19482563 arquitectura linux
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• La distribución de Linux no hatransformado en mucho la arborescencia
• Existe un estándar de sistema de archivos(FSSTND: File System Standard)
• Las distribuciones Linux más importantesy algunos Unix respetan este estándar
• Documento disponible en: – sitio: tsx-11.mit.edu
– directorio: /pub/linux/docs/linux-standards – archivo: fsstnd-1.2.txt
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• /bin
• /boot
• /dev
• /etc
• /home
• /lib
• /mnt
• /proc
• /root
• /sbin
• /tmp
• /usr
• /var
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• Al inicio del sistema el programa de“booteo” analizará el directorio /boot
• Entre los objetos buscados esta el
archivo map, a través del cual LILOdeterminará el lugar del núcleo en eldisco duro
• Sin esta información LILO no puede
cargar en memoria principal• LILO depositará archivo boot.b, que es
la base de configuración del sector debooteo
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• Los comandos más importantes estánalmacenados en este directorio
• Ejemplo: ls, who, ps etc.
• Menos importantes: /usr/bin
• El colocar un comando en undirectorio o en otro es una elección
perfectamente arbitraria• Se justificaba en la época de discos
duros rápidos y caros, contra los
lentos y baratoshttp://www.palacinp.es.tlhttp://www.palacinp.es.tl
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• Todos los controladores (drivers) deperiféricos son accedidos a travésarchivos de periféricos
• Son interfaces con los controladoresde periféricos y no contienen nada
• Dos tipos: caracteres y bloques
•
No tienen lo que se podría llamar untamaño
• Número tamaño sustituido pornúmero de controlador
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• Archivos de configuración
• Antiguos sistemas: comandosadministración
• FSSTD dice que solo archivosconfiguración
• En algunos casos existe directorio
/etc/rc.d, que contiene scriptsusados en el booteo
• Se pueden almacenar archivos queserán copiados automáticamente enel directorio personal de un nuevohttp://www.palacinp.es.tlhttp://www.palacinp.es.tl
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• csh.login
• fstab
• gettydefs
•
group• inittab
• issue
• lilo.conf
• magic• motd
• mtab
• mtools
• passwd
•
profile• psdatabase
• securetty
• shells
• termcap• ttytype
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• Directorio personal de los usuarios
• Ventajas: – usuario se beneficia de su propio
sistema de archivos – pocos derechos de escritura le son
atribuidos
•
Una vez que los usuarios tienendefinido su lugar en un sistemaarchivos, es posible definir las limitesde zonas de memoria (quotas) – un usuario no podrá monopolizar toda lahttp://www.palacinp.es.tlhttp://www.palacinp.es.tl
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• Linux ofrece la posibilidad deutilizar las bibliotecas de funcionescomunes
• Las bibliotecas compartidasindispensables al arranque se
encuentran aquí
• Otras bibliotecas se encuentran en /usr/lib
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•
Es un pseudo-sistema de archivos• Todos los archivos de este directorio no
ocupan espacio en el disco
• Se trata de construcciones lógicas
• Apuntan hacia programas en memoriaprincipal que leen información sin ladepositar en el disco duro
• Contiene archivos que permiten
– leer la configuración actual del sistema – informarse acerca de los procesos en
ejecución
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•
Los archivos más importantes parainiciar Linux se encuentran en /etc y /sbin
• Contiene comandos para civilizar Linux
• Se pueden distinguir tres dominiosclaves: – los comandos de sistema generales: init,
swapon, getty, swapoff, mkswap, etc
– los comandos de arranque y detención delsistema: shudown, fastboot, fasthalt,reboot , etc
– los comandos que administran el espacio
del disco duro: fsck, e2fsck, mkfs, mke2fs,fdisk etchttp://www.palacinp.es.tlhttp://www.palacinp.es.tl
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• Muchas utilerías necesitan unespacio temporal dealmacenamiento
• Por ejemplo: editores,compiladores, etc
• Directorio accesible a todo mundo
en lectura/escritura• En el caso de múltiples usuarios el
directorio debe ser la raíz de otrosistema de archivos
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• FSSNT hace diferencia entre zonasen los usuarios solo pueden leer ylas que solo pueden escribir
• Datos usuario son divididos en – /usr : datos que los usuarios solo
pueden leer
– /var : datos que los usuarios puedenleer/escribir
• Usuario común no sabe quealgunos comandos crean datos
bajo su nombre, ejemplo: manhttp://www.palacinp.es.tlhttp://www.palacinp.es.tl
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La impresión es otro ejemplo, la tarea es
provisoriamente almacenada en los sub-directorios: /var/spool/lpd .
