Windows 2000 История Принципы

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Windows 2000 История Принципы

Содержание

2. Windows 2000/XP/Vista/7 32-битовая многозадачная операционная система для микропроцессоров типа Intel (продолжает линию NT). Основные цели системы:
3. История В 1988 Microsoft приняла решение о разработке переносимой ОС “new technology” (NT), которая поддерживала бы
4. Принципы проектирования Расширяемость – многоуровневая архитектура. Ядро (Executive), исполняемое в защищенном режиме, обеспечивает базовые системные сервисы.
5. Принципы проектирования (прод.) Надежность — Windows 2000 использует аппаратную защиту для виртуальной памяти and и программные
6. Архитектура Windows 2000/XP/Vista/7 Многоуровневая система модулей. Защищенный режим — HAL, ядро, executive. Пользовательский режим – набор
7. Схема архитектуры Windows 2000/XP/Vista/7
8. Системные компоненты - ядро Основа для executive и подсистем. Отказы страниц исключены; исполнение никогда не прерывается.
9. Ядро – процессы и потоки Процесс имеет адресное пространство в виртуальной памяти, информацию (например, базовый приоритет)
10. Ядро - планирование Диспетчер использует 32-уровневую схему приоритетов для определения порядка выполнения потоков. Приоритеты разбиты на
11. Ядро – планирование (прод.) Планирование выполняется, кодга поток переходит в состояние ready или wait, когда поток
12. Windows 2000/XP/Vista/7: уровни запросов на прерывания
13. Ядро – обработка прерываний Ядро обеспечивает обработку прерываний, если исключения и прерывания генерируеются аппаратурой и программным
14. Executive — менеджер объектов Windows 2000 использует объекты для всех своих служб и представления сущностей; менеджер
15. Executive — именование объектов Модуль executive поддерживает именование объектов. Имя может быть постоянным или временным. Имена
16. Executive — менеджер виртуальной памяти При проектировании менеджера виртуальной памяти предполагалось, что процессор поддерживает для отображения
17. Распределение виртуальной памяти
18. Менеджер виртуальной памяти (прод.) Трансляция виртуальных адресов в Windows 2000 использует несколько структур данных. Каждый процесс
19. Трансляция виртуальных адресов в физические 10 битов для page directory entry, 10 битов для page table
20. Элемент таблицы страниц файла подкачки 5 битов для защиты страницы, 20 битов для адреса фрейма страницы,
21. Executive — менеджер процессов Обеспечивает сервисы для создания, удаления и использования потоков и процессов. Связи родительских
22. Executive — локальный вызов процедуры (LPC) LPC передает запросы и результаты между клиентским и серверным процессами
23. Executive — менеджер ввода-вывода Менеджер ввода-вывода отвечает за: Файловые системы Управление кэш-памятью Драйверы устройств Сетевые драйверы
24. Файловый ввод-вывод
25. Executive — Монитор безопасности Объектно-ориентированная архитектура Windows 2000 обеспечивает использование единого механизма для контроля доступа во
26. Executive – Менеджер Plug-and-Play Менеджер Plug-and-Play (PnP) используется для распознавания изменений в конфигурации оборудования и адаптации
27. Подсистемы окружения Над executive надстраиваются процессы пользовательского режима, обеспечивающие исполнение программ, разработанных для других ОС. Windows
28. Подсистемы окружения (прод.) Окружение для 16-битовых Windows: Обеспечивается VDM, которая содержит подсистему Windows on Windows. Предоставляет
29. Подсистемы окружения (прод.) Подсистема OS/2 выполняет OS/2 - приложения. Подсистема входа и безопасности аутентифицирует пользователей, входящих
30. Система файлов Фундаментальная структура системы файлов Windows 2000 (NTFS) – том (volume). Создается утилитой администрирования диска.
31. Система файлов – внутреннее представление NTFS использует логические номера кластеров logical cluster numbers (LCNs) в качестве
32. Файловая система - Восстановление Все изменения структуры данных в файловой системе выполняются как транзакции, для которых
33. Файловая система – восстановление (прод.) Эта схема не гарантирует, что все данные пользовательского файла могут быть
34. Файловая система - Безопасность Безопасность тома NTFS реализована на основе объектной модели Windows 2000. Каждый файловый
35. Управление томами и устойчивость к сбоям FtDisk, дисковый драйвер Windows 2000, устойчивый к сбоям, обеспечивает несколько
36. Том, размещаемый на двух дисках
37. Stripe Set на двух дисках
38. Stripe Set With Parity на трех дисках
39. Mirror Set на двух дисках
40. Файловая система - сжатие Для сжатия файла NTFS разделяет данный файл на модули сжатия (compression units)
41. Файловые системы – точки повторного анализа (reparse points) Точки повторного анализа при обращении вызывают генерацию кода
42. Сетевые средства Windows 2000 поддерживает как одноранговую связь, так и клиент-серверную связь в сетях; она также
43. Сетевые средства – Протоколы Протокол “server message block” (SMB) используется для передачи через сеть запросов на
44. Сетевые средства – протоколы (прод.) NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface): протокол по умолчанию для одноранговых сетей
45. Сетевые средства – протоколы (прод.) Протокол Data Link Control (DLC) используется для доступа к mainframe-компьютерам IBM
46. Сетевые средства – механизмы распределенной обработки Windows 2000 поддерживает распределенные приложения с помощью именованных NetBIOS, именованных
47. Механизмы распределенной обработки (прод.) Механизм RPC в Windows 2000 следует широко используемому стандарту Distributed Computing Environment
48. Сетевые средства – перенаправления и серверы В Windows 2000/XP/Vista/7 приложение может использовать API для ввода-вывода Windows
49. Доступ к удаленному файлу Приложение вызывает менеджер ввода-вывода для запроса на открытие файла (предполагается, что имя
50. Доступ к удаленному файлу (прод.) Перенаправитель посылает сетевой запрос удаленной системе. Сетевые драйверы удаленной системы получают
51. Программный интерфейс – Доступ к объектам ядра. Процесс получает доступ к объекту ядра, называемому XXX, путем
52. Программный интерфейс – Управление процессами Процесс запускается функцией CreateProcess, которая загружает все DLL, используемые процессом, и
53. Управление процессами (прод.) Планирование в Win32 использует четыре класса приоритетов: IDLE_PRIORITY_CLASS (уровень приоритетов 4) NORMAL_PRIORITY_CLASS (уровень
54. Управление процессами (прод.) Ядро динамически изменяет приоритет потока, в зависимости от того, связан ли он с
55. Управление процессами (прод.) Волокно (fiber) – это код пользовательского режима, исполнение которого планируется по алгоритму, определенному
56. Программный интерфейс – Взаимодействие процессов Win32 – приложения могут выполнять взаимодействие между процессами путем совместного использования
57. Программный интерфейс – Управление памятью Виртуальная память: VirtualAlloc резервирует или согласует для резервирования виртуальную память. VirtualFree
59. Скачать презентацию

