Операційна система Unix

Технологія завантаження сторінок за запитом (demand paging) з'явилася в системі UNIX після створення VAX-11/780 в 1978 році. Ця машина мала 32-розрядну архітектуру, 4-гігабайтний адресний простір і апаратну підтримку даної технології, тобто операційна система 3BSD стала першою реалізацією UNIX, яка його підтримувала. А до середини 80-х років всі наявні тоді версії UNIX вже забезпечували завантаження сторінок по запиту як основну методику управління пам'яттю, технологія підкачки ж відійшла на другий план. У системах завантаження сторінок по запиту пам'ять і адресний простір процесу розділені на сторінки фіксованого розміру, що містяться в пам'яті або вивантажуються по мірі необхідності. Сторінку фізичної пам'яті часто називають сторінковим кадром (page frame) або фізичним сторінкою (physical page). В один момент часу можуть виконуватися відразу кілька процесів, при цьому у фізичній пам'яті розташовується лише деяка частина сторінок кожного з них. Кожна програма, що виконується вважає себе єдиною в системі. Програмні адреси віртуальні і розчленовуються машиною на номер сторінки і зсув на цій сторінці. Апаратна частина разом з операційною системою виконує перетворення номеру віртуальної сторінки в номер фізичного сторінкового кадру і потім звертається у відповідну комірку пам'яті. Якщо потрібної сторінки немає в оперативної пам'яті, її необхідно туди завантажити. В ідеальному випадку жодна зі сторінок не може бути розміщена в пам'яті до тих пір, поки вона не стане потрібної (тобто поки на цю сторінку не буде зроблено посилання). Більшість сучасних систем UNIX роблять попередні розміщення деякої кількості сторінок в пам'яті (anticipatory paging), завантажуючи ті сторінки, які на думку системи незабаром будуть викликані. [13, c. 168]

Схему завантаження сторінок по запиту можна використовувати як разом з технологією підкачки, так і як її заміни. Перелічимо деякі її переваги:

- розмір програми обмежується тільки максимальним об'ємом віртуальної пам'яті, що на 32-розрядних машинах дорівнює 4 гігабайти;

- первинне завантаження  програми відбувається швидко, оскільки  для початку роботи програми  не потрібно повністю розміщувати її в пам'ять комп’ютера;

- одночасно в системі може бути завантажено відразу кілька програм, так як в певний момент часу лише невелика частина сторінок кожної з них повинна знаходитися в пам'яті;

- переміщення окремих сторінок пам'яті набагато простіше для системи, ніж свопінг процесів або сегментів цілком.

Пріоритет процесів в UNIX

Пріоритет - це числова характеристика встановлена на комп'ютері процесу, яка дозволяє визначити порядок його виконання в черзі процесів. Забезпечує реалізацію мультипрограмності на однопроцесорних системах.

Від пріоритету процесу в  UNIX залежать такі характеристики процесу:

• Можливість конкурувати за процесорний час і розміщуватися в оперативній пам'яті;
• Величина кванта процесорного часу;
• Місце процесу в черзі процесів до ресурсу процесора.

Готові до виконання процеси  створюють чергу до процесора  в порядку зменшення своїх  пріоритетів. Процес, відпрацював свій квант часу, але залишився готовим  до виконання, ставиться в черзі  попереду будь-якого процесу з  меншим пріоритетом, але з довільним  процесом, який має такий же пріоритет. Якщо деякий процес активізується, то він стає в чергу за процесом з  таким же пріоритетом. [14, c. 234]

В операційній системі  UNIX використовуються динамічні пріоритети, засновані на статичних системних пріоритетах. Кожен процес при ініціалізації отримує деякий статичний системний пріоритет, який надалі можна змінити за допомогою системного виклику nice. Надалі це значення використовується для розрахунку динамічного пріоритету процесу, який є реальним критерієм планування розподілу обчислювальних ресурсів.

Всі процеси зі значенням  динамічного пріоритету не нижче  порогового беруть участь в конкуренції за процесорний час. Кожен раз, коли процес відпрацьовує свій квант часу, його динамічний пріоритет зменшується на величину, яка залежить від статичного пріоритету. Якщо значення динамічного пріоритету досягає певного нижнього порогу, процес видаляється з оперативної пам'яті і його образ зберігається у файлі підкачки. Процес, переміщений в цю область зовнішньої пам'яті, зберігає свій динамічний пріоритет, який збільшується з часом. Таким чином, досягнувши порогового значення, процес стає в чергу на завантаження в оперативну пам'ять і активізації.

