Монолитная структура.
Наиболее
простым и распространенным способом
построения ОС является монолитная
структура,
когда ОС компонуется как одна программа
Для построения монолитной системы
необходимо скомпилировать все отдельные
процедуры, а затем связать их вместе в
единый объектный файл с помощью
компоновщика (примерами могут служить
ранние версии ядра UNIX или Novell NetWare).
Многоуровневая структура.
Развитием
монолитного подхода является
многоуровневый, когда ОС реализуется
как иерархии уровней.
Уровни
образуются группами функций ОС –
файловая система, управление процессами
и устройствами и т.п.
Каждый
уровень может взаимодействовать только
со своим непосредственным соседом –
выше- или нижележащим уровнем.
Первой
многоуровневой ОС считают систему THE.
ОС
THE
была создана в Technische
Hogeschool
Eindhoven
(Нидерланды) Э. Дейкстрой (Е. W.
Dijkstra)
и его студентами в 1968 году.
Она
была простой пакетной системой для
голландского компьютера Electrologica
Х8, память которого состояла из 32 К
27-разрядных слов.
Понятие ядра.
Развитием
многоуровневой концепции стала ядерная
архитектура. В общем случае уровни ОС
представляют собой серию концентрических
колец, где внутренние кольца являлись
более привилегированными, чем внешние.
Ядро
– центральная часть ОС, выполняющая
основные функции.
Ядро
системы MULTICS,
находящееся постоянно в памяти компьютера
занимало всего 135 Килобайт кода.
Уровни
привилегий (защиты).
Для
обеспечения привилегий ОС необходима
соответствующая аппаратная поддержка.
Между
числом уровней привилегий, поддерживаемых
аппаратно, и числом уровней привилегий
ОС нет прямого соответствия.
Для
реализации ядра необходимо хотя бы два
уровня: основные процедуры ОС выполняются
в привилегированном режиме, тогда как
пользовательские программы – в
непривилегированном.
Ядро
в привилегированном (защищенном) режиме.
Повышение
устойчивости ОС обеспечиваемое рабой
ядра в привилегированном режиме
достигается за счет некоторого замедления
выполнения системных вызовов.
Системный
вызов привилегированного ядра инициирует
переключение процессора из пользовательского
режима в защищенный, а при возврате к
приложению – обратно. В результате
вызов выполняется медленнее.
Пример
ядра в непривилегированном режиме.
В
некоторых случаях разработчики ОС
отступают от этого классического
варианта архитектуры, организуя работу
ядра и приложений в одном и том же режиме.
Так,
сетевая ОС Novell
NetWare
использует привилегированный режим
процессоров Intel
х86/Pentium
как для работы ядра, так и для работы
своих специфических приложений –
загружаемых модулей NLM.
Монолитное
ядро.
Наиболее
распространенным и классическим
вариантом реализации ядерного подхода
является моноли́тное
ядро́.
Монолитность
ядер усложняет их отладку, понимание
кода ядра, добавление новых функций и
возможностей, удаление «мёртвого»,
ненужного, унаследованного от предыдущих
версий, кода.
«Разбухание»
кода монолитных ядер также повышает
требования к объёму оперативной
памяти,
требуемому для функционирования ядра
ОС.
Это
делает монолитные ядерные архитектуры
мало пригодными к эксплуатации в
системах, сильно ограниченных по объёму
ОЗУ, например, встраиваемых системах,
производственных микроконтроллерах
и т. д.
Монолитная структура операционной системы
Для
построения монолитной системы необходимо
скомпилировать все отдельные процедуры,
а затем связать их в единый объектный
файл с помощью компоновщика. В такой
модели полностью отсутствует сокрытие
деталей реализации – каждая процедура
видит любую другую процедуру. Во многих
монолитных системах компиляция (сборка)
осуществляется отдельно для каждого
компьютера, при этом можно выбрать
список оборудования и программных
протоколов, поддержка которых будет
включена в систему. В связи с тем, что
монолитная система представляет собой
единую программу, то перекомпиляция
является единственным способом добавления
новых компонентов и исключения
неиспользуемых. Присутствие лишних
компонентов нежелательно, так как
система полностью располагается в
оперативной памяти, кроме того, исключение
ненужных компонентов повышает ее
надежность.