Слайд 2

Windows 2000/XP/Vista/7
32-битовая многозадачная операционная система для микропроцессоров типа Intel (продолжает линию

NT).
Основные цели системы:
переносимость
безопасность
соответствие POSIX
поддержка многопроцессорности
расширяемость
поддержка интернационализации
совместимость приложений с MS-DOS и MS-Windows.
Использует архитектуру микроядра.
Доступна в нескольких версиях - Professional, Server, Advanced Server, National Server.
В 1996 году было продано больше лицензий на NT server, чем лицензий на UNIX

Слайд 3

История
В 1988 Microsoft приняла решение о разработке переносимой ОС “new technology”

(NT), которая поддерживала бы и OS/2, и POSIX APIs.
Первоначально NT должны была использовать OS/2 API как свое естественное окружение, однако в процессе разработки NT была изменена и стала использовать Win32 API, что отражает популярность Windows 3.0.

Слайд 4

Принципы проектирования
Расширяемость – многоуровневая архитектура.
Ядро (Executive), исполняемое в защищенном режиме, обеспечивает

базовые системные сервисы.
Поверх ядра реализованы несколько серверных подсистем, работающих в пользовательском режиме.
Модульная структура позволяет добавлять новые подсистемы окружения без модификации ядра.
Переносимость — Windows 2000 может быть перенесена с одной аппаратной архитектуры на другую со сравнительно небольшими изменениями.
Написана на C и C++.
Код, зависящий от процессора, изолирован в динамически линкуемую библиотеку (DLL), называемую “уровень абстрагирования от аппаратуры”- “hardware abstraction layer” (HAL).

Слайд 5

Принципы проектирования (прод.)
Надежность — Windows 2000 использует аппаратную защиту для виртуальной

памяти and и программные защитные механизмы – для ресурсов ОС.
Совместимость— приложения, которые следуют IEEE 1003.1 (POSIX) – стандарту, могут компилироваться для Windows 2000 без изменений в исходном тексте.
Производительность — подсистемы Windows 2000 могут взаимодействовать друг с другом с помощью высокопроизводительной передачи сообщений.
Прерывание низкоприоритетных потоков позволяет системе быстро реагировать на внешние события.
Спроектирована для симметричного мультипроцессирования.
Поддержка интернационализации (i18n) и локализации (l10n) — поддерживает различные языки и “культуры” с помощью NLS API.