Otros dominios en los cuales son creados
archivos y tratados a nombre del usuario: – el lanzamiento por calendarización a intervalos
regulares de comandos y de scripts (comandos
at y cron)
– la transmisión de informaciones (mail )
– el contar con un registro de conexiones o
contabilidad (p.e. archivos .log )
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•
/usr/X11R6• /usr/bin
• /usr/doc
•
/usr/etc• /usr/games
• /usr/include
•
/usr/info• /usr/lib
• /usr/local
•
/usr/man• /usr/sbin
• /usr/src
Contiene conjunto directorios en los cuales Linux
almacena datos muy importantes
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• Linux no es un bloque monolítico
• Varios componentes trabajan enconjunto, diseñados por personasdiferentes y conjuntados endistribuciones
• Solo del exterior el núcleo Linux
parece una unidad• Existe una diferencia entre el núcleo
y las aplicacioneshttp://www.palacinp.es.tlhttp://www.palacinp.es.tl
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• Administración memoria principal
• Acceso a los periféricos
•
Administración del espacio en discoduro
• Administración de los programas ylos procesos
• Administración de los derecho deacceso
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controlador periférico
parte física periférico
Aplicaciones
Material
controlador periférico
parte física periférico
sub-sistema
E/S
sistema
archivosseguridad
sistema
de procesos
comunicación
inter-procesos
sub-
sistema
E/S
sub-sistema
archivos
caché
sub-sistema
de
procesos
sub-sistema
IPC
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• Garantiza una administracióncorrecta de los archivos y de losderechos de acceso
• La administración varia mucho segúnel tipo de sistema de archivos
• Linux adopto el concepto de VFS
(Virtual File System)
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• Principio: todos los módulos de unsistema de archivos, vistos delexterior, presentan las misma rutinas
• Es responsabilidad del núcleo deconvertir las llamadas de sistemasestándares en las específicas a los
archivos• Programador no debe preocuparse
del tipo de sistema archivos con el
que trabaja http://www.palacinp.es.tlhttp://www.palacinp.es.tl
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Aplicaciones
Sistema de Archivos Virtual (VFS)
subsistemaext2
subsistemasys V
subsistemams-dos
subsistema proc
Cache
Controlador de periféricos
Materialhttp://www.palacinp.es.tlhttp://www.palacinp.es.tl
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• Rutinas sistemas archivos transmiten losaccesos a los controladores de periféricos
• Por cada acceso los bloques de datosnecesarios son cargados del disco duro
• Acceso a disco duro se hace a través decontroladores con buffers – almacenan en memoria principal datos
accedidos – esto evita un acceso disco en la próxima
lect/esct – datos en RAM por lo que se gana en rapidez
• Controladores sin buffer realizan accesodirectamente en el disco
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Controladores sin buffer realizan acceso
directamente en el disco
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Aplicaciones
Sistema de Archivos Virtual (VFS)
Control de periféricos
3. Bloques datos en la caché
1. Lectura Archivo
2. Lectura bloques
datos del archivo
5. Lectura de los
bloques de datos
6. Escritura de los bloques de
datos en el caché
7. Liberación del contenido de la
caché
8. Datos leídos
Caché
4. Lectura de l os bloques de datos enla caché
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• Asigna zonas aisladas de memoria acada uno de los programas ycontrola las demandas de memoria
que se realicen• Linux no administra la memoria en el
sentido estricto (físico)
• Aprovecha que, desde el 80386, losprocesadores Intel saben tratar lamemoria virtual
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También administra el acceso al
microprocesador (calendarizador)
Cada proceso esta registrado en una tabla
central de procesos, por lo que es posible
verificar que procesos están ejecutandose
Para evitar que se apropien del procesador a
cada proceso se le asigna un tiempo: quantum
Una vez que el tiempo termine se le interrumpe
y se le pone a un lado
Al proceso siguiente le es asignado el
procesador
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Proc.