Безпека в UNIX

Бiльшiсть реалiзацiй ОС UNIX має добре продуману систему безпеки. Першим рiвнем безпеки є вхiдне iм'я та пароль користувача. Системний адмiнiстратор може сконфiгурувати операцiйну систему так, щоб вона приймала тiльки конкретнi типи паролiв (наприклад, тiльки паролi вказаної мiнiмальної довжини). Процедура входу контролюється системою безпеки.

Пiсля входу в мережу користувач стає суб'єктом системи безпеки, а якщо виражатись точнiше, то на його роботу в мережi накладаються обмеження. Управлiння файлами та директорiями здiйснюється по праву доступа, тобто за допомогою установок, якi дозволяють виконання конкретних операцiй. В ОС UNIX iснує три базових класи доступу до файлiв, в кожному з яких встановленi вiдповiднi права доступу:

• User (u) - для користувача, який є власником файла;
• Group (g) - для членiв групи, яка є власником файла;
• Other (o) - для iнших користувачiв. [12, c. 107]

Файлова система  UNIX

Файлова структура UNIX характеризується наступним:

• Чіткою побудовою;
• Звернення до даних файлу без протиріч;
• Захистом даних файлу.

Цей стандарт вважає, що операційна система, що буде працювати з СПФС узгодженою файловою системою, підтримує  ці базові риси надійності, які є  в більшості файлових систем UNIX. Зауважимо, що цей стандарт не намагається узгоджуватися кожним можливим аспектом з усіма конкретними реалізаціями UNIX систем. Проте, багато аспектів цього стандарту базується на ідеях, що є в UNIX та інших UNIX-подібних системах.

Це - після уважного розгляду інших факторів, включає:

• Традиційна та добре сприйнята практика в UNIX подібних системах;
• Впровадження побудов інших файлових структур;
• Застосовні стандарти.

Можливо визначити дві  незалежні категорії файлів: загальні (shareable) на противагу приватним (unshareable) та змінні на противагу постійним.

Загальні данні це ті, що можуть бути спільними для декількох  головних машин; приватні - мають бути специфічними для кожного головного  комп'ютера. Наприклад, домашні каталоги користувачів - загальні данні, але  файли контролю пристроїв - ні.

 

РОЗДІЛ 3. СТАТУС UNIX НА РИНКУ

Основні переваги та недоліки

Основні переваги UNIX були спочатку закладені в ідеї, якої дотримувалися при її створенні. Операційна система повинна спиратися на невелике число не пов'язаних з конкретною апаратурою концепцій, в сукупності забезпечують мобільний середовище розробки та виконання програм. Виходячи з цього, можна виділити два основних «плюса» ОС UNIX: простота і мобільність. Це, мабуть, головне, що відрізняє її від інших ОС. [1, c. 89]

Під простотою розуміється  те, що UNIX, завдяки компактності ядра, невимоглива до ресурсів комп'ютера (на відміну від тієї ж самої Windows). Крім цього, UNIX містить значно ряд інших переваг.

По-перше, спрощену файлову  модель, яка дозволяє створювати необмежену кількість підкаталогів на жорсткому  диску.

По-друге, в ній використовується всього шість основних команд. Операція породження "fork". Виконуючи "fork", процес створює свою точну копію. Таким чином, ви отримуєте дві ідентичні копії. Породжена копія найчастіше виконує інший процес - замінює себе новою програмою. Це друга базова операція. Решта чотири виклику - open (відкрити), close (закрити), read (читати) і write (писати) - призначені для доступу до файлів. Ці шість системних викликів представляють собою прості операції, з яких і складається UNIX. Звичайно ж існує величезна кількість інших команд, але знаючи ці шість, ви зможете без праці виконувати основні операції в середовищі UNIX.

По-третє, значному спрощенню  UNIX послужило використання достатньо розвиненої командної мови в базовому інтерфейсі системи. Навіть сьогодні, з появою численних графічних оболонок (наприклад, X Window System), знайдеться чимало користувачів, які віддають перевагу первинному інтерфейсу командного рядка.

Під мобільністю UNIX розуміється те, що її можна використовувати на різних апаратних платформах. Крім цього, існує можливість запуску програм відразу декількома користувачами з однієї машини, що полегшує створення мереж. До речі, завдяки саме цим принципам багато термінальна UNIX зіграла велику роль у розвитку мережі Інтернет. [2, c. 340]

Також UNIX вигідно відрізняється від інших операційних систем внаслідок того, що більшість програм UNIX поширюються по безкоштовним ліцензіям.

Звичайно ж, операційна система  UNIX не ідеальна. Можна знайти приклади десятків інших ОС, які зроблені більш продумано, забезпечують більш потужні засоби програмування і т.д. До основних недоліків системи можна віднести:

· Не підтримується режим  реального часу (вид багатозадачності, в якому операційна система сама передає управління від однієї виконуваної програми іншій);

· Слабка стійкість до апаратних  збоїв;

· Зниження ефективності при  рішенні однотипних завдань;

· Слабо розвинені засоби взаємодії і синхронізації процесів.