Слайд 6

Архитектура Windows 2000/XP/Vista/7
Многоуровневая система модулей.
Защищенный режим — HAL, ядро, executive.
Пользовательский режим

– набор подсистем
Подсистемы окружения эмулируют различные ОС.
Подсистемы защиты реализуют различные функции безопасности.

Слайд 7

Схема архитектуры Windows 2000/XP/Vista/7

Слайд 8

Системные компоненты - ядро
Основа для executive и подсистем.
Отказы страниц исключены; исполнение

никогда не прерывается.
Четыре основных функции:
Планирование потоков
Обработка прерываний и исключений
Низкоуровневая синхронизация процессов
Восстановление после отказов электропитания
Ядро объектно-ориентированное, использует два набора объектов.
Объекты-диспетчеры управляют диспетчеризацией и синхронизацией (события, mutex’ы, семафоры, потоки, таймеры).
Управляющие объекты (асинхронные вызовы процедур, прерывание, нотификация об электропитании, состояние электропитания, профилирование.)

Слайд 9

Ядро – процессы и потоки
Процесс имеет адресное пространство в виртуальной памяти,

информацию (например, базовый приоритет) и тесную связь с одним или несколькими процессами.
Потоки – единицы исполнения, планируемые диспетчером ядра.
Каждый поток имеет свое собственное состояние, включая приоритет, связь с процессором и статистическую информацию.
Поток может быть в следующих состояниях: ready, standby, running, waiting, transition, and terminated.

Слайд 10

Ядро - планирование
Диспетчер использует 32-уровневую схему приоритетов для определения порядка выполнения

потоков. Приоритеты разбиты на два класса:
Класс real-time содержит потоки с приоритетами от 16 до 31.
Класс variable содержит потоки с приоритетами от 0 до 15.
Характеристики стратегии приоритетов Windows 2000.
Хорошее время ответа для потоков, использующих мышь и окна.
Дает возможность потокам, связанным с вводом-выводом, обеспечивать занятость устройств ввода-вывода.

Слайд 11

Ядро – планирование (прод.)
Планирование выполняется, кодга поток переходит в состояние

ready или wait, когда поток завершается, оибо когда приложение изменяет приоритет потока или связь с процессором.
Real-time потокам отдается предпочтение при выделении процессора; но ОС не гарантирует, что поток начнет выполняться в течение какого-либо определенного интервала времени. (такой подход известен как soft real-time.)

Слайд 12

Windows 2000/XP/Vista/7: уровни запросов на прерывания

Слайд 13

Ядро – обработка прерываний
Ядро обеспечивает обработку прерываний, если исключения и прерывания

генерируеются аппаратурой и программным обеспечением (NB: в ОС введены средства обработки исключений!).
Исключения, которые не могут быть обработаны программно, обрабатываются диспетчером исключений ядра ОС.
Диспетчер прерываний в ядре обрабатывает прерывание либо путем вызова подпрограммы, обслуживающей прерывание (например, драйвера устройства), либо путем вызова внутренней подпрограммы ядра.
Ядро использует блокировщики (spin locks), находящиеся в основной памяти, для взиамного исключения процессов.

Слайд 14

Executive — менеджер объектов
Windows 2000 использует объекты для всех своих служб

и представления сущностей; менеджер объектов управляет использованием всех объектов.
Генерирует object handle (ссылку на объект)
Выполняет проверки безопасности.
Следит за тем, какие процессы используют каждый объект.
Объекты управляются стандартным набором методов: create, open, close, delete, query name, parse, security.

Слайд 15

Executive — именование объектов
Модуль executive поддерживает именование объектов. Имя может быть

постоянным или временным.
Имена объектов структурируются, как имена путей доступа к файлам в MS-DOS или UNIX.
Реализованы объекты-символические ссылки, которые подобны символическим ссылкам в UNIX и дают возможность иметь несколько синонимов для одного файла.
Процесс получает ссылку на объект при его создании, при открытии уже существующего объекта, при получении скопированной ссылки от другого процесса, либо путем наследования ссылки от процесса-родителя.
Каждый объект защищен списком управления доступом.

Слайд 16

Executive — менеджер виртуальной памяти
При проектировании менеджера виртуальной памяти предполагалось, что

процессор поддерживает для отображения виртуальных адресов в физические механизм страничной организации, прозрачный кэш для многопроцессорных систем, а также алиасы для виртуальных адресов.
VM – менеджер в Windows 2000 использует страничную организацию с размером страницы 4 KB.
Используется двухуровневая схема выделения памяти.
На первом шаге резервируется часть адресного пространства процесса.
На втором шаге данное выделение поддерживается выделением пространства в файле откачки (paging file).