Aejecu-
ción
lectura
del
archivo
datos
disponibles
quantum
terminado
Proc.
A
quantum
terminado
datos
trans-
feridos
Proc.
A
desplegado
en pantalla
fin
del
proceso
ejecu-
ción
ejecu-ción
ejecu-
ción
ejecu-
ción
escritura
en el
archivo
ejecu-ción
ejecu-
ción
ejecu-
ción
lectura
del
archivo
Tiempo
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• Implementación del sistema deintercomunicación entre procesos – las colas de mensajes (message queues)
– la zonas de memoria común (memoriacompartida o shared memory)
– los semáforos
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• Tanto los procesos como el sub-sistema de archivos utilizan loscontroladores de periféricos
• Los principales tipos decontroladores se encuentran dentrodirectorio /usr/src/linux/drivers:
block pci
char sound
net scsi
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• Linux trata de adaptarse a lamáquina.
• El mismo código debe existir para
diferentes implementaciones yfuncionar de la misma forma
• Elementos del núcleo que dependendel tipo de procesador sonalmacenados en directorios aparte
• En directorio /usr/src/linux/arc seencuentra un directorio por
microprocesador soportado
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• alpha: microprocesador DEC Alpha
• m68k: microprocesadores Motorola68000 y siguientes: 68020,
68030, etc
• mips: microprocesador MIPS, R3000,R4000 a R10000
• ppc: microprocesador PowerPC (enun principio IBM)
• sparc: microprocesadores SPARC de
SUN
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• boot
• kernel
• lib
• math-emu
• mm
•
Makefile• config.in
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• TCP/IP
• Appletalk
• AX25 (radio aficionados)
• IPX (Novell)
• DECnet (DEC)
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características
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• Se refiere a la estructura del soportefísico que le da al usuario de unarborescencia
• Elemento base: el bloque: – espacio disco duro se expresa en bloques
– los bloques son de 521 bytes
• Diferentes tipos sistemas archivos seapoyan sobre diferentes formas: – cada grupo reagrupa los bloques físicos
en bloques lógicos de diferente tamaño
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0 1 2 3 0 1 2 3
Bloque Bloque
/dev/hda1
1er trozo 2do trozo
/dev/hda2
Disco duro
Pista
Bloque
Sector
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• Vista usuario: arborescenciahomogénea
• ¿Qué forma tienen los datos y los
archivos en el disco duro?• Diferentes tipos sistemas archivos:
– Extended Filesystem
– Xia Filesystem
– Extended File System
– Sistema montado
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• afbs: Amiga Fast File System
• ext fs: Extended Fyle System
• ext2 fs: Extended Fyle System extendido
• hpfs: High Performance File System
• isofs: sistema ISO 9660 (usado en CD-ROMs)
• minix fs: MINIX File System
• ncpfs: sistema archivos para clientes
Novell
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• proc: pseudo sistema de archivos
• smb fs: Samba File Systems
• sysv fs: Sistema archivos del sistema V
Unix• ufs fs: Sistema archivos FreeBSD y
Solaris
•
umsdos: extensión sistema archivosMS-DOS
• vfat: sistema dotado tabla asignaciónvirtual
• xiafs: sistema desarrollado por Qi
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Elementos sistema archivos
• Bloque de booteo
• Superbloque
•
Tabla de nodos-i• Bloques de datos
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Bloque
de
booteo
Super-
bloque...
Tabla
de
nodos-i
Bloque
de
datos
Super-
bloque
Grupo bloques 1 Grupo bloques 2
...
