- 3.14 – WINDOWS NT

- 3.14.1 – INTRODUÇÃO

- Em 1992, a MICROSOFT ampliou sua área de atuação apresentando o seu novo SO de 32 bits, o WINDOWS NT (NEW TECHNOLOGY), que foi projetado por David Cutler (ex Digital, de outros SOs PDP/RSX-11M e VAX/VMS e de compiladores VAX, PL/I e C);

- O projeto do NT atendeu a diversas plataformas de hardware de diferentes fabricantes, como DIGITAL (ALPHA AXP) e INTEL (PENTIUM), com duas versões: WINDOWS NT WORKSTATION (voltado para mercado de estações de trabalho, oferecendo um SO com alto grau de segurança e proteção) e WINDOWS NT SERVER (voltado para o mercado de servidores em geral, seja de arquivos, impressão, de comunicação, de processamento, de bancos de dados, em redes locais, apresentando uma alta interoperabilidade);

- 3.14.2 – CARACTERÍSTICAS

- SO de 32 bits, multitarefa, multithread, multiprocessamento simétrico (SMP) e que implementa gerência de memória virtual e oferece:

- Suporte múltiplas plataformas (INTEL e ALPHA);

- Espaço em disco de até 16 exabytes;- Gerência centralizada dos usuários;- Nível de segurança C2;- Contabilização de recursos e eventos;- Serviço de Acesso Remoto (RAS);- Suporte a aplicação MS-DOS, WIN16, WIN32,

OS/2 e POSIX;- Tolerância a falhas (RAID 0,1 e 5);- Convivência e suporte com redes (DEC

PATHWORKS, BANYAN VINES, MICROSOFT, IBM LAN MANAGER, IBM SNA, MS WINDOWS FOR WORKGROUPS, NOVELL NETWARE e redes TCP/IP);

- Suporte a múltiplos protocolos (NETBEUI, TCP/IP, NWLINK, AFP e DLC);

- Suporte a diversos clientes MS-DOS, MS-WINDOWS, WINDOWS FOR WORKGROUPS, WINDOWS 9X e 2000, WINDOWS ME, WINDOWS XP, WINDOWS NT WORKSTATION, MACINTOSH, OS/2 e NOVELL NETWARE);

- Suporte a múltiplos sistemas de arquivos (FAT, NTFS e CDFS);

- O WINDOWS NT trabalha com o conceito de domínio. Neste modelo, os serviços da rede, sua administração e segurança estão centralizados (SAM –SECURITY ACCOUNT MANAGER) em certas estações, que atuam como provedores de serviços (servidores) para outras estações da rede (clientes – que devem se logar na rede com seu username, password e domínio para acessar os seus direitos), constituindo o modelo cliente-servidor;

- 3.14.3 – ESTRUTURA DO SISTEMA

- Seu código na maior parte foi escrito em C, sendo que alguns módulos foram desenvolvidos em C++, ASSEMBLER. O código do sistema dependente do hardware foi isolado em uma biblioteca HAL (HARDWARE ABSTRACTION LAYER) garantindo uma facilidade muito grande de ser portado para diferentes plataformas;

- A arquitetura é baseada em objetos e dividida em duas partes: a NT PROTECTED SUBSYSTEMS que roda no modo usuário, serviços e aplicações através de uma system call (API – APLICATION PROGRAM

DOMÍNIO REDE_RH

ADMINISTRAÇÃO E SEGURANÇA

INTERFACE); e NT EXECUTIVE que permite acesso ao modo kernel através de interrupções e exceções, LPC – LOCAL PROCEDURE CALL, rotinas de tratamento TRAP e HANDLE;

