Systémový software Operační systémy

Transkript

1 Systémový software Operační systémy 1 1

2 Obsah Systémový software Operační systém Operační systémy pro mobilní zařízení Operační systémy pro osobní počítače Virtualizace 2 2

3 Systémový software Programové vybavení, které poskytuje rozhraní mezi uživatelem a počítačem, vykonává základní operace s pamětí, soubory a vstupně výstupními zařízeními Aplikační software využívá funkcí systémového programového vybavení Hlavním zástupcem je operační systém 3

4 Operační systém Operační systém (OS) je základní systémové programové vybavení počítače Jde o nejdůležitější systémový program v počítači Poskytuje rozhraní pro komunikaci uživatele s hardware Je zaveden do paměti počítače při jeho startu a zůstává v ní až do jeho vypnutí. 4

5 Interakce uživatele, OS a hardware Aplikační software Systémový software Hardware OS, překladače jazyka, komunikační programy, Procedury a funkce (API) Uživatelské rozhraní (menu, ikony, ) 5

6 Operační systém, aplikace a periférie Uživatel Aplikační software Zobrazuje data na displeji Přijímá vstup z klávesnice Operační systém Přijímá vstup od myši Ukládá soubory a adresáře Zasílá dokumenty k tisku Zdroje obrázků: office.com, tdp-ontrack.cz, thecontentwrangler.com 6

7 Charakteristika OS Hlavní funkce: 1. Řízení a správa technických prostředků (čas procesoru, přidělování paměti) 2. Řízení zpracování úloh (procesů) 3. Komunikace počítače a uživatele (uživatelské rozhraní, hlášení) 4. Správa dat (souborů) 5. Podpora bezpečnosti a spolehlivosti výpočetního systému (ochrana přístupu heslem, ochrana souborů přístupovými právy a atributy) 7

8 Zařízení embedded Rozdělení OS Bankomat, pračka, auto Mobilní Tablet, smartphone, Desktop PC, laptop Serverové Speciální 8

9 Mobilita Postupný odklon od desktopu Tvrdí se již několik let Dle pracovních činností Snaha o unifikaci Mobilní zařízení Nutno znát omezení a možnosti Dostupnost připojení Zpomaluje se morální zastarání 9

10 Úsporný hardware A méně výkonný Mobilita Tablet, smartphone, ultrabook, Nižší výkon, méně tepla, menší spotřeba i5 v laptopu je jiný než i5 v desktopu Omezená možnost konfigurace Omezení výměn komponent 10

11 Firmware Operační systém pro zařízení jako takové Omezená interakce s uživatelem Oživení součástí Pevný disk Fotoaparát Telefon Set-top-box Lze updatovat Komunikace s operačním systémem 11

12 BIOS Specializovaný firmware Základní software pokročilých zařízení Laptop, PC, Obsažen v základní desce Spolupráce s OS Nastavení hardware Přetaktování Konfigurace komponent Základní nastavení 12

13 API interface pro software Abstrakce hardware Není důležité, co je to za výrobce, reagují na standardizované pokyny Jednotné rozhraní Standardizovaná výměna dat Požadavek na otevření složky Nezáleží na médiu CD, USB disk, 13

14 Víceuživatelský Multitasking Moderní OS Více aplikací běží současně Více procesorových vláken Několik aplikací běží skutečně současně Možnost provozu na různých zařízeních Lokální x serverový 14

15 Komponenty OS Zavaděč Kernel jádro operačního systému Paměťový řadič přístup do operační paměti Souborový systém přístup k souborům Ovladače k zařízením Moduly další funkce volitelné Rozhraní komunikace s uživatelem 15

16 Zavaděč Subsystém OS Po startu zařízení natahuje a spouští jednotlivé součásti OS Uložen v MBR (master boot record) pevného disku, nebo ve specifikované oblasti NTLDR Windows BootCamp OS X LILO, Grub Linux 16

17 Kernel Jádro systému Po nastartování systému je umístěno v paměti Řízení všeho (procesy, zdroje, paměti, periferie,...) Privilegovaný a uživatelský režim Bezpečnostní opatření před škodlivým kódem Liší se svým pojetím: - Mikrojádro další funkcionality řeší moduly - Monolit vše v jednom - Hybridní - mezityp 17