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• Se ubica en el bloque cero de todoslos sistemas de archivos
• Contiene programa para lanzar e
inicializar todo el sistema• Ningún programa usuario tiene
acceso
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• El superbloque
• La lista de descripción de los gruposde bloques
• La imagen de los bloques
• La imagen de los nodos-i
• La tabla de los nodos-i
• Los bloques de datos
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• Tamaño total del sistema de archivos,en bloques o nodos-i
• Número de bloques libres del sistema
• Número de bloques reservados anodos-I
• Número de nodos-I libres
•
Dirección del primer bloque de datos• Tamaño de un bloque de datos
• Tamaño de un bloque parcial de datos
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• Hora de la última modificaciónsistema archivos
• Hora integración (montaje) delsistema
• número de versión del sistema
• hora de la última verificación delsistema
• intervalo máximo entre dospersonas
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• Compuesto por un conjunto denodos-i, del mimos tamaño
• Un nodo-i puede presentarse de dos
formas: – como nodo-I en el disco duro
– cargada en memoria para eltratamiento
• Nodo-i describe todos lascaracterísticas de un archivo
• Existe uno por cada archivo físico
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• Modo archivo• Número usuario propietario
• Tamaño, en bytes, del archivo
• Acceso – hora del último acceso
– hora de la última modificación
– hora de la creación de nodo-i – hora de la última supresión del nodo-i
• Número de grupo del archivo
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• Número de ligas• Semáforos del nodo-I• tabla de direcciones del bloque• derechos de acceso• tipo de archivo:
– archivo clásico – directorio – archivo periférico – archivo FIFO –
referencia (ejemplo liga simbólica)
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Propiedades del
archivo
Informaciones
diversas
Tabla de las direcciones
de los bloques de datos
Estructura de un nodo-i
T i p o a r c h i v o
P r o
p i e t a r i o
T a m a ñ
o a r c h i v o
D i r
e c c i ó n
d
i r e c t a
1 .
D i r e c
c i ó n
i n d i r e c t a
2 .
D i r e c
c i ó n
i n d i r e c t a
3 .
D i r e c
c i ó n
i n d i r e c t a
…. …. ….
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Bloques de datos
• Se ocupan del espacio disponible enel disco duro para el sistema de
archivos• Tamaño de cada bloque físico
corresponde a exactamente al de
bloques lógicos
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Tabla archivos nivel sistema•
Objetivo: proporcionar acceso paraleloa los archivos• A cada archivo abierto le corresponde
una estructura en memoria principal
• Todos los procesos del sistemaacceden a dicha tabla• Si varios procesos abren el mismo
archivo solo se registrará una entrada
en la tabla• Es a través de esta tabla que se puede
acceder indirectamente a los nodos-i
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Es necesario vigilar ciertas consecuencias
Solo existe un solo componente indicando la
localización del archivo
Si un proceso A modifica este valor, esto
tendrá consecuencias para el resto de los
procesos
Si un proceso B ignora lo anterior escribirá
sus datos en un lugar equivocado
Une entrada en la tabla se elimina hasta que
ningún proceso hace referencia al archivo
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• Si un proceso quiere abrir un archivo,este creará una entrada en un tablade archivos especifica al proceso
• Tamaño tabla: 256 => un procesosolo puede abrir 256 archivos almismo tiempo
• Los tres primeras entradas estánreservadas a stdin (0), stout (1) ystderr (2)
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Relación entre tablas
disco
duro
Tabla archivos
específica
al procesoTabla archivos
del sistemaTabla de nodos-I
del sistema
Dirección del
bloque de datos
Etapas abertura de un
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Etapas abertura de unarchivo
• Búsqueda del archivo y asociación conun nodo-I – realizada a través función namei()
• Búsqueda, en su sistema de archivos,del número de nodo-i previamentedeterminado – una vez encontrado se verifican los
permisos y se carga el archivo
• Una entrada es realizada en memoriapara este nodo-i, en la tabla nodos-i a
nivel sistemahttp://www.palacinp.es.tlhttp://www.palacinp.es.tl
7/23/2019 19482563 Arquitectura Linux
http://slidepdf.com/reader/full/19482563-arquitectura-linux 59/59
Una estructura se crea en la tabla de archivos
a nivel sistema
– en dicha estructura se encuentran las operaciones
especificas al sistema de archivos y el nodo-i
Se le indica al proceso la localización en
memoria principal de la estructura que
corresponde al archivo accedido
– cada proceso administra una tabla de archivos
específica a los procesos – en este lugar se encuentra la referencia a la tabla
de archivos a nivel sistema