गिरगिट ऑपरेटिंग सिस्टम कॉल विनिर्देश (सावधानी, बहुत सारे चित्र!)

सभी पाठकों को स्वास्थ्य!

आपका ध्यान माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम उर्फ ​​ज़ेमेलेन गिरगिट के सिस्टम कॉल के विवरण के लिए आमंत्रित किया गया है। मेरा गिरगिट अभी तक उसके अंडे से नहीं निकला है और एक आभासी मशीन में ताकत हासिल कर रहा है। लेकिन वह बहुत अकेला है और छोटी छिपकली हेरा के निवासियों को जानना चाहती है।

बहस "माइक्रोन्यूक्लियस बनाम मोनोलिथ" कई वर्षों से चल रही है, लेकिन क्या दोनों पक्ष एक माइक्रोन्यूक्लियस पर आधारित प्रणाली की वास्तुकला के बारे में बहस करते हैं? शायद यह विषय माइक्रोकर्नल सिस्टम की वास्तुकला पर कुछ प्रकाश डालेगा।

दस्तावेज़ का एक लंबा इतिहास है - एक बार मुझे एहसास हुआ कि मैंने गिरगिट को बहुत अधिक समय दिया है, जिससे मुझे अपनी मुख्य नौकरी में समस्याएँ आईं। इसलिए, एक पत्थर से दो पक्षियों को मारने और रिपोर्ट जनरेटर का विज्ञापन करने वाला एक लेख लिखने का निर्णय लिया गया और आखिरकार, प्रलेखन बनाएँ। पहले तो वह टूटी-फूटी अंग्रेजी में थी, लेकिन कुछ समय में यह फैसला किया गया कि वह थोड़ा बेहतर रूसी के लिए अपमान और पुनर्लेखन न करे।
वास्तव में, दस्तावेज़ संशोधन का इतिहास:

चलो व्यापार के लिए नीचे उतरो। गिरगिट ऑपरेटिंग सिस्टम निम्नानुसार प्रदर्शित किया जा सकता है:

यह L4 पिस्ता माइक्रोक्युलर पर आधारित है। माइक्रोकर्नल में दो मॉड्यूल होते हैं: L4Ka पिस्ता माइक्रोकर्ल और स्वयं मेमोरी मैनेजर L4 सिग्मा ०। इस दस्तावेज़ से सर्वश्रेष्ठ पिस्ता के बारे में अधिक जानें: L4 संस्करण X.2 संदर्भ मैनुअल (नवीनतम स्नैपशॉट, जुलाई 19 2010) ।

गिरगिट ऑपरेटिंग सिस्टम वह है जो माइक्रो कर्नेल के ऊपर स्थित होता है। इस प्रणाली को कई प्रक्रियाओं के रूप में आयोजित किया जाता है, जो माइक्रो कर्नेल के शीर्ष पर काम कर रही हैं और एक दूसरे के साथ और आईपीसी (इंटर प्रोसेस कम्युनिकेशन) के माध्यम से माइक्रोकर्ल के साथ बातचीत कर रही हैं - विशिष्ट सिस्टम कॉल जो सिंक्रोनस मैसेजिंग को लागू करते हैं। सिस्टम का मूल नियम आईपीसी के आधार पर आवेदन और सिस्टम (कुछ अपवादों के साथ) के बीच किसी भी तरह की बातचीत है। एक विशेष तरीके से अनुरोध कार्य एक संदेश उत्पन्न करता है, फिर आईपीसी को कॉल करता है, जो संदेश को प्राप्त कार्य तक पहुंचाता है। प्रतिक्रिया प्राप्त होने तक कुछ IPCs अवरुद्ध हो जाते हैं, अन्य IPCs तब तक अवरुद्ध होते हैं जब तक कि प्राप्त पार्टी द्वारा स्वीकार नहीं किया जाता है। सिंक्रनाइज़ेशन एक संदेश के सफल प्रसारण के लिए एक आवश्यकता को लगाता है - प्राप्त करने वाले पक्ष को उन्हें सुनना चाहिए। यह इस प्रकार है कि कुछ कार्यों को लगातार संदेशों को सुनना चाहिए। गिरगिट में ऐसे कार्य पर्यवेक्षक, फाइल सिस्टम, नेटवर्क स्टैक, डिवाइस ड्राइवर हैं। हमारे लिए अच्छी खबर यह है कि एक संदेश की प्रतीक्षा करने की स्थिति में एक कार्य प्रोसेसर कंप्यूटिंग संसाधनों का उपभोग नहीं करता है और अन्य कार्यों के लिए अपना समय समर्पित करता है। हमारे लिए सबसे दिलचस्प बात यह है कि एल 4 अवधारणा संदेशों को भेजने और प्राप्त करने के लिए एक आदिम का उपयोग करती है - यह एक आईपीसी संदेश है। कर्नेल स्तर पर संदेश एक सिस्टम कॉल द्वारा आयोजित किया जाता है, जिसमें ट्रांसमिशन और रिसेप्शन चरणों के कई संयोजन हो सकते हैं।