18 Řízení procesů Jakýkoliv spuštěný program se stane procesem Jeden program může mít i více procesů vícevláknové zpracování Kernel každému procesu přidělí Určitý objem paměti Přístup k procesoru Další zdroje Přepíná jednotlivé procesy zdánlivý souběh Strom procesů - Rodič potomek potomek 18

19 Přerušení Signál po události Procesor přeruší prováděnou operaci Vykoná instrukce související s přerušením Pokračuje v práci např. připojení flash disku Velmi rychlé přepínání procesů Časové sloty Dle potřeby 19

20 Řízení paměti Řídí kernel Virtuální paměť Součet fyzické a virtuální paměti Např. 4GB RAM + 6GB virtuální na HDD = 10GB Swap - odkládací soubor na disku Umožňuje běh i v případě, že by fyzická paměť nestačila Využití při nedostatku fyzické (RAM) paměti Násobně pomalejší přístup na disk (HDD) 20

21 Virtuální paměť 21

22 Přístup k souborům Obsluha souborových systémů práce se soubory Zajištění ochrany dat I při výpadku elektřiny přerušení zápisu Chyba systému Využití disku 22

23 Souborový systém Jak zapsat soubory na médium Jak adresovat soubory Jak data mazat Cesta k souboru Organizace disků - připojení Nezávislost na médiu Metadata a data Příkaz smazat mažou se pouze metadata Riziko 23

24 Fragmentace dat - hard disk Čtení z nefragmentovaného souboru Čtení z fragmentovaného souboru 24

25 Přístup uživatelů Práva k činnostem Read Write Execute All speciální Velmi důležité správné nastavení (ve firmách) Klíčová složka zabezpečení dat Online či sdílné zdroje 25

26 Výmaz dat Kritická funkce Prodej zařízení - bezpečnost Harddisk (HDD) Mažou se metadata Data zůstávají a lze je obnovit Vymazání až po 5ti násobném přepisu náhodnými daty SSD disky mazání průběžně - v jedné buňce části více souborů 26

27 Nejčastější souborové systémy Windows FAT exfat Mac HFS+ Linux Ext 4 BTRFS 27

28 FAT Původní filesystem Microsoftu Dnes na USB discích a paměťových kartách FAT znaků, maximální velikost 4GB, maximální velikost oddílu 8TB Vysoká fragmentace Nulové řízení přístupu Bez řízení přístupu Rychlý 28

29 NTFS Současný Microsoft Moderní systém (byť původ 1980 J) Byť již několikrát nahrazovaný Žurnálování ochrana před výpadkem Data zapisována do nového souboru starý po úspěchu vymazán Přístupová práva Komprese na úrovni souborového systému Šifrování Dlouhá jména 255 znaků Změna velikosti za běhu Diskové kvóty Fragmentace od Win8 1x týdně automatická defragmentace 29

30 Brtfs Nový systém pro Linux Moderní Load balancing, komprese Snapshot vytváření bodů obnovy Klonování souborů Změnový management Deduplikace Bez písmen pro disky Bez fragmentace Self healing v případě selhání 30

31 Standard pro Linux Ext4 Žurnálování, komprese Indexování Obtížná obnova smazaných souborů Nepotřebuje písmena, připojení disku jako adresáře Stabilní a výkonný Online defragmentace 31

32 HFS+ Souborový systém pro OS X Začíná zastarávat Stabilita a výkon Chybí Snapshoty Časová razítka Konkurenční přístup 32

33 Uživatelské rozhraní Graphical User Interface (GUI) To, co vidí uživatel A podle čeho hodnotí kvalitu Ovládání myší nebo dotykem Na PC a laptopech se od dotyku ustupuje Rozdělení Windows + OS X propracované Linux možnost volby Lightweight, Eye Candy 33

34 Textové uživatelské rozhraní Uživatel komunikuje přes příkazový interpret (např. C:\>_) Předem definované příkazy (řádově desítky), např. cd, dir, ren, del, 34 34