- 3.14.4 – PROCESSOS

OBJETOSPROCESSOTHREADSEÇÃOARQUIVOPORTA

TOKEN ACESSOEVENTOSEMÁFORO

TEMPORIZADOR

DESCRIÇÃOAMBIENTE PARA EXECUÇÃO DE UMA APLICAÇÃO

IDENTIFICAÇÃO DO PROCESSOANÚNCIO DA OCORRÊNCIA DE EVENTOS

CONTADOR DE RECURSOS ALOCADOS POR UM PROCESSOCONTADOR DE TEMPO

UNIDADE DE EXECUÇÃO EM UM PROCESSOÁREA COMPARTILHADA DA MEMÓRIA

INSTÂNCIA DE UM BD OU DISPOSITIVOCAMINHA PARA TROCA DE MENSAGENS

ESTRUTURA DO SISTEMA

MODO USUÁRIOSUBSISTEMAPROTEGIDO(SERVIDORES)

APLICAÇÕES

EXECUTIVO

MODO KERNEL

PROCESSO DE LOGON

CLIENTE OS/2

CLIENTEWIN32

CLIENTE POSIX

SUBSISTEMAOS/2

SUBSISTEMA WIN32

SUBSISTEMA POSIX

SUBSISTEMA SEGURANÇA

SERVIÇOS DO SISTEMAGERENTE

DE OBJETOSGERENTE DE PROCESSOS

LOCAL PROC. CALL

GERENTE MEM.VIRTUAL GERENTE E/S

- SISTEMA DE ARQUIVOS- GERENTE DE CACHE- DEVICE DRIVERS- DRIVERS DE REDE

MONITOR DESEGURANÇA

KERNEL

HAL – HARDWARE ABSTRACTION LAYER

HARDWARE

TOKEN ACESSO

PROCESSOTABELA OBJETOS

ESTRUTURA DO PROCESSO

THREADHANDLE 1HANDLE 2

ESPAÇO DE ENDEREÇAMENTO VIRTUAL

- 3.14.5 – GERÊNCIA DO PROCESSADOR

- A gerência do processador do NT define a política de divisão de tempo da CPU entre os diversos threads, incluindo processos do usuário e do próprio sistema. O mecanismo de seleção do thread a ser executado é realizado por uma rotina do kernel denominada dispatcher;

- A política de escalonamento é implementada através de prioridades associadas aos threads (inicialmente ele recebe a prioridade do processo a

HANDLE 3 ARQUIVO

SEÇÃO

PROCESSO MULTITHREAD

PROCESSDCLIENTE

PROCESSDCLIENTE

PROCESSDCLIENTE

KERNEL

PROCESSDSERVIDOR

MODO USUÁRIO MODO KERNEL

ESTADOS E MUDANÇAS DE ESTADO

CRIAÇÃO DO THREAD CRIAÇÃO

TERMINADO

ESPERA

TRANSIÇÃO

PRONTO

STANDBY

EXECUÇÃO

REINICIALIZAÇÃO

SELECIONADO PARA

EXECUÇÃOTÉRMINO DA EXECUÇÃO

TROCA DE CONTEXTO

1

2 34

5

6

1 PREEMPÇÃO POR PRIORIDADE2 ESPERA POR RECURSO DO SISTEMA3 RECURSO DISPONÍVEL4 ESPERA POR UM EVENTO5 EVENTO OCORRIDO6 PREEMPÇÃO POR TEMPO/PRIORIDADE

ESTADO

PRONTOSTANDBYEXECUÇÃOESPERA

TRANSIÇÃOTERMINADO

DESCRIÇÃO

THREAD AGUARDANDO UMA CHANCE PARA SER EXECUTADO/ESPERANDO CPUTHREAD AGUARDANDO QUE TROCA DE CONTEXTO GANHE A CPU

PROCESSO SENDO EXECUTADO PELA CPUPROCESSO AGUARDANDO ALGUM EVENTO PARA RETORNAR ESTADO PRONTO

AGUARDA RECURSO DO SISTEMA PARA RETORNAR ESTADO PRONTOTHREAD ENCERRADO, PODENDO SER ELIMINADO OU NÃO

qual pertence, que pode ser alterada durante sua existência). O NT implementa 32 níveis de prioridades (0 a 15 – prioridade variável e 16 a 31 – prioridade de tempo real);