4. Структура операционной системы unix
.
ldd
— вывести необходимый список библиотек
as-
passwd
сменить пароль
copm
— Компилирование ядра Linux
cpp
–
макропроцессор,
который автоматически используется
компилятором C для преобразования вашей
программы перед компиляцией
nroff
– программа для файлов, форматирования
текста
sh
— удаленный
доступ к командной оболочке
who
— отображает список пользователей,
которые в настоящее время вошли в
компьютер
a.out
— a.out
это формат, используемый в более ранних
версиях Unix
date
–
работа с системными часами
wc
— подсчет строк, слов и символов
grep
— искать везде строки, соответствующие
регулярному выражению, и выводить их.
Ed
— Редактор текстов
Vi
— серия
текстовых редакторов операционных
систем
Ядро операционной системы unix
ОС
UNIX имеется защищенное ядро, которое
управляет ресурсами компьютера и
предоставляет пользователям базовый
набор услуг.
ОС
UNIX представляет собой не очень четко
структуризованный монолит большого
размера.
В
такой модели полностью отсутствует
сокрытие деталей реализации – каждая
процедура видит любую другую процедуру.
Основные понятия ос: системные вызовы, прерывания, исключительные ситуации, файлы, процессы и нити.
Основные
понятия, концепции ОС
Системные
вызовы
В
любой операционной системе поддерживается
механизм, который позволяет пользовательским
программам обращаться к услугам ядра
ОСВ ОС Unix
такие средства называют системными
вызовами.
Основное
отличие состоит в том, что при системном
вызове задача переходит в привилегированный
режим или режим ядра (kernel
mode).
Поэтому системные вызовы иногда еще
называют программными прерываниями, в
отличие от аппаратных прерываний,
которые чаще называют просто прерываниями.
В этом режиме работает код ядра
операционной системы, причем исполняется
он в адресном пространстве и в контексте
вызвавшей его задачи.
вызов
осуществляется командой программного
прерывания (INT).
Программное прерывание – это синхронное
событие, которое может быть повторено
при выполнении одного и того же
программного кода.
Прерывания
Прерывание
(hardware
interrupt)
– это событие, генерируемое внешним
(по отношению к процессору ) устройством.
Посредством аппаратных прерываний
аппаратура либо информирует центральный
процессор о том, что произошло какое-либо
событие, требующее немедленной реакции
(например, пользователь нажал клавишу),
либо сообщает о завершении асинхронной
операции ввода-вывода (например, закончено
чтение данных с диска в основную память).
Исключительные ситуации
Исключительная
ситуация (exception)
– событие, возникающее в результате
попытки выполнения программой команды,
которая по каким-то причинам не может
быть выполнена до конца. Примерами таких
команд могут быть попытки доступа к
ресурсу при отсутствии достаточных
привилегий или обращения к отсутствующей
странице памяти
Файлы
Файлы
предназначены для хранения информации
на внешних носителях, то есть принято,
что информация, записанная, например,
на диске, должна находиться внутри
файла.
Обычно под файлом понимают
именованную часть пространства на
носителе информации.
Главная
задача файловой системы (file
system)
– скрыть особенности ввода-вывода и
дать программисту простую абстрактную
модель файлов, независимых от устройств
Процессы,
нити
San
znaesh .
Что такое монолитная архитектура в программном обеспечении?
К
- Рахул Авати
- Айви Вигмор
Что такое монолитная архитектура?
Монолитная архитектура — это традиционная унифицированная модель разработки программного обеспечения. Монолитный в данном контексте означает «составленный в единое целое». Согласно Кембриджскому словарю, прилагательное «монолитный» также означает « слишком большой» и « невозможно изменить . »
Объяснение монолитной архитектуры программного обеспечения
Монолитное программное обеспечение спроектировано так, чтобы быть автономным, при этом компоненты или функции программы тесно связаны, а не слабо связаны, как в модульных программах.
