PDF de programación - 2.1 Introducción al S.O. Windows NT y Windows 2000 - 2. Sistema Operativo Windows

2. Sistema Operativo Windows

2.1 Introducción al S.O. Windows NT y
Windows 2000

2.2 Subsistema de Archivos

2.3 Subsistema de Procesos

2.4 Gestión de Memoria

Sistemas Operativos II

Dpto. Lenguajes y Sistemas Informáticos. Universidad de Granada

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2.1 Introducción: Características

• Sistema monousuario y multiprogramado
• Soporte al multiprocesamiento
• Diferencia entre interrupciones y excepciones
• Utiliza los distintos modos de ejecución del

procesador (usuario y supervisor)

• Procesos y hebras
• NTFS: Sistema de archivos jerárquico (enlaces
simbólicos). Soporta otros (FAT, HPFS, CDFS)

• Metas de diseño:

– Extensibilidad
– Portabilidad (escrito en C, C++ y ensamblador)
– Confiabilidad
– Compatibilidad (MS-DOS, POSIX, OS/2, Win16)
– Rendimiento

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Modelos utilizados en su

implementación

• Cliente-Servidor: ciertos servicios del SO se implementan

como procesos de usuario

• Capas: la parte del SO que se ejecuta en modo kernel,

destacando la parte de gestión de E/S

• Orientado a Objetos: no es estrictamente un sistema

orientado a objetos pero utiliza objetos para representar algunos
recursos del sistema: proceso, hebra, archivo, sección, evento,
directorio, semáforo, impresora, etc.
• Multiprocesamiento simétrico:

1) ejecución del SO en diferentes procesadores
2) ejecución de distintas hebras simultáneamente en diferentes
procesadores

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Arquitectura

Proceso
Log-on

Cliente
OS/2

Cliente
Win32

Cliente
POSIX

Subsistema

OS/2

Subsistema
seguridad

Subsistema

Win32

Subsistema

POSIX

o
d
o
M

o
i
r
a
u
s
u

Servicios del Sistema

o
v

i
t
u
c
e
E

j

Gestor
Objetos

Monitor

Referencia
Seguridad

Gestor
Procesos

de

Kernel

Llamada a

Procedimiento

Local

Gestor
Memoria
Virtual

Gestor de E/S
Gestor caché
Sist. archivos
Gestores de red
G. dispositivos

l

e
n
r
e
K
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d
o
M



Capa de Abstracción Hardware (HAL)

Hardware

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Subsistemas protegidos

• Subsistemas de entorno: proporcionan un API

específico para un SO
– Win32
– OS/2, POSIX, Win16, MSDOS: proporcionan sus propios
APIs pero usan el subsistema Win32 para recibir entradas del
usuario y mostrar salidas por pantalla

• Subsistemas integrales: servidores que

realizan funciones importantes dentro del SO
– Subsistema de Seguridad
– Algunos componentes del software de red

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El ejecutivo (Executive)

• Se ejecuta en modo kernel (o supervisor) y,
excepto por la interfaz de usuario, constituye
un SO en sí mismo

• Se ejecuta en el contexto de un proceso

existente

• Los componentes del ejecutivo tienen

interfaces bien definidas

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El ejecutivo. Componentes

• El gestor de objetos

(Object Manager)
– Crea, destruye y

gestiona todos los
objetos del ejecutivo
(procesos, hebras,
archivos, mutex, etc.)
– Crea descriptores de

objetos (handle
object): información
de control + puntero
al objeto

Cabecera del objeto

Nombre
Manejador
Directorio
Descriptor seguridad
Lista de manejadores
Tipo de objeto
Contador de referencias

Cuerpo del objeto

Información

interna

del objeto

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Objeto 1
Objeto 2

...

Objeto n

Nombre de tipo
Tipos acceso
¿Sincronizable?
¿Paginable?
Métodos

Tipo de objeto

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El ejecutivo. Componentes (y II)

• El monitor de referencia de seguridad

– Refuerza las normas de seguridad en el ordenador local

(protección y auditoria de los objetos en tiempo de ejecución)

• El gestor de procesos (Process Manager)
– Crea, destruye y gestiona los procesos y hebras

• Llamada a procedimiento local (LPC)

– Recibe y envía las LPC entre las aplicaciones clientes y los

subsistemas servidores

• El gestor de memoria virtual (Virtual Memory Manager)

– Asignación y gestión de la memoria virtual

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El ejecutivo. Componentes (y III)

• El gestor de E/S (I/O Manager).