35 Linuxový shell 37

36 GUI před více než 25 lety - Windows 3.11 Zdroj obrázku: microsoft.com 38

37 OS/2 39

38 Pracovní plocha Hlavní rysy Případně několik nově i ve Win 10 Ukazatel Okno Ikony Menu Tlačítka 40

39 Windows 7 Zdroj obrázku: microsoft.com 41

40 Windows 8 Zdroj obrázku: microsoft.com 42

41 Windows 10 Zdroj obrázku: microsoft.com 43

42 OS X (Apple) Zdroj obrázku: apple.com 44

43 Linux (KDE) 45

44 LXDE 46

45 Mobilní OS Operační systém optimalizovaný na přenosná zařízení Primárně s dotykovým displejem bez klávesnice Nízká spotřeba energie Mobilní procesory ARM Tegra... Zdroj obrázku: hippestphone.com 47

46 Mobilní OS dle podílu na trhu (globálně) Stav k 10/2016 Zdroj : gs.statcounter.com 48

47 Mobilní OS dle podílu na trhu (ČR) Stav k 10/2016 Zdroj : gs.statcounter.com 49

48 Android Nejpoužívanější mobilní OS Pod Google.com Smartphone, navigace, televize Základem je Linux Google Play aplikace Open Hand Set Alliance Aktuálně Android 6.0 Marshmallow Zdroj obrázku: google.com 50

49 Open Hand Set Alliance Google, LG, Intel, Motorola, nvidia, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, Otevřený standard Výhoda pouze úpravy pro dané zařízení Úspora Vykrytí nástupu ios Hrozba patentových sporů Zdroj obrázku: openhandsetalliance.com 51

50 Distribuce aplikací a médií Přes milion aplikací Standardy Android Snaha o detekci malware Možnost placených a free aplikací Šablony s přístupy Soukromí 52

51 Google Play 53 Zdroj: play.google.com 53

52 ios Aktuálně verze Sierra Mobilní Mac OS X Unix + NextStep Dotykové ovládání Revoluce v mobilních OS Pevná vazba na hardware Stabilita Bezpečnost Zdroj obrázku: apple.com 54

53 App Store Distribuce obsahu a aplikací pro ios Stejně tak pro desktopový ios Multimédia přes itunes Store Přes milion aplikací Konkurence s Google Play Zdroj obrázku: en.wikipedia.org 55

54 Jednotný vzhled a funkčnost napříč platformami Vybraní výrobci Dlaždicové uživatelské rozhraní Metro Provázanost na služby Microsoftu Bing, Office 365, Zdroj obrázku: en.wikipedia.org, Reuters, 56

55 Windows 10 Mobile Dostupnost na podzim 2015 První verze pro zařízení Nokia Lumia Slíbena podpora pro další zařízení Pokračování unifikace platformy Windows napříč zařízeními Zdroj obrázku: en.wikipedia.org/wiki/windows_10_mobile, copyright: Microsoft 57

56 Microsoft App Store Původně Windows Marketplace Spuštěno s Windows 8 (2012) Nyní také tradiční desktopové aplikace pro Windows Reakce na trend konkurenčních platforem (Android, ios) Změna filozofie poskytování aplikací (Windows 10) Zdroj obrázku: en.wikipedia.org 58

57 Do roku 2010 nejoblíbenější mobilní OS (Nokia, Samsung, Motorola, Sony Ericsson) Exkluzivně pro ARM procesory Nokia změnila platformu na Windows (od 2011) Zanikl Zdroj obrázku: en.wikipedia.org 59

58 Blackberry Ltd. Proprietární OS (součást hardware řešení) Server handheld řešení Nativní podpora poštovních služeb (žádané pro firemní komunikaci) Bezdrátové spojení a synchronizace s MS Exchange, Lotus Domino a Novell GroupWise zajišťuje BlackBerry Enterprise Server Blackberry smartphone a tablet Anglie vytlačení SMS zpráv, Twitteru a FB Zdroj obrázku: en.wikipedia.org 60

