Операционные системы

Введение.......................................................................................................6

1 Тема 1. Назначение и функции ОС.............................................................7

1.1 ОС как базовая часть систем обработки данных (СОД)...........................7

1.2 Серверные ОС и рабочие станции.........................................................11

1.3 Многослойная структура ОС..................................................................12

1.4 ОС как базовая часть ПО ЭВМ................................................................14

1.5 Режимы ядра и пользователя.................................................................15

1.6 Ядро и модули ОС..................................................................................19

1.7 Три базовых концепции ОС: файл, пользователь, процесс.....................20

1.8 Системные вызовы fork(...) и exec*(...).....................................................23

1.9 Дистрибутивы ОС....................................................................................24

1.10 Лабораторная работа по теме No1.......................................................25

1.10.1 Рабочий стол УПК АСУ.......................................................................26

1.10.2 Работа с личным архивом студента на flashUSB...............................28

1.10.3 Изучение рабочей среды пользователя upk.....................................30

2 Тема 2. BIOS, UEFI и загрузка ОС...............................................................33

2.1 Архитектура х86.....................................................................................33

2.2 BIOS и его функции................................................................................39

2.3 Этапы и режимы POST.............................................................................40

2.4 UEFI и его стандартизация......................................................................41

2.5 Блочные и символьные устройства компьютера.....................................44

2.6 Винчестер и загрузочные устройства......................................................45

2.7 Загрузочный сектор MBR, его назначение и архитектура.......................47

2.8 GRUB как универсальный загрузчик ОС..................................................51

2.9 Меню и функции GRUB...........................................................................52

2.10 Лабораторная работа по теме No2.......................................................53

2.10.1 Установка ПО GRUB на устройство flashUSB.......................................53

2.10.2 Создание аварийного варианта ОС УПК АСУ.....................................54

2.10.3 Практика настройки файла конфигурации grub.cfg..........................54

3 Тема 3. Языки управления ОС....................................................................55

3.1 Языки программирования и командные интерпретаторы......................55

3.2 Базовый язык shell (sh)...........................................................................56

3.3 Среда исполнения программ..................................................................59

3.4 Командная строка: опции и аргументы..................................................61

3.5 Переменные shell....................................................................................63

3.6 Специальные символы и имена файлов..................................................66

3.7 Стандартный ввод/вывод и переадресация............................................67

3.8 Программные каналы..............................................................................70

3.9 Сценарии.................................................................................................72

3.10 Фоновый и приоритетный режимы.......................................................81

3.11 Отмена заданий....................................................................................82

3.12 Прерывания..........................................................................................82

3.13 Завершение работы ОС........................................................................83

3.14 Лабораторная работа по теме No3.......................................................83

3.14.1 Среда исполнения программ..............................................................84

3.14.2 Переменные, опции и аргументы командной строки.........................84

3.14.3 Стандартный ввод/вывод и переадресация.......................................84

3.14.4 Программные каналы и сценарии......................................................85

3.14.5 Работа с процессами и заданиями среды...........................................85

3.14.6 Сценарии ПО GRUB............................................................................85

4 Тема 4. Управление файловыми системами ОС..........................................86

4.1 Устройства компьютера..........................................................................86

4.2 BOOT-сектор и разделы винчестера.......................................................89

4.3 Загрузочные сектора разделов...............................................................91

4.4 Структура файловой системы FAT32 (VFAT)............................................93

4.5 Структура файловой системы EXT2FS....................................................97

4.6 Сравнение файловых систем................................................................106

4.7 Стандартизация структуры ФС..............................................................107

4.8 Модули и драйверы ОС.........................................................................113

4.9 Системные вызовы ОС по управлению устройствами и ФС...................114

4.10 Три концепции работы с устройствами..............................................116

4.11 Разделы дисков и работа с ними........................................................118

4.12 Монтирование и демонтирование устройств.....................................119

4.13 Файловые системы loopback, squashfs, overlayfs и fuse......................121

4.14 Дисковые квоты..................................................................................124

4.15 Лабораторная работа по теме No4.....................................................126

4.15.1 Типы, имена и узлы устройств..........................................................126

4.15.2 Структура винчестера и файловые системы....................................126

4.15.3 Стандартизация структуры ФС........................................................127

4.15.4 Модули и драйверы ОС...................................................................127

5.15.5 Концепции работы с устройствами.................................................127

4.15.6 FUSE и другие специальные ФС.......................................................127

4.15.7 Подключение рабочей области пользователя upk...........................127

5 Тема 5. Управление пользователями ОС...................................................128

5.1 Пользовательские режимы работы ОС.................................................128

5.2 Разграничение прав пользователей......................................................131

5.3 Login и система доступа Linux-PAM......................................................133

5.4 Команды управления пользователями.................................................136

5.5 Лабораторная работа по теме No5.......................................................139

5.5.1 Инфраструктура управления пользователями...................................139

5.5.2 Реалные и эффективные права пользователя....................................139

5.5.3 Инфраструктура PAM.........................................................................140

5.5.4 Команды управления пользователями...............................................140

6 Тема 6. Теоретическая часть.....................................................................142

6.1 Подсистема управления процессами.....................................................142

6.2 Главный родительский процесс init......................................................144

6.3 Состояния процессов в ядре ОС............................................................147

6.4 ОС реального времени..........................................................................150

6.5 Алгоритм разделения времени..............................................................151

6.6 Четыре подхода к управлению процессами..........................................154

6.7 Стандарты POSIX и сигналы..................................................................160

6.8 Работа пользователя с процессами.......................................................165

6.9 Системные вызовы ОС по управлению процессами...............................167

6.10 Подсистема управления оперативной памятью..................................169

6.11 Системные вызовы и разделяемая память..........................................173

6.12 Передача сообщений..........................................................................176

6.13 Лабораторная работа по теме No6.....................................................179

6.13.1 Сценарий загрузки ОС......................................................................179

6.13.2 Разные подходы к управлению процессами.....................................180

6.13.3 Сигналы и средства IPC....................................................................180

Заключение.................................................................................................181

Список использованных источников...........................................................182