Внутреннее устройство Linux
Шрифт:
Ядро также поддерживает пользовательские процессы, функции которых отличаются от традиционных системных вызовов. Самыми известными из них являются псевдоустройства. С точки зрения пользовательских процессов, псевдоустройства выглядят как обычные устройства, но реализованы они исключительно программным образом. По сути, формально они не должны находиться в ядре, но они все же присутствуют в нем из практических соображений. Например, устройство, которое генерирует случайные числа (/dev/random), было бы сложно реализовать с необходимой степенью безопасности с помощью пользовательского процесса.
примечание
Технически
1.4. Пространство пользователя
Область оперативной памяти, которую ядро отводит для пользовательских процессов, называется пространством пользователя. Поскольку процесс является лишь состоянием (или образом) в памяти, пространство пользователя обращается также к памяти за всей совокупностью запущенных процессов. Вам также может встретиться термин «участок пользователя» (userland), который применяется вместо пространства пользователя.
Большинство реальных действий системы Linux происходит в пространстве пользователя. Несмотря на то что все процессы с точки зрения ядра являются одинаковыми, они выполняют различные задачи для пользователей. Системные компоненты, которые представляют пользовательские процессы, организованы в виде элементарной структуры — сервисного уровня (или слоя). На рис. 1.3 показан примерный набор компонентов, связанных между собой и взаимодействующих с системой Linux. Простые службы расположены на нижнем уровне (ближе всего к ядру), сервисные программы находятся в середине, а приложения, с которыми работает пользователь, расположены вверху. Рисунок 1.3 является крайне упрощенной схемой, поскольку показаны только шесть компонентов, но вы можете заметить, что верхние компоненты находятся ближе всего к пользователю (пользовательский интерфейс и браузер); компоненты среднего уровня располагают почтовым сервером, который использует браузер; в нижней части присутствует несколько малых компонентов.
Нижний уровень состоит, как правило, из малых компонентов, выполняющих простые задачи. Средний уровень содержит более крупные компоненты, такие как почтовая служба, сервер печати и база данных. Компоненты верхнего уровня выполняют сложные задачи, которые зачастую непосредственно контролирует пользователь. Если один компонент желает воспользоваться другим, то этот второй компонент находится либо на том же сервисном уровне, либо ниже.
Рисунок 1.3 только приблизительно отображает устройство пространства пользователя. В действительности в пространстве пользователя нет правил. Например, большинство приложений и служб записывают диагностические сообщения, которые называются журналами. Большинство программ использует стандартную службу syslog для записи сообщений в журнал, но некоторые предпочитают вести журнал самостоятельно.
Рис. 1.3. Типы процессов и взаимодействий
Кроме того, некоторые компоненты пространства пользователя бывает трудно отнести к какой-либо категории. Серверные компоненты, например веб-сервер или сервер базы данных, можно рассматривать
1.5. Пользователи
Ядро системы Linux поддерживает традиционную концепцию пользователя системы Unix. Пользователь — это сущность, которая может запускать процессы и обладать файлами. С пользователем связано имя пользователя. Например, в системе может быть пользователь billyjoe. Однако ядро не работает с именами пользователей, вместо этого оно идентифицирует пользователя с помощью простого числового идентификатора пользователя (в главе 7 рассказывается о том, как идентификаторы сопоставляются с именами пользователей).
Пользователи существуют главным образом для того, чтобы соблюдались права доступа и ограничения. У каждого процесса из пространства пользователя существует пользователь-владелец, а о процессах говорят, что они запущены в качестве владельцев. Пользователь может прервать или изменить ход принадлежащих ему процессов (в определенных пределах), но не может вмешаться в процессы других пользователей. Кроме того, пользователи могут обладать файлами и предоставлять совместный доступ к ним для других пользователей.
В системе Linux обычно присутствуют дополнительные пользователи помимо тех, которые соответствуют реальным людям, работающим в системе. Более подробно об этом рассказывается в главе 3, но самым важным пользователем является root. Этот пользователь — исключение из приведенных выше правил, поскольку он может прерывать и изменять ход процессов другого пользователя, а также выполнять чтение любого локального файла. По этой причине пользователь root известен как superuser. О человеке, который может работать как пользователь root, говорят, что у него есть root-доступ. В традиционной системе Unix это администратор.
примечание
Работать с правами root может оказаться опасно. Будет сложно выявить и исправить ошибки, поскольку система позволит вам выполнить что угодно, даже если вы пытаетесь причинить ей вред. Системщики постоянно стараются сделать так, чтобы root-доступ не был необходим, насколько это возможно. Например, при переключении между сетями беспроводного доступа на ноутбуке. В то же время, каким бы могущественным ни был пользователь root, он все-таки работает в режиме пользователя системы, а не в режиме ядра.
Группы состоят из пользователей. Основная цель групп заключается в том, чтобы пользователь мог предоставлять файлы для совместного доступа другим пользователям группы.
1.6. Заглядывая вперед
Итак, вы увидели, из чего состоит работающая система Linux. Пользовательские процессы создают среду, с которой вы непосредственно взаимодействуете. Ядро управляет процессами и аппаратными средствами. Обе эти составляющие — ядро и процессы — располагаются в памяти.