В монолитной архитектуре каждый компонент и связанные с ним компоненты должны присутствовать для выполнения или компиляции кода и для запуска программного обеспечения.
Монолитные приложения являются одноуровневыми, что означает объединение нескольких компонентов в одно большое приложение. Следовательно, они, как правило, имеют большие кодовые базы, управлять которыми со временем может быть обременительно.
Кроме того, если необходимо обновить один компонент программы, другие элементы также могут потребовать перезаписи, и все приложение должно быть перекомпилировано и протестировано. Этот процесс может занять много времени и может ограничить гибкость и скорость групп разработчиков программного обеспечения. Несмотря на эти проблемы, этот подход все еще используется, поскольку он предлагает некоторые преимущества. Кроме того, многие ранние приложения были разработаны как монолитное программное обеспечение, поэтому нельзя полностью игнорировать этот подход, когда эти приложения все еще используются и требуют обновлений.
Монолитная архитектура программного обеспечения часто требует перекомпиляции всего приложения, даже если изменяется только одна его часть.
Понимание монолитной архитектуры на примере
Чтобы понять монолитную архитектуру, давайте рассмотрим пример банковского приложения. Веб-сайт банковского приложения сначала авторизует клиентов, регистрирует их в своей учетной записи и позволяет им совершать онлайн-переводы денег на другие счета. Во весь этот процесс вовлечено несколько компонентов, в том числе пользовательский интерфейс для клиентов, а также службы для аутентификации пользователей, загрузки выписок, денежных переводов и т. д.
Если приложение использует монолитную архитектуру, оно создается и развертывается как единое приложение, независимо от того, как его использует клиент. Таким образом, независимо от того, обращаются ли пользователи к приложению со своего рабочего стола или с мобильного устройства, приложение остается тесно связанным, а все различные компоненты и модули напрямую связаны друг с другом.
Он также может использовать реляционную систему управления базами данных в качестве единого источника данных. Наконец, если изменения необходимы для какого-либо одного компонента, изменения кода потребуются и для всех других затронутых компонентов.
Ключевые компоненты монолитных приложений
Монолитные приложения обычно состоят из нескольких компонентов, которые взаимосвязаны и образуют одно большое приложение. Эти компоненты могут включать следующие функции:
- Авторизация. Для авторизации пользователя и разрешения ему использовать приложение.
- Презентация. Для обработки запросов протокола передачи гипертекста и ответа с помощью языка гипертекстовой разметки, расширяемого языка разметки или нотации объектов JavaScript.
- Бизнес-логика. Базовая бизнес-логика, управляющая функциональностью и функциями приложения.
- Уровень базы данных. Включает объекты доступа к данным, которые обращаются к базе данных приложения.
- Интеграция приложений. Контролирует и управляет интеграцией приложения с другими службами или источниками данных.
Некоторые приложения могут также включать модуль уведомлений для контроля и отправки автоматических сообщений электронной почты пользователям.
Преимущества монолитной архитектуры
У монолитных архитектур есть свои преимущества, поэтому многие приложения до сих пор создаются с использованием этой парадигмы разработки. Во-первых, монолитные программы могут иметь лучшую производительность, чем модульные приложения. Их также может быть легче тестировать и отлаживать, потому что с меньшим количеством элементов в игру вступает меньше переменных тестирования и сценариев.
В начале жизненного цикла разработки программного обеспечения обычно проще использовать монолитную архитектуру, поскольку разработка может быть проще на ранних этапах. Единая кодовая база также упрощает ведение журналов, управление конфигурацией, мониторинг производительности приложений и другие задачи разработки. Развертывание также можно упростить, скопировав упакованное приложение на сервер. Наконец, несколько копий приложения могут быть размещены за балансировщиком нагрузки для его горизонтального масштабирования.