- Na faixa de prioridade variável um processo só deixa a CPU quando: do término de execução do thread, thread de maior prioridade (preempção por prioridade) dinâmica, solicitação de um evento ou recurso, término do quantum;

- Na faixa de tempo real um processo só deixa a CPU quando: do término de execução do thread, thread de maior prioridade (preempção por prioridade) base ou estática, solicitação de um evento ou recurso;

- 3.14.6 – GERÊNCIA DE MEMÓRIA

- O NT trabalha com o mecanismo de gerência de memória virtual através da técnica de paginação (mantém em memória física somente parte da memória virtual do processo em uso, fazendo que endereços reais e virtuais sejam divididos em páginas) e implementação do working set (limita o número de frames na memória principal entre os diversos processos ocasionando pelo menos uma operação de E/S, porque a página necessária não se encontra na memória principal naquele instante – page fault), para permitir um melhor compartilhamento dos recursos;

TEMPO REAL

PRIORIDADE VARIÁVEL

31

16

15

0

NÃO PAGINÁVEL

PAGINÁVEL

ENDEREÇAMENTO DIRETO

MEMÓRIA DO SISTEMA (2GB)

ESPAÇO DE ENDEREÇAMENTO VIRTUAL

- 3.14.7 – SISTEMA DE ARQUIVOS

- O NT suporta três tipos de sistemas de arquivos: CDFS (leitura em CD-ROM), FAT e NTFS;

PAGINÁVELMEMÓRIA DO USUÁRIO(2GB)

MAPEAMENTOTABELA

DIRETÓRIO

END.TABELA DE PÁGINAS

...

TABELA DE PÁGINA

...

ENDEREÇÓ DA PÁGINA

PÁGINA

...

DADO

DESLOCAMENTO NA TABELA DIRETÓRIO

DESLOCAMENTO NA TABELA DE

PÁGINAS

DESLOCAMENTO DENTRO DAS PÁGINAS

LISTA DE PÁGINAS LIVRES

EXECU-TÁVEL

ARQUIVODE PAGI-NAÇÃO

B

H

F

A E D

WORKING SET

G

CE

LISTA DE PÁGINAS MODIFICADAS

CARACTERÍSTICASIDENTIFICAÇÃO ARQUIVOS/DIRETÓRIOS

FAT NTFS255 255

- 3.14.8 – GERÊNCIA DE E/S

- O subsistema de E/S é a parte do executivo do NT responsável por receber solicitações de E/S dos processos e repassá-las aos diferentes tipos de dispositivos de E/S, como teclados, impressoras, terminais, discos, CD-ROM e mesmo a rede;

COMPONENTE

GERENTE DE E/S

SISTEMA DE ARQUIVOS

DRIVES DE REDE

TAMANHO MÁXIMO DE ARQUIVOSTAMANHO MÁXIMO DA PARTIÇÃO

NÍVEL DE SEGURANÇAESTRUTURA DE DIRETÓRIOS

PODE SER ACESSADO

4 GB 16 EB4 GB 16 EB

MÍNIMA MÁXIMA LISTA ENCADEADA ÁRVORE-B DOS,OS/2,WNT,W9X NT

DEVICE DRIVERS

GERENTE DE CACHE

DESCRIÇÃO

DEFINE COMO PEDIDOS E/S SÃO PASSADOS DEVICE DRIVES

DRIVES RESPONSÁVEIS PELA E/S NA REDE

DRIVES DE BAIXO NÍVEL QUE MANIPULAM O HARDWARE

MELHORA O DESEMPENHO DA OPERAÇÕES E/S

CADA SA (FAT,CDFS,NTFS) POSSUI O SEU DRIVE DE E/S

SUBSISTEMA DE E/S

SERVIÇOS DO SISTEMA

GERENTE DE E/S

MONITOR E TECLADO

IMPRESSORA DISCO

SISTEMA DE ARQUIVOS

DRIVERS REDEDEVICE DRIVERS

SUBSISTEMA DE E/SMODO USUÁRIO

MODO KERNEL