Множественные прикладные среды Windows NT

Виктор Олифер,

Защищенные подсистемы взаимодействуют путем передачи
сообщений, используя механизм LPC

LPC - Local Procedure Call - вызов локальных процедур

Цели подсистем окружения:

Обеспечить несколько программных интерфейсов
Экранировать базовую ОС от изменений API
Объединить общие для всех API глобальные данные, уменьшая
избыточность
Обеспечить возможность включения новых API
Защита окружений от приложений

Множественные прикладные среды обеспечивают совместимость на ДВОИЧНОМ уровне

Цели:

возможность выполнять программы, написанные для
других ОС и процессоров
встроенность средств обеспечения совместимости
в ОС
приемлемая скорость выполнения приложений

Примеры ОС, содержащих встроенные средства
обеспечения множественных прикладных сред:

OS/2 2.x
Workplace OS
Windows NT
PowerOpen
некоторые версии UNIX

Пример различия в системных вызовах:

fork()

Наследует адресное пространство родителя

Имеет одну нить

При завершении потомка нужно послать сигнал родителю

DosExecPgm()

Адресное пространство создается заново на основе файла prog.exe

Имеет несколько нитей

При завершении потомка созданного с опцией EXEC_SYNC идентификатор процесса нельзя повторно использовать

Цели разработки микроядра Mach

Обеспечение базовых функций для создания других
операционных систем (например, UNIX)
Поддержка больших разряженных адресных пространств
Обеспечение прозрачного доступа к сетевым ресурсам
Поддержка параллелизма как в системе, так и в
приложениях
Обеспечение переносимости Mach на различные типы
компьютеров

Абстрактная модель эмуляции UNIX на основе
Mach

Функции микроядра Mach:

управление процессами,
управление памятью,
коммуникации
функции ввода-вывода

Функции управления файлами, каталогами и другие традиционные
для операционных систем функции выполняются в пользовательском
пространстве эмуляторами различных ОС

Модель API на основе DLL

Системные сервисы
Менеджер объектовМонитор ссылокбезопасности
Менеджер процессовСредство вызова локальных процедур
Менеджер виртуальной памяти
Менеджер ввода-выводаЯдро

<

Обращение к системным сервисам в традиционных ОС

аппаратное прерывание
процессор переходит в режим ядра
выполняется требуемая системная функция
возврат процессора в пользовательский режим
выполнение нити с прерванного места

Вызов системной функции (API Win32) в Windows NT

Динамическая библиотека DLL Win32 обращается
к системному сервису NT с просьбой послать сообщение серверу,
выполняющему требуемую функцию
Сервис посылает сообщение и ждет ответ
Сервер получает сообщение, выполняет функцию
и отсылает ответ
NT-executive выполняет следующую последовательность
действий:
- сохраняет контекст клиентской нити
- выбирает серверную нить для выполнения и загружает
  ее контекст
- выполняет функцию API Win32, используя серверную
  нить
- сохраняет контекст серверной нити
- загружает контекст клиентской нити и обрабатывает
  результаты выполнения функции API

Оптимизация

некоторые функции API реализованы внутри библиотеки
заглушек
некоторые данные Win32 хранятся в адресном пространстве
NT-executive
запросы приложений на выполнение функций API
объединяются в пакеты