Организация файловой системы ОС Unix позволяет открывать и работать с одним и тем же файлом произвольному числу процессов. Более того, один и тот же файл может быть многократно открыт в рамках одного процесса. При этом система поддерживает модель синхронизации работы с файлами. Для этого используется системный вызов fcntl() (данный системный вызов предназначен вообще для организации управления работы с файлом), который может обеспечивать блокировку как файла в целом, так и отдельных областей внутри файла (т.е. сделать какую-то область файла недоступной для других процессов). Различают два типа блокировок: исключающие и распределенные.
Исключающая блокировка (exclusive lock) — это «жесткая» блокировка: если произошла такая блокировка области, то любой другой процесс не сможет осуществить операции обмена с данной областью (в этом случае процесс будет либо приостановлен в ожидании разблокирования области, либо получит отказ в зависимости от установленного режима работы). Данный вид блокировок является блокировкой с монополизацией, области с исключающими блокировками пересекаться не могут.
Альтернативой исключающей блокировке является распределенная блокировка (shared lock), или «мягкая», рекомендательная блокировка. Процесс может установить для области блокировку этого типа, а другие процессы при работе могут на нее не обращать внимания, т.е. при установленной блокировке все равно разрешены чтение и запись информации из блокированной области. Для обеспечения корректной работы с файлом необходимо средство определения установки блокировки на той или иной области, для этого опять-таки используется системный вызов fcntl(). Области с рекомендательными блокировками могут пересекаться[R34] .
Управление оперативной памятью
Будем[R35] говорить о функциях управления оперативной памятью в контексте решения следующих основных задач. Во-первых, это осуществление контроля использования ресурса, т.е. одной из функций оперативной памяти является учет состояния каждой доступной в системе единицы: знание о том, свободна она или распределена.
Второй задачей является выбор стратегии распределения памяти. Иными словами, решается задача, какому процессу, в течение которого времени и в каком объеме должен быть выделен соответствующий ресурс. Стратегия распределения памяти является достаточно сложной задачей планирования.
Конкретное выделение ресурса тому или иному потребителю является третьей задачей управления ОЗУ. Эта подзадача следует за предыдущей задачей планирования: после решения задачи, какому процессу сколько выделить памяти и на какое время в соответствии с наличием ресурса, следует операция непосредственного выделения. Это означает, что для предоставляемого ресурса идет корректировка системных данных (например, изменение статуса занятости), а затем выдача его потребителю.
И, наконец, четвертой задачей является выбор стратегии освобождения памяти. Освобождение памяти можно рассматривать с двух точек зрения. С одной стороны, это окончательное освобождение памяти, происходящее в случае завершения процесса и высвобождения ресурса. В этом контексте задача достаточно детерминирована и не требует каких-либо алгоритмов планирования и принятия решения. С другой стороны, освобождение памяти может рассматриваться как задача принятия решения в случае, когда встает потребность высвободить физическую память из-под какого-то процесса за счет откачивания во внешнюю память, чтобы на освободившееся пространство поместить данные другого процесса. Такая задача уже не тривиальна: необходимо решить, память какого процесса необходимо откачать, какую именно область памяти у выбранного процесса будет освобождаться. В принципе можно откачать весь процесс, но это зачастую неэффективно.
Ниже будут рассмотрены различные стратегии организации оперативной памяти (одиночное непрерывное распределение, распределение разделами, распределение перемещаемыми разделами, страничное распределение, сегментное распределение и сегменто-страничное распределение), а также методы управления ею. При этом при обсуждении каждой стратегии будем обращать внимание на основные концепции очередной стратегии, на те аппаратные средства, необходимые для поддержания данной модели, на типовые алгоритмы, а также постараемся обсудить основные достоинства и недостатки.
