и провайдерам услуг оптимизировать процесс ис-пользования технологии. Программное обеспечение компании поддержи-вает работу более 130 000 серверов и 600 000 рабочих станций по всему миру. Линейка продуктов компании SWsoft включает Virtuozzo - передовое решение для виртуализации операционных систем, Parallels - передовой продукт виртуализации рабочих станций и Plesk - ведущую панель управ-ления серверами. Компания основана в 1999 году, офисы расположены по всей территории Северной Америки, Европы и Азии. В 2006 году объемы продаж компании увеличились в 10 раз по сравнению с 2004 годом. Подразделение Parallels, входящее в SWSoft, разработало платформу для виртуального исполнения Windows OC на платформе Mac, которая входит в десятку лучших продуктов 2006 года и является наиболее продаваемым на Amazon. В России сегодня работает свыше 750 инженеров компании. 74.

75 Аппаратная модель виртуализации

Аппаратная модель виртуализации

Аппаратная модель виртуализации (гипервизор). В модели гипервизора имеется базовый слой (обычно это тонкий слой ядра Linux, представленный здесь гипервизором или стандартной ОС), который загружается непосредственно на чистый сервер. Для выделения оборудования и ресурсов виртуальным машинам требуется виртуализация всего аппаратного обеспечения на сервере. В следующем слое показаны все чипы, платы и другие устройства, которые необходимо виртуализировать, чтобы их можно было предоставлять виртуальным машинам. В самой виртуальной машине содержится полная копия операционной системы и, наконец, приложение или рабочая нагрузка. 75.

76 Запатентованное решение по виртуализации ОС

Запатентованное решение по виртуализации ОС

SWsoft Virtuozzo - это запатентованное решение по виртуализации ОС. Virtuozzo позволяет создавать изолированные виртуальные среды (VE) или контейнеры на одном физическом сервере и экземпляре ОС. По сравнению с другими технологиями виртуализации Virtuozzo обеспечивает наиболее высокий уровень плотности, произ-водительности и управляемости. Интеллектуальное разбиение на разделы - разделение сервера на сотни виртуальных сред, функционирующих как самостоятельные серверы. Абсолютная изоляция - гарантируется безопасность, полная изоляция функций, ошибок и производительности виртуальных сред. Динамическое выделение ресурсов - можно изменять ресурсы процес-сора, объем памяти, сетевых ресурсов, дискового пространства и под-системы ввода-вывода без перезагрузки. Миграция в реальном времени - функции обеспечения непрерывности бизнес-процесса, включая миграцию в реальном времени, гарантиру-ют доступность и восстановимость данных. Групповое управление - комплекс инструментов и шаблонов для авто-матизированного администрирования множеством виртуальных сред и серверов. 76.

77 77

77

77.

78 Виртуализация ОС

Виртуализация ОС

Виртуализация ОС заключается в создании виртуальных серверов на уровне операционной системы (ядра). Такой метод виртуализации предпо-лагает создание изолированных разделов, или виртуальных окружений, на одном физическом сервере и одной копии ОС, чтобы добиться максималь-но эффективного использования ресурсов оборудования, программ, центров обработки данных и возможностей управленческого персонала. Модель виртуализации ОС подверглась модернизации с целью дос-тижения более высокой производительности, управляемости и эффектив-ности. В основе находится стандартная главная операционная система, в случае с Virtuozzo это может быть Windows и Linux. Далее идет слой вир-туализации (Virtuozzo Layer) с внутренней файловой системой и слой аб-страгирования служб, которые обеспечивают изоляцию и безопасность ресурсов, выделенных для различных виртуальных окружений. Слой вир-туализации служит для того, чтобы виртуальное окружение появилось как автономный сервер. Наконец, в самом виртуальном окружении размещается приложение или рабочая нагрузка. Поддерживаемые архитектуры микропроцессоров: Virtuozzo для Linux: x86, ia64, AMD64, EM64T, Itanium; Virtuozzo для Windows: 32 и 64 бит Минимальные требования к серверу: не менее 1 ГБ памяти и 4 ГБ свободного дискового пространства. Чем больше производительность процессора и объем памяти сервера, тем больше виртуальных частных серверов и приложений он может поддерживать. 78.

79 Открытая платформа виртуализации VirtualBox

Открытая платформа виртуализации VirtualBox

1.11. Открытая платформа виртуализации VirtualBox. В 2006 году немецкая компания InnoTek представила продукт VirtualBox для виртуализации десктопов с открытым исходным кодом, в разработке которого (за исключе-нием некоторых компонентов) может принять участие любой желающий. 79.

80 Платформа VirtualBox

Платформа VirtualBox

Платформа VirtualBox представляет собой настольную систему виртуализации для Windows, Linux и Mac OS хостов, поддерживающую операционные системы Windows, Linux, OS/2 Warp, OpenBSD и FreeBSD в качестве гостевых. 80.

81 81

81

81.

82 82

82

82.

83 83

83

83.

84 Графический интерфейс

Графический интерфейс

При старте виртуальной машины VirtualBox обычно запускается три процесса, которые можно наблюдать в диспетчере задач в Windows-системах или системном мониторе Linux: 1. Графический интерфейс окна управления. 2. Еще один похожий процесс, запущенный с параметром startvm, который означает, что GUI будет работать в качестве оболочки для виртуальной машины. 3. Автоматически создаваемый сервисный процесс VBoxSVC, необходимый для того, чтобы отслеживать количество и статусы запущенных виртуальных машин (поскольку они могут быть запущены различными способами). Виртуальная машина с запущенной в ней гостевой системой инкапсулирует в себе необходимые детали реализации гостевой ОС и ведет себя по отношению к хостовой системе как обычное приложение. Преимущества и недостатки VirtualBox Эксперты считают, что у этой платформы виртуализации определенно есть будущее, поскольку она готова занять пустующую нишу в сфере настольных систем виртуализации как мощная, производительная, удобная и, главное, бесплатная платформа. Безусловным плюсом системы является ее кроссплатформенность и поддержка со стороны сообщества Open Source. Большой список поддерживаемых гостевых и хостовых операционных систем открывает широкие возможности по применению VirtualBox в контексте различных вариантов использования. 84.

85 Виртуальная память

Виртуальная память

2012 Windows 8. 2008 Windows Server 2008. 2007 Windows Vista, Windows 7. 2005 windows 2003, 64-разрядная. распре- делен- 2003 Windows 2003 .NET Framework, MAC OS X ные 2000 Windows 2000 ОС Windows 4.0 – 1996 1995 Windows 95 много- четвертое Корпоративные информационные системы процес- поколение NetWare 4.0 – 93, Windows NT 3.1 – 93 сорные ОС Linux 0.01 - 1993 ОС 1990 MINIX – 87 (11800 стр. С + 800 стр. Asm.) сетевые много- OS/2 - 87 ОС машинные 1985 OS-Net (Novell) - 83, MS-Net - 84, Windows 1.0 – 85 ОС Интернет (1983), Персональные компьютеры (1981) MS DOS 1.0 – (1981) 1980 Сети ЭВМ, UNIX, TCP/IP третье Локальные сети поколение 1975 SNA (System Network Architecture), MULTICS ОС Протокол X.25, телеобработка, базы данных 1965 Виртуальная ЭВМ, виртуальная память. 85.

«Основы операционных систем»
Сайт

5informatika.net

115 тем
5informatika.net > Операционные системы > Основы операционных систем.ppt