Слайд 17

Распределение виртуальной памяти

Слайд 18

Менеджер виртуальной памяти (прод.)
Трансляция виртуальных адресов в Windows 2000 использует несколько

структур данных.
Каждый процесс имеет справочник страниц (page directory), содержащий 1024 элемента справочника страниц размером по 4 байта.
Каждый элемент справочника страниц ссылается на таблицу страниц, которая содержит 1024 элемента таблицы страниц (page table entries - PTEs) размером по 4 байта.
Каждый PTE ссылается на фрейм страницы (4 KB) в физической памяти.
Ссылка на элемент всегда занимает 10 битов (0..1023).
Это свойство используется при трансляции виртуальных адресов в физические.
Станица может находиться в следующих состояниях: valid, zeroed, free standby, modified, bad.

Слайд 19

Трансляция виртуальных адресов в физические
10 битов для page directory entry, 10

битов для page table entry, 12 битов для смещения в байтах на странице.

Слайд 20

Элемент таблицы страниц файла подкачки
5 битов для защиты страницы, 20 битов

для адреса фрейма страницы, 4 бита для выбора файла откачки, 3 бита для описания состояния страницы. V = 0

Слайд 21

Executive — менеджер процессов
Обеспечивает сервисы для создания, удаления и использования потоков

и процессов.
Связи родительских процессов с дочерними и иерархии процессов обрабатываются конкретной подсистемой окружения, которая владеет данным процессом.

Слайд 22

Executive — локальный вызов процедуры (LPC)
LPC передает запросы и результаты между

клиентским и серверным процессами на локальной машине.
В частности, он используется для запросов к сервисам различных подсистем ОС.
При создании канала для LPC должно быть указано сообщение одного из трех типов.
Первый тип – маленькие сообщения, до 256 байтов; в качестве промежуточной памяти используется очередь сообщений порта, и сообщения копируются от ного процесса к другому.
Второй тип – во избежании копирования больших сообщений, передаются ссылки на разделяемые объекты, содержащие сообщения.
Третий тип - быстрый LPC – используется графическими подсистемами Win32.

Слайд 23

Executive — менеджер ввода-вывода
Менеджер ввода-вывода отвечает за:
Файловые системы
Управление кэш-памятью
Драйверы

устройств
Сетевые драйверы
Следит за тем, какие файловые системы загружены, и управляет буферами для запросов на ввод-вывод.
Взаимодействует с менеджером виртуальной памяти для обеспечения ввода-вывода в файлы, отображаемые в память.
Управляет кэш-менеджером, который обеспечивает кэширование для всей системы ввода-вывода.
Поддерживает как синхронные, так и асинхронные операции, обеспечивает тайм-ауты для драйверов, имеет механизмы для вызова одного драйвера другим драйвером.

Слайд 24

Файловый ввод-вывод

Слайд 25

Executive — Монитор безопасности
Объектно-ориентированная архитектура Windows 2000 обеспечивает использование единого механизма

для контроля доступа во время выполнения и аудита всех объектов системы.
Каждый раз, когда процесс получает ссылку на объект, монитор безопасности проверяет маркер безопасности процесса и список управления доступом к объекту для проверки того, имеет ли процесс необходимые права.

Слайд 26

Executive – Менеджер Plug-and-Play
Менеджер Plug-and-Play (PnP) используется для распознавания изменений в

конфигурации оборудования и адаптации к ним (установки соответствующих драйверов).
Когда добавляются новые устройства (например, PCI или USB), менеджер PnP загружает соответствующий драйвер.
Менеджер PnP также следит за ресурсами, используемыми каждым устройством.

Слайд 27

Подсистемы окружения
Над executive надстраиваются процессы пользовательского режима, обеспечивающие исполнение программ, разработанных

для других ОС.
Windows 2000/XP/Vista/7 использует подсистему Win32 как основное операционное окружение; Win32 используется для запуска всех процессов. Она также обеспечивает средства работы с мышью, клавиатурой и средства графики.
Окружение MS-DOS обеспечивается приложением Win32, называемым virtual dos machine (VDM), процессом пользовательского уровня, для которого поддерживается страничная организация и диспетчеризация, как и для всех других потоков.

