Билет. Работа с внешними устройствами. Файлы устройств, драйверы.

В системе Unix существует единый интерфейс организации взаимодействия с внешними устройствами, для этих целей используются специальные файлы устройств, размещенные в каталоге /dev. Файл устройства позволяет ассоциировать некоторое имя (имя файла устройства) с драйвером того или иного устройства.

В системе существуют два типа специальных файлов устройств: файлы байториентированных устройств (драйверы обеспечивают возможность побайтного обмена данными и, обычно, не используют централизованной внутрисистемной кэш-буферизации); файлы блокориентированных устройств (обмен с данными устройствами осуществляется фиксированными блоками данных, обмен осуществляется с использованием специального внутрисистемного буферного кэша).

В общем случае тип файла определяется свойствами конкретного устройства и организацией драйвера. Конкретное физическое устройство может иметь, как байториентированные драйверы, так и блокориентированные. Содержимое файлов устройств размещается исключительно в соответствующем индексном дескрипторе, структура которого для фалов данного типа, отличается от структуры индексных дескрипторов других типов файлов.

Итак индексный дескриптор файла устройства содержит:

- тип файла устройства – байториентированный или блокориентированный;

- «старший номер» (major number) устройства - номер драйвера в соответствующей таблице драйверов устройств;

- «младший номер» (minor number) устройства – служебная информация, передающаяся драйверу устройства.

Система поддерживает две таблицы драйверов устройств.

bdevsw – таблица драйверов блокориентированных устройств.

cdevsw - таблица байториентированных устройств.

Каждая запись этих таблиц содержит так называемый коммутатор устройства – структуру, в которой размещены указатели на соответствующие точки входа (функции) драйвера. Таким образом, в системе определяется базовый уровень взаимодействия с драйвером устройства. В случае, если конкретный драйвер устройства не поддерживает работу с той или иной точкой входа, на ее место устанавливается специальная ссылка-заглушка на точку ядра.

В системе возможно обращение к функциям драйвера в следующих ситуациях:

1. старт системы, определение ядром состава доступных устройств.

2. обработка запроса ввода/вывода (запрос может быть инициирован, любыми процессами, в том числе и ядром);

3. обработка прерывания, связанного с данным устройством, в этом случае ядро вызывает специальную функцию драйвера;

4. выполнение специальных команд управления (например, остановка устройства, приведение устройства в некоторое начальное состояние и т.п.).

Существует два, традиционных способа включения драйверов новых устройств в систему: путем «жесткого», статического встраивания драйвера в код ядра, требующего перекомпиляцию исходных текстов ядра или пересборку объектных модулей ядра; за счет динамического включения драйвера в систему.

54 Билет. организации интерфейса работы с файлами.

Для организации интерфейса работы с файлами ОС использует информационные структуры и таблицы двух типов: ассоциированные с процессом; ассоциированные с ядром операционной системой.

Таблица индексных дескрипторов открытых файлов.

Для каждого открытого в рамках системы файла формируется запись в таблице ТИДОФ, содержащая: копия индексного дескриптора (ИД) открытого файла; кратность - счетчик открытых в системе файлов, связанных с данным ИД.

Вся работа с содержимым открытых файлов происходит посредством использования копии ИД, размещенной в таблице ТИДОФ. Данная таблица размещается в памяти ядра ОС. Если один и тот же файл открыт неоднократно, то запись в ТИДОФ создается одна, но каждое дополнительное открытие этого файла увеличивает счетчик на единицу

Таблица файлов.

Таблица файлов содержит сведения о всех файловых дескрипторах открытых в системе файлов. Каждая запись ТФ соответствует открытому в системе файлу или точнее используемому файловому дескриптору (ФД). Каждая запись ТФ содержит указатели чтения/записи из/в файл. Рассмотрим правила установления соответствия между открытыми в процессах файлами и записями ТФ. При каждом новом обращении к функции открытия файла в таблице процессов образуется новая запись, таким образом если неоднократно в одном или нескольких процессах открывается один и тот же файл, то в каждом случае будет определяться свой независимый от других файловый дескриптор, в том числе со своим указателем чтения/записи. Если файловый дескриптор в процессе образуется за счет наследования, то в этом случае новые записи в ТФ не образуются, а происходит увеличение счетчика «наследственности» в записи, соответствующей файлу, открытому в прародителе. Таблица размещается в памяти ОС.

Таблица открытых файлов.

С каждым процессом связана таблица открытых файлов (ТОФ). Номер записи в данной таблице есть номер ФД, который может использоваться в процессе. Каждая строка этой таблицы имеет ссылку на соответствующую строку ТФ. Первые три строки этой таблицы используются для файловых дескрипторов стандартных устройств/файлов ввода вывода.