Тем не менее, монолитный подход обычно лучше подходит для простых и легких приложений. Для более сложных приложений с частыми ожидаемыми изменениями кода или растущими требованиями к масштабируемости этот подход не подходит.
Единая кодовая база задач монолитной архитектуры программного обеспечения, таких как управление конфигурацией и другие задачи разработки.
Недостатки монолитной архитектуры
Как правило, монолитные архитектуры имеют недостатки, которые могут задерживать разработку и развертывание приложений.
Эти недостатки становятся особенно значительными, когда увеличивается сложность продукта или когда увеличивается размер команды разработчиков.
Базу кода монолитных приложений может быть трудно понять, поскольку она может быть обширной, что может затруднить для новых разработчиков изменение кода в соответствии с изменяющимися бизнес-требованиями или техническими требованиями. По мере того, как требования развиваются или усложняются, становится сложно правильно реализовать изменения, не снижая качество кода и не влияя на работу приложения в целом.
После каждого обновления монолитного приложения разработчики должны скомпилировать всю кодовую базу и повторно развернуть все приложение, а не только обновленную часть. Это затрудняет непрерывное или регулярное развертывание, что затем влияет на гибкость приложения и команды.
Размер приложения также может увеличить время запуска и увеличить задержки. В некоторых случаях разные части приложения могут иметь конфликтующие требования к ресурсам.
Это затрудняет поиск ресурсов, необходимых для масштабирования приложения.
Помимо ограниченной масштабируемости, еще одной проблемой монолитного программного обеспечения является надежность. Ошибка в любом компоненте потенциально может вывести из строя все приложение. В примере с банковским приложением предположим, что в модуле авторизации пользователя есть утечка памяти. Эта ошибка может вывести из строя все приложение и сделать его недоступным для всех пользователей.
Наконец, в силу своего размера и сложности монолитные приложения плохо адаптируются к новым технологиям. Новая среда разработки или язык могут повлиять на приложение в целом, поэтому их внедрение может занять много времени и средств.
Небольшие организации или компании с ограниченным бюджетом могут не располагать средствами или персоналом для обновления приложения, поэтому они могут в конечном итоге сохранить статус-кво, что может привести к тому, что они не смогут воспользоваться преимуществами нового языка или платформы.
Сегодня многие организации отказываются от монолитных архитектур и внедряют архитектуру микросервисов (MSA), поскольку она предлагает множество преимуществ.
Преимущества архитектуры микросервисов
MSA поддерживает модульные приложения, в которых любой отдельный модуль в системе, такой как микрослужба, может быть изменен независимо, не затрагивая другие части программы и не создавая непредвиденных изменений в других элементах.
Модульные программы также лучше адаптируются к итеративным процессам разработки и методам Agile по сравнению с монолитными программами. Они также более масштабируемы и могут тестироваться по отдельности из-за слабой связи между различными компонентами.
Модули также взаимодействуют друг с другом, имеют собственные базы данных и увеличивают скорость запуска приложений.
См. Архитектура приложения , Разработка программного обеспечения , Исходный код , Гибкая разработка программного обеспечения 90 025 , Бережливая разработка программного обеспечения , непрерывная разработка программного обеспечения , комплект для разработки программного обеспечения , выпуск , артефакт и разработка программного обеспечения .
Последнее обновление: май 2022 г.
Продолжить чтение О монолитной архитектуре
- Преимущества монолитной архитектуры, доказывающие, что она не умерла
- Разбейте монолиты на микросервисы за 3 шага
- Декомпозиция монолитной базы данных для микросервисов
- Распределенный монолит: что это такое и как от него избавиться
- Как спланировать и выполнить миграцию на микросервисы
сторонний файл cookie
Сторонний файл cookie — это файл cookie, который размещается на устройстве пользователя — компьютере, мобильном телефоне или планшете — веб-сайтом из домена, отличного от того, который посещает пользователь.