Слайд 28

Подсистемы окружения (прод.)
Окружение для 16-битовых Windows:
Обеспечивается VDM, которая содержит подсистему Windows

on Windows.
Предоставляет процедуры ядра Windows 3.1 для менеджера окон и функций GDI.
Подсистема POSIX спроектирована для исполнения POSIX-приложений, следующих POSIX.1 – стандарту, который базируется на модели UNIX.

Слайд 29

Подсистемы окружения (прод.)
Подсистема OS/2 выполняет OS/2 - приложения.
Подсистема входа и

безопасности аутентифицирует пользователей, входящих в систему Windows 2000. Требуется, чтобы пользователи имели имя учетной записи и пароль.
- Пакет аутентификации аутентифицирует всех пользователей, которые пытаются осуществить доступ к какому-либо объекту системы. Windows 2000 использует Kerberos как пакет аутентификации по умолчанию.

Слайд 30

Система файлов
Фундаментальная структура системы файлов Windows 2000 (NTFS) – том (volume).
Создается

утилитой администрирования диска.
Основан на логическом диске (partition).
Может занимать часть диска, целый диск или распределяться по нескольким дискам.
Все метаданные, такие как информация о томе, хранятся в обычном файле.
NTFS использует кластеры как базовую единицу выделения дисковой памяти.
Кластер – число секторов диска, размер которгого – степень двойки.
Поскольку размер кластера меньше, чем в FAT16, внутренняя фрагментация уменьшается.

Слайд 31

Система файлов – внутреннее представление
NTFS использует логические номера кластеров logical cluster

numbers (LCNs) в качестве дисковых адресов.
Файл в NTFS – не просто байтовый поток, как в MS-DOS или в UNIX, но это структурированный объект, описываемый атрибутами.
Каждый файл в NTFS описывается одной или несколькими записями в массиве, хранящемся в специальном файле, называемом Master File Table (MFT).
Каждый файл в томе NTFS имеет уникальный идентификатор (ID), называемый ссылкой на файл - file reference.
64-битовое число, состоящее из 48-битового номера файла и 16-битового номера последовательности.
Может использоваться для выполнения внутренних проверок целостности.
Пространство имен NTFS организовано в иерархию директорий; индексный корень (index root) содержит верхний уровень B+ - дерева.

Слайд 32

Файловая система - Восстановление
Все изменения структуры данных в файловой системе выполняются

как транзакции, для которых используется журнал.
Перед тем, как структура данных изменяется, транзакция заноситв журнал специальную запись, которая содержит информацию для повторного выполнения (redo) и отмены (undo) данного изменения.
После изменения структуры данных в журнал заносится информация об успешном выполнении операции.
В случае порчи информации файловая система может быть восстановлена до целостного состояния с использованием журнальных записей.

Слайд 33

Файловая система – восстановление (прод.)
Эта схема не гарантирует, что все данные

пользовательского файла могут быть восстановлены в случае порчи информации, а гарантирует лишь, что все структуры данных о файлах в системе (метаданные) не повреждены и отражают какое-либо целостное состояние данных до порчи информации.
Журнал хранится в третьем файле метаданных каждого тома.

Слайд 34

Файловая система - Безопасность
Безопасность тома NTFS реализована на основе объектной модели

Windows 2000.
Каждый файловый объект имеет дескриптор безопасности, хранящийся в записи MFT.
Данный атрибут содержит маркер доступа владельца файла, а также список управления доступом, устанавливающий права каждого пользователя для доступа к данному файлу.

Слайд 35

Управление томами и устойчивость к сбоям
FtDisk, дисковый драйвер Windows 2000, устойчивый

к сбоям, обеспечивает несколько способов объединения нескольких SCSI-дисков в один логический том.
Логически конкатенирует диски, образуя один логический том (набор дисков тома – volume set).
Обработка нескольких частей тома по принципу round-robin для формирования “полосатого множества” (stripe set), также называемого RAID уровня 0, или “disk striping”).
Вариант: stripe set with parity, или RAID уровня 5.
Зеркальное отображение дисков (Disk mirroring), или RAID уровня 1, - это надежная схема, использующая множество “зеркал” (mirror set) — две секции одного размера на разных частях диска с идентичным содержимым.
Для обработки запорченных дисковых секторов, FtDisk использует аппаратный метод, называемый предохранением секторов (sector sparing), а NTFS использует программный метод, называемый повторным отображением кластеров (cluster remapping).