– Subcomponentes:

• Administrador de sistema de archivos
• Gestores de red
• Gestores de dispositivo
• Gestor de cache (caché de disco escritura retardada)

• La Capa de Abstracción Hardware (HAL)

– Aísla la mayor parte del código dependiente del procesador
– Exporta un modelo de procesador común que oculta las

diferencias de varios procesadores al resto de los
componentes del sistema

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El ejecutivo. Componentes (y IV)

• El núcleo (kernel)

– Planificación de CPU
– Primitivas de comunicación y sincronización
– Gestión de interrupciones y excepciones
– Estructuras de datos:

• Tabla de interrupciones (IDT): asocia las interrupciones con

las funciones que las gestionan

• Tabla de descriptores de procesos (PCB): apuntadores a
los manejadores de objetos de tipo proceso. Una tabla por
cada procesador

• Cola de temporizadores
• Otras: colas de dispositivos, de petición de procesadores y

recursos, etc.

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Seguridad

• El control de acceso a un objeto se basa en:
– una señal de acceso (access token) asociada con

cada proceso: incluye un SID (Security ID)

– un descriptor de seguridad asociado con cada

objeto al cual se pueda acceder

• Utiliza ACL:

– cuando un proceso quiere acceder a un objeto se

comprueba si su SID se encuentra en la ACL
asociada al objeto para determinar si el proceso
tiene o no acceso al objeto

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2. Sistema Operativo Windows

2.1 Introducción al S.O. Windows NT y
Windows 2000

2.2 Subsistema de Archivos

2.3 Subsistema de Procesos

2.4 Gestión de Memoria

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2.2 Subsistema de archivos

• Sistemas de archivos que soporta:

– FAT (File Allocation Table)

• Mantenido para dar soporte a las aplicaciones DOS

– HPFS (High-Performance File System)

• Para dar soporte al subsistema de entorno OS/2

– CDFS (CD-ROM File System)

• Desarrollado exclusivamente para montarse sobre los

CD-ROMs

– NTFS (New-Technology File System)

• Es el sistema de archivos nativo de Windows NT y 2000

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Características de NTFS

• Permite nombres de archivo de hasta 255 caracteres
• Permite la gestión de medios de almacenamiento

extraordinariamente grandes
Incorpora mecanismos para garantizar la seguridad y
la fiabilidad (redundancia de datos, usa RAID 1 y 5)
• Soporta el concepto de enlace (por compatibilidad

con el estándar POSIX) y un sistema de cuotas

•

• Es capaz de recuperarse rápidamente después de

una caída del sistema o de un fallo del disco

• Soporta el estándar Unicode
• Usa caché de disco con escritura retardada

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Atributos de los archivos

• Nombre
• Fecha de creación, último acceso y última

modificación

• Número de serie del volumen
• Tamaño del archivo (64 bits)
• Número de enlaces (compatibilidad con Unix)
• Identificador único que el Ejecutivo asocia a
un archivo en el momento en el que alguna
hebra lo abra

• Permisos

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Permisos sobre los archivos

• Lectura (R)
• Escritura (W)
• Ejecución (X)
• Borrado (D)
• Cambio de permisos (P)
• Ser nuevo propietario (O)

– El administrador del sistema puede tomar la

propiedad de cualquier archivo pero no transferirla
de nuevo a ningún usuario

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Estructura NTFS

• Componentes de un volumen NTFS:

– Sector de arranque
– Tabla maestra de archivos (MFT): contiene información de

todos los archivos y directorios y del espacio disponible

– Archivos del sistema (1 MBytes):

• MFT2: copia de las tres primeras filas de MFT (garantiza el

acceso a la MFT en caso de fallo de sector)
• Archivo de registro: transacciones realizadas
• Mapa de bits
• Tabla de definición de atributos

– Área de archivos

Sector de
arranque

Tabla maestra

de archivos

Archivos del

sistema

Area de archivos

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MFT (Master File Table)

Extensión 1

Extensión 2

Master File Table

MFT

Copia de MFT

Registro arc hivos Log
Archivo del volumen
Definición de atributos

Direc torio raíz

…

Registro arc hivos pequeños

Extensión 1

…

Registro arc hivos grandes

Registro dir. pequeños

…

Extensión 2

Extensión 3

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2. Sistema Operativo Windows

2.1 Introducción al S.O. Windows NT y
Windows 2000

2.2 Subsistema de Archivos

2.3 Subsistema de Procesos

2.4 Gestión de Memoria

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2.3 Subsistema de procesos

• Proceso:

– Posee un espacio de direcciones propio y aislado,

una serie de recursos y una o más hebras

– No existe relación padre/hijo

• Hebra:

– Unidad de ejecución y de planificación
– Asociada a una serie de instrucciones, registros,
dos pilas (usuario y núcleo) y una cola de entrada
de mensajes

• Job (Windows 2000):

– Grupo de procesos relacionados que pueden ser

gestionados y manejados como una unidad

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Representación de un proceso

Señal de
acceso

Descripción del espacio de direcciones virtuales

Proceso

Descriptor1
Descriptor2
Descriptor3

Tabla de objetos

Hebra x

Archivo y

Sección z

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