Сеть
-
CAPWAP (Контроль и настройка точек беспроводного доступа)CAPWAP (управление и предоставление беспроводных точек доступа) — это протокол, который позволяет контроллеру доступа управлять …
-
мониторинг производительности сети (NPM)Мониторинг производительности сети (NPM) — это процесс измерения и мониторинга качества обслуживания сети.
-
инфракрасное излучение (ИК)Инфракрасное излучение (ИК), иногда называемое просто инфракрасным, представляет собой область спектра электромагнитного излучения, в которой …
Безопасность
-
NICE Framework (Национальная инициатива по обучению кибербезопасности Cybersecurity Workforce Framework)The NICE Framework (National Initiative for Cybersecurity Education Cybersecurity Workforce Framework) является справочным ресурсом …
-
черный список приложений (занесение приложений в черный список)Занесение приложений в черный список — все чаще называемое занесением в черный список приложений — представляет собой практику сетевого или компьютерного администрирования, используемую …
-
идентификация на основе утвержденийИдентификация на основе утверждений — это средство аутентификации конечного пользователя, приложения или устройства в другой системе способом, который абстрагирует .
..
..ИТ-директор
-
Общепринятые принципы ведения учета (Принципы)Общепринятые принципы ведения документации — это основа для управления записями таким образом, чтобы поддерживать …
-
система управления обучением (LMS)Система управления обучением представляет собой программное приложение или веб-технологию, используемую для планирования, реализации и оценки конкретной …
-
Информационный векИнформационная эпоха — это идея о том, что доступ к информации и контроль над ней являются определяющими характеристиками нынешней эпохи …
HRSoftware
-
конвейер талантовВоронка талантов — это группа кандидатов, готовых занять вакансию.
-
аутсорсинг процесса подбора персонала (RPO)Аутсорсинг процесса найма (RPO) — это когда работодатель передает ответственность за поиск потенциальных кандидатов на работу .
.. -
специалист по кадрам (HR)Специалист по персоналу — это специалист по кадрам, который выполняет повседневные обязанности по управлению талантами, сотрудникам …
..Служба поддержки клиентов
-
управление маркетинговой кампаниейУправление маркетинговыми кампаниями — это планирование, выполнение, отслеживание и анализ кампаний прямого маркетинга.
-
ведущий специалист по продажам (SQL)Лид, квалифицированный по продажам (SQL), — это потенциальный клиент, который был изучен и проверен — сначала организацией …
-
Платформа Adobe ExperienceAdobe Experience Platform — это набор решений Adobe для управления качеством обслуживания клиентов (CXM).
Монолитная структура операционной системы
следующий → Монолитная операционная система — это очень простая операционная система, в которой управление файлами, памятью, устройствами и процессами напрямую контролируется ядром. Монолитная операционная система также известна как монолитное ядро. Это старая операционная система, используемая для выполнения небольших задач, таких как пакетная обработка и задачи с разделением времени в банках. Монолитное ядро действует как виртуальная машина, управляющая всеми аппаратными частями. Отличается от микроядра тем, что имеет ограниченные задачи. Микроядро разделено на две части: пространство ядра и пространство пользователя . Обе части взаимодействуют друг с другом через IPC (межпроцессное взаимодействие). Преимущество микроядра в том, что если один сервер выходит из строя, то другой сервер берет на себя управление им. Монолитное ядро Монолитное ядро — это архитектура операционной системы, при которой вся операционная система работает в пространстве ядра. Набор примитивов или системных вызовов реализует все службы операционной системы, такие как управление процессами, параллелизм и управление памятью. Драйверы устройств могут быть добавлены в ядро как модули. Преимущества монолитного ядра Вот следующие преимущества монолитного ядра, такие как:
Недостатки монолитного ядра Вот некоторые недостатки монолитного ядра, такие как:
Архитектура монолитной системыМонолитный дизайн архитектуры операционной системы не делает никаких специальных приспособлений для особой природы операционной системы. Хотя дизайн соответствует разделению задач, не предпринимается никаких попыток ограничить привилегии, предоставляемые отдельным частям операционной системы. Вся операционная система выполняется с максимальными привилегиями. Накладные расходы на связь внутри монолитной операционной системы такие же, как и у любого другого программного обеспечения, но считаются относительно низкими. CP/M и DOS — простые примеры монолитных операционных систем. И CP/M, и DOS являются операционными системами, которые совместно используют одно адресное пространство с приложениями.