Слайд 36

Том, размещаемый на двух дисках

Слайд 37

Stripe Set на двух дисках

Слайд 38

Stripe Set With Parity на трех дисках

Слайд 39

Mirror Set на двух дисках

Слайд 40

Файловая система - сжатие
Для сжатия файла NTFS разделяет данный файл на

модули сжатия (compression units) - блоки по 16 смежных кластерах.
Для не смежно расположенных файлов NTFS использует другой метод экономии памяти.
Кластеры, содержащие только нули, фактически не хранятся на диске.
Вместо этого, в последовательности виртуальных номеров кластеров оставлены пропуски, информация о которых хранится в элементе MFT для данного файла.
При чтении из файла, если найден пропуск в нумерации виртуальных кластеров, NTFS просто заполняет нулями соответствующую часть буфера.

Слайд 41

Файловые системы – точки повторного анализа (reparse points)
Точки повторного анализа при

обращении вызывают генерацию кода ошибки. Они содержат информацию для менеджера ввода-вывода, какие действия выполнять дальше.
Точки повторного анализа могут быть использованы для обеспечения функциональности монтирования, как в UNIX.
Они могут быть также использованы для доступа к файлам, которые перенесены в отдельно размещаемую память.

Слайд 42

Сетевые средства
Windows 2000 поддерживает как одноранговую связь, так и клиент-серверную связь

в сетях; она также содержит средства для управления сетями.
Для описания сетевых средств в Windows 2000, будем ссылаться на два внутренних интерфейса:
NDIS (Network Device Interface Specification) — отделяет сетевые адаптеры от транспортных протоколов, так чтобы каждый из них можно было изменить, не оказывая влияния на другой.
TDI (Transport Driver Interface) — обеспечивает, чтобы каждая из компонент уровня сеанса могла использовать любой транспортный механизм.
Windows 2000 реализует транспортные протоколы как драйверы, который могут быть динамически добавлены к системе или удалены из нее.

Слайд 43

Сетевые средства – Протоколы
Протокол “server message block” (SMB) используется для передачи

через сеть запросов на ввод-вывод. Он имеет четыре типа сообщений:
Session control
File
Printer
Message
Система Network basic Input/Output system (NetBIOS) - сетевой интерфейс с абстрагированием от аппаратуры. Используется для:
Установки логических имен в сети.
Установления логической последовательности сеансов между двумя логическими именами в сети.
Поддержки надежной передачи данных для сеанса с помощью запросов NetBIOS или SMB.

Слайд 44

Сетевые средства – протоколы (прод.)
NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface): протокол по

умолчанию для одноранговых сетей Windows 95 и Windows for Workgroups; используется для совместного использования ресурсов в подобных сетях.
Windows 2000 использует протокол Интернета TCP/IP для соединения с различными ОС и аппаратными платформами.
PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) используется для коммуникации между модулями Remote Access Server, работающими на машинах под Windows 2000, соединенных через Интернет.
Протокол NWLink соединяет сети NetBIOS и Novell NetWare.

Слайд 45

Сетевые средства – протоколы (прод.)
Протокол Data Link Control (DLC) используется для

доступа к mainframe-компьютерам IBM и принтерам HP, непосредственно подсоединенным к сети.
Системы на базе Windows 2000 могут взаимодействовать с компьютерами Macintosh с помощью протокола Apple Talk, если сервер в сети, работающий под Windows 2000, использует пакет Windows 2000 Services for Macintosh.

Слайд 46

Сетевые средства – механизмы распределенной обработки
Windows 2000 поддерживает распределенные приложения с

помощью именованных NetBIOS, именованных конвейеров (pipes), mailslots, Windows Sockets, Remote Procedure Calls (RPC) и Network Dynamic Data Exchange (NetDDE).
NetBIOS могут взаимодействовать через сеть, используя NetBEUI, NWLink или TCP/IP.
Именованные конвейеры – это механизм передачи сообщений через сетевую коннекцию. Они именуются с использованием uniform naming convention (UNC).
Mailslots – это механизм передачи сообщений без непосредственного использования коннекции, основанный на приложениях типа поиска компонент в сети.
Winsock, API для реализации сокетов под Windows, - это интерфейс уровня сеанса, который обеспечивает стандартизованный интерфейс для многших транспортных протоколов, которые могут иметь различные схемы адресации.

Слайд 47

Механизмы распределенной обработки (прод.)
Механизм RPC в Windows 2000 следует широко используемому

стандарту Distributed Computing Environment для RPC - сообщений, так что прогнаммы, использующие RPC для Windows 2000/XP/Vista/7, имеют высокую степень переносимости.
RPC – сообщения посылаются с использованием NetBIOS, или Winsock в сетях TCP/IP, или именованные конвейеры в сетях LAN Manager.
Windows 2000 предоставляет Microsoft Interface Definition Language для описания имен, аргументов и результатов удаленных процедур.