Крім цього, в останніх версіях UNIX відзначають надмірну перевантаженість.

UNIX використовується як в якості сервера, так і працюючої станції. В номінації серверів з ним конкурують MS WindowsNT, Novell Netware, IBM OS/2 Warp Connect, DEC VMS і операційні системи мейнфреймів. Кожна система має свою область застосування, в якій вона краще інших.

• WindowsNT - для адміністраторів, які надають перевагу зручному інтерфейсу, економному використанню ресурсів і високій продуктивності.

• Netware - для мереж, де потрібна висока продуктивність файлового і принтерного сервісу і не надто важливі інші сервіси. Головний недолік - на сервері Netware важко запускати додатки.

• Багато станцій FIDOnet и BBS основані на базі OS/2. OS/2 хороша там, де потрібен "легкий" сервер додатків. Ресурсів потрібно менше, ніж NT, в управлінні гнучкіше (хоча в налаштуваннях, може, і складніше), а багатозадачність дуже хороша. Авторизація і розподіл прав доступу не реалізовані на рівні ОС, що з лихвою окупається реалізацією на рівні додатків-серверів. (Загалом, найчастіше інші OS роблять те ж саме).

• VMS – потужний, нічим не гірший за UNIX'и (а в дечому і перевершуючий його) сервер додатків, але тільки для платформ VAX и Alpha фірми DEC.

• Мейнфрейми - для обслуговування дуже великої кількості користувачів (приблизно кількох тисяч). Але робота цих користувачів, як правило, організована у вигляді не клієнт-серверної взаємодії, а у вигляді хост-термінального. Термінал же в цій парі швидше не клієнт, а сервер (Світ Internet, N3 за 1996-й рік). До переваг мейнфреймів треба віднести більш високу захищеність і стійкість до збоїв, а до недоліків – відповідну цим якостям ціну. [16]

Однак, незважаючи на всі  свої недоліки сімейство UNIX залишається однією з найбільш затребуваних на ринку і в подальшому може скласти гарну конкуренцію Windows.

UNIX на сучасному етапі розвитку

За прогнозом IDC, світовий ринок серверів UNIX зменшиться з $ 10,2 млрд в 2012 році до $ 8,7 млрд в 2017 році. Аналітична компанія Gartner бачить майбутнє в такому ж світлі: частка UNIX на серверному ринку повинна впасти з 16 % в 2012 році до 9 % в 2017 році.

На думку аналітиків, захід UNIX пояснюється кількома причинами, в тому числі відмовою від серверів на платформі RISC на користь архітектури x86 і посиленням конкуренції з боку Linux і Windows. Звичайно, Linux - це система на базі UNIX, так що про «занепад Юніксів » можна говорити лише з певною часткою умовності. Експерти підкреслюють, що сервери під Linux найчастіше справляються з тими ж завданнями, для яких використовували UNIX, але при цьому забезпечують краще співвідношення ціна / якість і гнучкість використання.

Потрібно відзначити, що UNIX має міцні позиції в корпоративному секторі, працює в багатьох великих корпораціях і виконує критично важливі завдання там, де використання x86 досі неможливо. UNIX -системи вважаються більш надійними і застосовуються в сферах, де важлива відмовостійкість.

Популярність платформи  UNIX знижується повільно, але процес виглядає невідворотним (рис. 3.1). У той же час спостерігається досить сильна конкуренція між IBM, HP і Oracle, причому останнім часом платформа HP- UX здала свої позиції на користь IBM. За оцінкою IDC, в 2012 році ринкова частка IBM виріс до 56 %, на другому місці Oracle з 19,2%, Рис. 3.1                                                      на третьому HP з 18,6 %.

Джерело: [19]                                                

Корпорація Attachmate у листопаді 2010 оголосила про купівлю компанії Novell за $2,2 мільярда доларів. Після завершення злиття Attachmate планує розділити отриманий бізнес на два напрямки — SUSE і Novell. Перший буде займатися розвитком операційних систем SUSE Linux Enterprise, другий візьме на себе інші активи Novell. Attachmate і Novell планують завершити злиття в першому кварталі 2011 року після отримання необхідних дозволів від регулюючих органів.

Окрім того, угода передбачає продаж частини інтелектуальної  власності Novell консорціуму технологічних компаній CPTN Holdings LLC, організованому корпорацією Microsoft. Сума цієї угоди оцінюється у 450 мільйонів доларів. Окремо підкреслено, що майнове право на Unix залишається в руках Novell, а після завершення угоди про поглинання, права на Unix перейдуть в руки відповідного дочірнього підрозділу корпорації Attachmate.