Операционная система UNIX - Робачевский Андрей Михайлович

Для работы с мультиплексированными потоками подсистема STREAMS поддерживает четыре команды ioctl(2):

I_LINK Используется для объединения потоков. При этом файловый дескриптор указывает на поток, подключенный к мультиплексору. Второй файловый дескриптор, передаваемый в качестве аргумента команды, указывает на поток, который необходимо подключить ниже мультиплексора. I_PLINK Используется для потоков, которое сохраняется при закрытии файлового дескриптора. В остальном аналогично команде I_LINK. I_UNLINK, I_PUNLINK Используются для разъединения потоков, созданных командами I_LINK и I_PLINK.

Создание мультиплексированного потока происходит в два этапа. Поясним этот процесс на примере создания стека протокола IP, поддерживающего работу как с адаптером Ethernet, так и с адаптером FDDI. Для этого необходимо объединить драйвер адаптера Ethernet, драйвер адаптера FDDI и драйвер IP, который является нижним мультиплексором. Процесс должен выполнить следующие действия:

fdenet = open("/dev/le", O_RDWR);

fdfddi = open("/dev/fddi", O_RDWR);

fdip = open("/dev/ip", O_RDWR);

ioctl(fdip, I_LINK, fdenet);

ioctl(fdip, I_LINK, fdfddi);

Сначала процесс создает три независимых потока, адресуемых дескрипторами fdenet, fdfddi и fdip (рис. 5.24, а) Для объединения потоков используется команда I_LINK системного вызова ioctl(2). В результате получается конфигурация, представленная на рис. 5.24, б.

Рис. 5.24. Создание мультиплексированного потока

В результате объединения потоков очереди и процедурный интерфейс головного модуля нижнего потока (в данном случае, потока, подключенного к драйверу Ethernet или FDDI), реализованный самой подсистемой STREAMS, заменяются на нижние очереди и соответствующий процедурный интерфейс мультиплексора. Более детально процесс объединения потока IP и потока Ethernet показан на рис. 5.25.

Рис. 5.25. Объединение верхнего и нижнего потоков

Задачей нижнего мультиплексора является хранение информации обо всех подключенных ниже потоках и обеспечение правильной маршрутизации между ними.

Заключение

Эта глава посвящена внутренней архитектуре подсистемы ввода/вывода, движущей силой которой являются драйверы устройств. Были рассмотрены традиционные типы драйверов, присутствующих в операционной системе UNIX с ранних ее версий, — символьные и блочные драйверы. Важную роль в процессе обмена данными с драйвером играют файловый интерфейс и файловая система.

Во второй части главы была описана архитектура драйверов подсистемы STREAMS, имеющая модульную структуру и позволяющая более изящно осуществить буферизацию данных и управление их передачей. Вопросы, затронутые в этой части, будут также рассмотрены в следующей главе при обсуждении архитектуры сетевого доступа в операционной системы UNIX.

Глава 6

Поддержка сети в операционной системе UNIX

Сегодня изолированный компьютер имеет весьма ограниченную функциональность. Дело даже не в том, что пользователи лишены возможности доступа к обширным информационным и вычислительным ресурсам, расположенным на удаленных системах. Изолированная система не имеет требуемой в настоящее время гибкости и масштабируемости. Возможность обмена данными между рассредоточенными системами открыла новые горизонты для построения распределенных ресурсов, их администрирования и наполнения, начиная от распределенного хранения информации (сетевые файловые системы, файловые архивы, информационные системы с удаленным доступом), и заканчивая сетевой вычислительной средой. UNIX — одна из первых операционных систем, которая обеспечила возможность работы в сети. И в этом одна из причин ее потрясающего успеха и долгожительства.

Хотя многие версии UNIX сегодня поддерживают несколько сетевых протоколов, в этой главе мы подробнее остановимся на наиболее известном и распространенном семействе под названием TCP/IP. Эти протоколы были разработаны, а затем прошли долгий путь усовершенствований для обеспечения требований феномена XX века — глобальной сети Internet. Протоколы TCP/IP используются практически в любой коммуникационной среде, от локальных сетей на базе технологии Ethernet или FDDI, до сверхскоростных сетей ATM, от телефонных каналов точка-точка до трансатлантических линий связи с пропускной способностью в сотни мегабит в секунду.

Глава начинается с описания наиболее важных протоколов семейства TCP/IP — Internet Protocol (IP), User Datagram Protocol (UDP) и Transmission Control Protocol (TCP). Здесь описываются стандартная спецификация этих протоколов и особенности реализации их алгоритмов, не определенные стандартами, но позволяющие значительно повысить производительность работы в сети.

Далее обсуждается программный интерфейс доступа к протоколам TCP/IP. При этом рассматриваются два основных интерфейса — традиционный интерфейс работы с протоколами TCP/IP — интерфейс сокетов, изначально разработанный для системы BSD UNIX, и интерфейс TLI, позволяющий унифицированно работать с любыми сетевыми протоколами, соответствующими модели OSI. В конце раздела описан программный интерфейс более высокого уровня, позволяющий отвлечься от особенностей сетевых протоколов и полностью сосредоточиться на определении интерфейса и функциональности предоставляемых прикладных услуг. Эта система, которая называется RPC (Remote Procedure Call — удаленный вызов процедур), явилась предтечей современных систем разработки распределенных приложений, таких как CORBA (Common Object Request Broker), Java и т.д.

В последних разделах главы рассматривается архитектура сетевого доступа в двух основных ветвях операционной системы — BSD UNIX и UNIX System V.

Семейство протоколов TCP/IP

В названии семейства присутствуют имена двух протоколов — TCP и IP. Это, конечно, не означает, что данными двумя протоколами исчерпывается все семейство. Более того, как будет видно, названные протоколы выполняют различные функции и используются совместно.

В 1969 году Агентство Исследований Defence Advanced Research Projects Agency (DAPRA) Министерства Обороны США начало финансирование проекта по созданию экспериментальной компьютерной сети коммутации пакетов (packet switching network). Эта сеть, названная ARPANET, была построена для обеспечения надежной связи между компьютерным оборудованием различных производителей. По мере развития сети были разработаны коммуникационные протоколы — набор правил и форматов данных, необходимых для установления связи и передачи данных. Так появилось семейство протоколов TCP/IP. В 1983 году TCP/IP был стандартизирован (MIL STD), в то же время агентство DAPRA начало финансирование проекта Калифорнийского университета в Беркли по поддержке TCP/IP в операционной системе UNIX.