Слайд 48

Сетевые средства – перенаправления и серверы
В Windows 2000/XP/Vista/7 приложение может использовать

API для ввода-вывода Windows 2000 для доступа к файлам удаленного компьютера, как к локальным файлам, при условии, что на удаленном компьютере исполняется MS-NET server.
Перенаправитель (redirector) - это объект клиентской стороны, который пересылает запросы на ввод-вывод удаленных файлов. Эти запросы затем удовлетворяются сервером.
Для повышения производительности и обеспечения безопасности, перенапрпавители и серверы выполняются в режиме ядра.

Слайд 49

Доступ к удаленному файлу
Приложение вызывает менеджер ввода-вывода для запроса на открытие

файла (предполагается, что имя файла – в стандартном формате UNC).
Менеджер ввода-вывода конструирует пакет запроса на ввод-вывод.
Менеджер ввода-вывода распознает, что это запрос к удаленному файлу, и вызывает специальный драйвер, называемый Multiple Universal Naming Convention Provider (MUP).
MUP посылает пакет запроса на ввод-вывод асинхронно всем зарегистрированным перенаправителям.
Перенаправитель, который может удовлетворить данный запрос, отвечает MUP.
Для того, чтобы не задавать тот же вопрос перенаправителям в будущем, MUP использует кэш-память для запоминания того, какой перенаправитель может работать с этим файлом.

Слайд 50

Доступ к удаленному файлу (прод.)
Перенаправитель посылает сетевой запрос удаленной системе.
Сетевые драйверы

удаленной системы получают запрос и передают его драйверу сервера.
Драйвер сервера перепоручает этот запрос драйверу соответствующей файловой системы.
Соответствующий драйвер вызывается для доступа к данным.
Результаты возвращаются драйверу сервера, который пересылает данные перенаправителю, передавшему запрос.

Слайд 51

Программный интерфейс – Доступ к объектам ядра.
Процесс получает доступ к объекту

ядра, называемому XXX, путем вызова функции CreateXXX для получения (открытия) ссылки (handle) на XXX; ссылка уникальна для данного процесса.
Ссылка может быть закрыта вызовом функции CloseHandle; система может удалить данный объект, если счетчик ссылок на него стал равным нулю.
Windows 2000 три способа совместного использования объекта несколькими процессами.
Дочерний процесс наследует ссылку на объект.
Один процесс дает объекту имя при его создании, а другой процесс открывает данное имя.
Функция DuplicateHandle:
Если известна ссылка на процесс и значение ссылки, то другой процесс может получить ссылку на тот же объект.

Слайд 52

Программный интерфейс – Управление процессами
Процесс запускается функцией CreateProcess, которая загружает все

DLL, используемые процессом, и создает первичный поток (primary thread).
Дополнительные потоки могут создаваться функцией CreateThread.
Каждай DLL или exe-файл, загружаемые в адресное пространство процесса, идентифицируются ссылкой на экземпляр (instance handle).

Слайд 53

Управление процессами (прод.)
Планирование в Win32 использует четыре класса приоритетов:
IDLE_PRIORITY_CLASS (уровень приоритетов

4)
NORMAL_PRIORITY_CLASS (уровень 8 — типичный для большинства процессов
HIGH_PRIORITY_CLASS (уровень 13)
REALTIME_PRIORITY_CLASS (уровень 24)
Для обеспечения уровней произвыодительности, необходимых для интерактивных программ, Windows 2000 использует специальное правило планирования для процессов с NORMAL_PRIORITY_CLASS.
Windows 2000 различает основной процесс (foreground process), который в данный момент выбран на экране, и фоновые процессы (background processes), которые не выбраны в данный момент.
Когда процесс становится основным, Windows 2000 увеличивает его квант планирования в несколько раз, как правило – в три.

Слайд 54

Управление процессами (прод.)
Ядро динамически изменяет приоритет потока, в зависимости от того,

связан ли он с вводом-выводом или с процессором.
Для синхронизации доступа к общим объектам несколькими потоками ядро предоставляет синхронизирующие объекты, такие как семафоры и мьютексы (mutexes).
Кроме того, потоки могут синхронизироваться с использованием функций WaitForSingleObject или WaitForMultipleObjects.
Другой метод синхронизации в Win32 API – критическая секция.

Слайд 55

Управление процессами (прод.)
Волокно (fiber) – это код пользовательского режима, исполнение которого

планируется по алгоритму, определенному пользователем.
В каждый момент времени разрешено исполняться только одному волокну, даже на многопроцессорной аппаратуре.
Windows 2000/XP/Vista/7 поддерживает концепцию волокон с целью переноса унаследованных (legacy) UNIX-приложений, написанных на основе модели исполнения волокон.