विनिर्देश निम्न डेटा प्रकारों का वर्णन करता है, जिनमें से पहले पांच प्रकारों को माइक्रो कर्नेल द्वारा दर्शाया जाता है:


अब चलो गिरगिट - पर्यवेक्षक की मूल सेवा पर करीब से नज़र डालते हैं। माइक्रो कर्नेल के दृष्टिकोण से, पर्यवेक्षक कुछ भी नहीं है, लेकिन पहला उपयोगकर्ता कार्य है, इसलिए किसी भी अन्य कार्य, यह एक आवेदन कार्यक्रम, सेवा या ड्राइवर हो सकता है, KIP के माध्यम से पर्यवेक्षक के थ्रेडिड प्राप्त कर सकता है (कर्नेल इंटरफ़ेस पेज - L4 माइक्रोकर्नल की मूल अवधारणा) अन्य सबसिस्टम का थ्रेडिड (गेटडेविसहैंडल सिस्टम कॉल का उपयोग करके)।



संसाधन प्रबंधन के लिए बाईस सिस्टम कॉल। यह वर्चुअल मेमोरी आवंटित करने और मुक्त करने के लिए पर्याप्त है, स्मृति में पहले से तैयार प्रक्रिया शुरू करें, ड्राइवर / प्रोटोकॉल कार्यान्वयन चलाएं, एक प्रक्रिया को संकेत भेजें, एक प्रोग्राम थ्रेड (निष्पादन थ्रेड) बनाएं, प्रक्रिया को पूरा करने के लिए प्रतीक्षा करें, प्रक्रिया टाइमर सेट करें और अन्य कार्य करें ।

अधिक विस्तार से कुछ सिस्टम कॉल पर विचार करें। चूंकि पर्यवेक्षक एक नई प्रक्रिया शुरू कर सकता है, इसलिए इस प्रक्रिया की स्मृति पहले से तैयार की जानी चाहिए। तदनुसार, हमें मेमोरी के एक ब्लॉक की आवश्यकता है जहां हम इसे निष्पादित करने से पहले नई प्रक्रिया डालते हैं। आप निम्नलिखित सिस्टम कॉल का उपयोग करके मेमोरी के लिए अनुरोध कर सकते हैं:

जैसा कि मैंने ऊपर कहा, प्रलेखन का पहला संस्करण टूटी-फूटी अंग्रेजी में था। दुर्भाग्य से, मैंने पूरे विनिर्देशन को राइज़ करने का प्रबंधन नहीं किया, इसलिए संदेश निकाय का वर्णन "घोटाले" पर बना रहा।
समर्पित मेमोरी के साथ काम करने के लिए एक सममित प्रणाली कॉल को रेफरेंसिंग सेगमेंट कहा जाता है। पहले से आवंटित मेमोरी सेगमेंट को मुक्त करने के लिए, आपको इस सेगमेंट के लिए संदर्भ काउंटर को रीसेट करने के लिए रेफरेंसिंग सेगमेंट कॉल का उपयोग करना होगा। उसी समय, स्वयं खंड और इसके द्वारा अधिग्रहित आभासी मेमोरी के पृष्ठ AllocateSegment का उपयोग करते हुए बाद में आवंटन के लिए उपलब्ध हैं:


एक प्रक्रिया भी एक ExitProcess कॉल का उपयोग कर खुद को समाप्त कर सकती है:

पिछले संदेशों के विपरीत, इस संदेश में एक प्राप्त चरण नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह संदेश भेजने के बाद प्रक्रिया समाप्त हो जाएगी, इसलिए पर्यवेक्षक एक पावती नहीं भेजता है। संदेश एक पैरामीटर पास करता है - रिटर्न कोड। इस कोड को ProcessWait सिस्टम कॉल का उपयोग करते हुए प्रक्रिया पूरी होने तक प्रतीक्षा करने के लिए पास किया जाएगा:


चूंकि IPC माइक्रोकर्नल सिंक्रोनस कॉल का उपयोग करता है, कई मामलों में मल्टीथ्रेडिंग का उपयोग करके सिंक्रिज़्म की सीमाओं को कम किया जा सकता है। कोई भी प्रक्रिया अपने पता स्थान में एक प्रोग्राम थ्रेड (निष्पादन का धागा) बना सकती है। इस मामले में, सभी थ्रेड्स सामान्य संसाधनों को साझा करते हैं। निम्न सिस्टम कॉल एक नया प्रोग्राम थ्रेड बनाता है:

यदि थ्रेड्स बनाए जाते हैं, तो उन्हें रोकने और संसाधनों को जारी करने का एक तरीका होना चाहिए। ऐसा करने के लिए, ExitThread सिस्टम कॉल का उपयोग करें:

थोड़ा हास्य: "गिरगिट प्रणाली और अमीबा की प्रक्रिया में क्या समानता है - वे आमतौर पर विभाजन के अनुसार हैं।" गंभीरता से, इस मामले में, साइकिल का आविष्कार नहीं किया गया था, और POSIX कांटा () को आधार के रूप में लिया गया था:

एल 4 प्राइमिटिव पर आधारित कांटा () फ़ंक्शन का कार्यान्वयन एक गैर-तुच्छ, लेकिन उल्लेखनीय कार्य है। इस कॉल की विशेषता यह है कि इसे एक प्रक्रिया कहा जाता है, और दो प्रक्रियाओं का जवाब मिलता है - कॉलिंग और कॉलिंग प्रक्रिया की नई बनाई गई प्रतिलिपि। बेशक, दोनों प्रक्रिया, सर्जक और इसकी प्रति, अलग-अलग पते के स्थानों में निष्पादित की जाएगी।

प्रक्रिया खुद को क्लोन कर सकती है और हम एक दिलचस्प चुनौती के लिए आते हैं - तैयार छवि से एक नया कार्य बनाना। MR2 पर ध्यान दें (मैसेज रजिस्टर 2) - यह हैंडल को रनिंग प्रोसेस के मेमोरी ब्लॉक में ट्रांसफर करता है। यह मेमोरी ब्लॉक ऊपर वर्णित AllocateSegment सिस्टम कॉल का उपयोग करके बनाया जाना चाहिए और शुरू की जाने वाली प्रक्रिया की तैयार छवि को इसमें संग्रहीत किया जाना चाहिए। सिस्टम कॉल प्रक्रिया के मूल मापदंडों को भी निर्धारित करता है - प्रवेश बिंदु, कोड खंडों की शुरुआत और आकार, डेटा और बीएसएस।

ExecProcess संदेश में पारित अंतिम दो मापदंडों पर ध्यान दें। आप ऊपर अभी तक चर्चा नहीं किए गए डेटा प्रकारों को देखते हैं - यौगिक। यह स्वयं संदेश तत्व में प्रेषित होने वाले तत्व नहीं हैं, उनके विवरण। एक ExecProcess संदेश के मामले में, ये वर्णनकर्ता दो मेमोरी ब्लॉक्स को इंगित करते हैं - पहला मेमोरी ब्लॉक चार ** argv, दूसरा मेमोरी ब्लॉक चार ** envp - फ़ंक्शन के तर्कों के एनालॉग्स इंट मुख्य (intgc, char ** argv, char ** envp) को इंगित करता है। ।

एक पर्यवेक्षक एक बुनियादी सेवा है और यह अन्य पंजीकृत सेवाओं तक पहुँचने के लिए एक इंटरफ़ेस प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, एक कार्य एक फ़ाइल सिस्टम का उपयोग किए बिना, सीधे सीरियल पोर्ट ड्राइवर के साथ काम करना चाहता है। आप GetDeviceHandle सिस्टम कॉल का उपयोग करके पंजीकृत सीरियल पोर्ट ड्राइवर के थ्रेडआईड का पता लगा सकते हैं:

GetDeviceHandle कॉल द्वारा प्राप्त थ्रेडआईडी प्रक्रिया पहचानकर्ता का उपयोग करके, हम इसे संदेश भेज सकते हैं और इससे प्रतिक्रियाएं प्राप्त कर सकते हैं। संदेश प्रारूप डिवाइस के प्रकार पर निर्भर करता है और निम्नलिखित प्रोटोकॉल में से एक द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

• सेवा के साथ विनिमय का प्रारूप;
• एक ब्लॉक डिवाइस के साथ इंटरचेंज प्रारूप;
• चरित्र विनिमय प्रारूप;
• एक नेटवर्क डिवाइस के साथ विनिमय प्रारूप।

पीडीएफ प्रारूप में विनिर्देश के पूर्ण (पूर्व-अल्फा) संस्करण को नीचे दिए गए लिंक पर डाउनलोड करें: प्रोटोकॉल परिवार के Xameleon विनिर्देश । दस्तावेज़ अभी भी बहुत कच्चा है, लेकिन मुझे उम्मीद है कि आपकी टिप्पणियां इसके और सुधार की ताकत देंगी।

आप एक सिस्टम कॉल पर चर्चा कर सकते हैं, स्पष्ट कर सकते हैं, एक त्रुटि का संकेत दे सकते हैं या एक सवाल पूछ सकते हैं, न केवल हैबे पर, बल्कि इस पेज पर भी: fotki.yandex.ru/users/almandrykin/album/164974 - चित्र का चयन करें और टिप्पणियों में अपना प्रश्न पूछें।

ऐसा हुआ कि कई सुपरवाइजर सिस्टम कॉल का विवरण बहुत बड़ा है। यदि ब्याज पर ध्यान दिया जाता है, तो पर्यवेक्षक के शेष सिस्टम कॉल का वर्णन करना संभव है, साथ ही साथ फालोया ​​सिस्टम, नेटवर्क सबसिस्टम के सिस्टम कॉल के साथ-साथ ब्लॉक, चरित्र और नेटवर्क डिवाइस ड्राइवरों के सिस्टम कॉल का वर्णन करना संभव है।

अंत में, गिरगिट प्रणाली के लिए कार्यक्रम लिखने के लिए विकास उपकरण का क्या उपयोग किया जा सकता है, इसके बारे में कुछ शब्द। विकास के लिए, आप किसी भी प्रोग्रामिंग भाषा का उपयोग कर सकते हैं जो एल्फ या पीई प्रारूप में निष्पादन योग्य फाइलें बना सकते हैं - जीसीसी, जी ++, विजुअल सी ++, विभिन्न पास्कल कंपाइलर। सामान्य तौर पर, संकलन प्रक्रिया किसी अन्य प्रणाली पर संकलन के समान है, लेकिन मुख्य नियम मानक पुस्तकालयों का उपयोग नहीं करता है जो संकलक के साथ आते हैं। गिरगिट का वर्तमान कार्यान्वयन मूल एल्फ-आधारित परिवाद और मूल crt0 का उपयोग करता है, जो पोसिक्स कार्यों का सबसेट प्रदान करता है। लगभग कुछ भी आपको इस परिवाद को संकलक के साथ संकलित करने से रोकता है जो पीई प्रारूप में ऑब्जेक्ट कोड उत्पन्न करता है और संकलक के साथ एमएस विज़ुअल सी ++ प्रोग्राम को संकलित करता है। पास्कल में सिस्टम कॉल को लागू करना भी संभव है, और फिर कोई और नहीं कहेगा कि यह भाषा सिस्टम प्रोग्रामिंग के लिए डिज़ाइन नहीं की गई है।

, प्रलेखन बनाते समय, FastReport रिपोर्ट जनरेटर का उपयोग किया गया था।
pps My english वास्तव में बहुत खराब है। कृपया मेरे साथ कृपालु व्यवहार करें। मैं पूरे दस्तावेज़ को रूसी में अनुवाद करने का वादा करता हूं।