Преимущества монолитной архитектуры: Монолитная архитектура имеет следующие преимущества, такие как:
Недостатки монолитной архитектуры: Вот некоторые недостатки монолитной архитектуры:
Модульные монолитные системы Модульные операционные системы и большинство современных монолитных операционных систем, таких как OS-9 OpenVMS, Linux, BSD, SunOS, AIX и MULTICS, могут динамически загружать (и выгружать) исполняемые модули во время выполнения. Эта модульность операционной системы находится на двоичном уровне, а не на уровне архитектуры. Модульные монолитные операционные системы не следует путать с архитектурным уровнем модульности, присущим серверно-клиентским операционным системам (и их производным, иногда продаваемым как гибридное ядро), которые используют микроядра и серверы. На практике динамическая загрузка модулей — это просто более гибкий способ обработки образа операционной системы во время выполнения вместо перезагрузки с другим образом операционной системы. Модули позволяют легко расширять возможности операционных систем по мере необходимости. Динамически загружаемые модули несут небольшие накладные расходы по сравнению со встраиванием модуля в образ операционной системы. Однако в некоторых случаях динамическая загрузка модулей помогает свести к минимуму объем кода, выполняющегося в пространстве ядра. Например, чтобы свести к минимуму использование операционной системы для встроенных устройств или устройств с ограниченными аппаратными ресурсами. Ограничения монолитной системыМонолитная операционная система имеет следующие ограничения, например:
Особенности монолитной системыМонолитная операционная система предоставляет пользователям следующие возможности, например:
Разница между монолитным ядром и микроядромЯдро — это основная часть операционной системы, управляющая системными ресурсами. Ядро похоже на мост между приложением и оборудованием компьютера. Ядро можно разделить на две категории: микроядро и монолитное ядро. Микроядро — это тип ядра, который позволяет настраивать операционную систему. Он работает в привилегированном режиме и обеспечивает низкоуровневое управление адресным пространством и межпроцессное взаимодействие (IPC). Более того, службы ОС, такие как файловая система, диспетчер виртуальной памяти и планировщик ЦП, находятся поверх микроядра. Каждая служба имеет собственное адресное пространство для обеспечения их безопасности. А монолитное ядро это другая классификация ядра. В монолитных системах на базе ядра каждое приложение имеет собственное адресное пространство. Как и микроядро, это также управляет системными ресурсами между приложением и оборудованием, но пользовательских служб и служб ядра реализованы в одном и том же адресном пространстве. Это увеличивает размер ядра, а значит, и размер операционной системы. Это ядро обеспечивает планирование ЦП, управление памятью, управление файлами и другие системные функции посредством системных вызовов. Поскольку обе службы реализованы в одном и том же адресном пространстве, это ускоряет работу операционной системы. Ниже приведены еще некоторые различия между микроядром и монолитным ядром, например: .
|
Ядро может получить доступ ко всем ресурсам, присутствующим в системе. В монолитных системах каждый компонент операционной системы содержится в ядре. Операционные системы, использующие монолитную архитектуру, впервые были использованы в 19 веке.70-е годы.
Монолитная модель отличается от других архитектур операционных систем, таких как архитектура микроядра, тем, что она одна определяет высокоуровневый виртуальный интерфейс над компьютерным оборудованием.
А именно, незагруженный модуль не нужно хранить в дефицитной оперативной памяти.
Кроме того, приложения также имеют свои собственные адресные пространства. Поэтому существует защита между приложениями, службами ОС и ядрами.