Слайд 56

Программный интерфейс – Взаимодействие процессов
Win32 – приложения могут выполнять взаимодействие между

процессами путем совместного использования разделяемых объектов ядра.
Альтернативный способ взаимодействия процессов – передача сообщений; он наиболее популярен для Windows GUI - приложений.
Один поток посылает сообщение другому потоку или окну.
Вместе с сообщением поток может также посылать данные.
Каждый поток Win32 имеет свою входную очередь, из которой данный поток получает сообщения.
Это более надежно, чем общая входная очередь, применяемая в 16-битовой версии Windows, так как при использовании отдельных очередей одно подвисшее приложение не может блокировать другие.

Слайд 57

Программный интерфейс – Управление памятью
Виртуальная память:
VirtualAlloc резервирует или согласует для резервирования

виртуальную память.
VirtualFree освобождает виртуальную память.
Эти функции дают возможность приложению запомнить виртуальный адрес, по которому была выделена виртуальная память.
Приложение может использовать память, отобразив файл в свое адресное пространство.
Многоэтапный процесс.
Два процесса совместно используют память, отображая один и тот же файл в свою виртуальную память.

Windows 2000 История Принципы

Содержание

Windows 2000/XP/Vista/732-битовая многозадачная операционная система для микропроцессоров типа Intel (продолжает линию

ИсторияВ 1988 Microsoft приняла решение о разработке переносимой ОС “new technology”

Принципы проектированияРасширяемость – многоуровневая архитектура.Ядро (Executive), исполняемое в защищенном режиме, обеспечивает

Принципы проектирования (прод.)Надежность — Windows 2000 использует аппаратную защиту для виртуальной

Архитектура Windows 2000/XP/Vista/7Многоуровневая система модулей. Защищенный режим — HAL, ядро, executive. Пользовательский режим

Схема архитектуры Windows 2000/XP/Vista/7

Системные компоненты - ядроОснова для executive и подсистем.Отказы страниц исключены; исполнение

Ядро – процессы и потокиПроцесс имеет адресное пространство в виртуальной памяти,

Ядро - планированиеДиспетчер использует 32-уровневую схему приоритетов для определения порядка выполнения

Ядро – планирование (прод.) Планирование выполняется, кодга поток переходит в состояние

Windows 2000/XP/Vista/7: уровни запросов на прерывания

Ядро – обработка прерыванийЯдро обеспечивает обработку прерываний, если исключения и прерывания

Executive — менеджер объектовWindows 2000 использует объекты для всех своих служб

Executive — именование объектовМодуль executive поддерживает именование объектов. Имя может быть

Executive — менеджер виртуальной памятиПри проектировании менеджера виртуальной памяти предполагалось, что

Распределение виртуальной памяти

Менеджер виртуальной памяти (прод.)Трансляция виртуальных адресов в Windows 2000 использует несколько

Трансляция виртуальных адресов в физические10 битов для page directory entry, 10

Элемент таблицы страниц файла подкачки5 битов для защиты страницы, 20 битов

Executive — менеджер процессовОбеспечивает сервисы для создания, удаления и использования потоков

Executive — локальный вызов процедуры (LPC)LPC передает запросы и результаты между

Executive — менеджер ввода-выводаМенеджер ввода-вывода отвечает за: Файловые системыУправление кэш-памятью Драйверы

Файловый ввод-вывод

Executive — Монитор безопасностиОбъектно-ориентированная архитектура Windows 2000 обеспечивает использование единого механизма

Executive – Менеджер Plug-and-PlayМенеджер Plug-and-Play (PnP) используется для распознавания изменений в

Подсистемы окруженияНад executive надстраиваются процессы пользовательского режима, обеспечивающие исполнение программ, разработанных

Подсистемы окружения (прод.)Окружение для 16-битовых Windows:Обеспечивается VDM, которая содержит подсистему Windows

Подсистемы окружения (прод.)Подсистема OS/2 выполняет OS/2 - приложения. Подсистема входа и

Система файловФундаментальная структура системы файлов Windows 2000 (NTFS) – том (volume).Создается

Система файлов – внутреннее представлениеNTFS использует логические номера кластеров logical cluster

Файловая система - ВосстановлениеВсе изменения структуры данных в файловой системе выполняются

Файловая система – восстановление (прод.)Эта схема не гарантирует, что все данные

Файловая система - БезопасностьБезопасность тома NTFS реализована на основе объектной модели

Управление томами и устойчивость к сбоямFtDisk, дисковый драйвер Windows 2000, устойчивый