59 OS pro stolní počítače a laptopy Operační systémy jsou nejvíce vidět na desktopu Základem by měl být spokojený uživatel Problémem je bezpečnost a jednoduchost správy systému Majoritní podíl rodiny Windows 61

60 Desktopové OS dle podílu na trhu (globálně) Stav k 10/2016 Zdroj : gs.statcounter.com 62

61 Desktopové OS dle podílu na trhu (ČR) Stav k 10/2016 Zdroj : gs.statcounter.com 63

62 Windows XP NT 5.1 Vydání 2002 Z hlediska uživatele největší změna je GUI Zatím ještě stále třetí (!) nejpoužívanější OS, ale podíl klesá Konec oficiální podpory od Microsoftu nejsou již aktualizace! Zdroj obrázku: msdn.microsoft.com 64

63 Windows 7 NT 6.1 Nejpoužívanější operační systém od Microsoftu Zrychlení systému Zvýšení stability Odladění kódu Nejpoužívanější OS na desktopu (stav k 10/2016) Zdroj obrázku: microsoft.com 65

64 Avizovaná revoluce Očekávání s obavami Masivní podpora cloud procesů Část dat a systému bude online přístupná na serverech Pronájem aplikací na určité období Změna GUI Směřování na tablety a dotykové displeje Zmizelo tlačítko start Vráceno W8.1 5 edicí Zdroje obrázků: en.wikipedia.org, microsoft.com 66

65 Windows 10 Nový koncept Návrat k původnímu ovládání Rozšířená nabídka Start Vnější dojem Windows 8 upravené Drobná inspirace jinde OS X Přepínání aplikací Linux Virtuální plochy Zdroj obrázku: en.wikipedia.org/wiki/windows_10 67

66 OS X Výhradně pro osobní počítače Apple (Mac a Macbook) Po Windows nejpoužívanější systém na desktopech Základem je NextStep a UNIX Unifikace napříč zařízeními (ios) Dnes druhý nejpoužívanější systém na desktopech iclouddrive Propojení s iphone Appstore Hlasové ovládání Siri (verze Sierra) Zdroj obrázku: 68

67 Linux Není to název OS, ale jádra OS Distribuce doplnění jádra o aplikace a moduly Velké množství distribucí Maximální přizpůsobitelnost Virtuální plochy Výběr z mnoha GUI Celková rozmanitost Silná pozice na serverech Na desktopech zanedbatelný podíl 69

68 Linuxové distribuce User friendly Ubuntu nejlepší podpora hardware Mandriva Fedora Advanced Debian zejména servery Arch Hardcore Slackware Gentoo kompilace na míru 70

69 Virtualizace Vytváření virtuálních počítačů Výkonný server Virtualizační nástroj zajišťuje vytvoření virtuálního hardware Použití přišlo s výkonnými počítači Dnes velmi oblíbené Technologie původem z 60tých let 71

70 Virtualizace Virtuální paměť (rozšíření RAM, volné místo na disku, swapovací soubory) Virtuální stroj Pro DOSové programy event. programy napsané pro jiný systém, než ten který je právě spuštěn (je třeba tzv. emulátor API, Application Programming Interface, nahrazuje funkčnost příslušného operačního systému) Virtuální stroj je v software, který vytváří virtuální prostředí konkrétního operačního systému, ve kterém uživatel může spouštět svoje aplikace (např. na stroji s OS Windows lze spustit OS Unix a v něm pracovat). Virtualizační nástroj software pro tvorbu virtuálních počítačů 72 72

71 Výhody virtualizace Omezení bezpečnostních rizik Oddělení běhu serverů databáze, web, Využití výkonu serverů pro nízkozátěžové aplikační servery Mail, tftp, souborový server Možno redukovat výrazně počet fyzických počítačů příklad: - Původní stav cca 40 serverů - Spotřeba elektrické energie v hodnotě 1 mil Kč - Nový stav 7 serverů, úspora Kč - Snadnější správa - Migrace přesun pouze obrazů virtuálních systémů na nový stroj - Bez prodlení, snadné zálohování celého systému 73

72 Nevýhody Vyšší náročnost na hardware Virtualizační nástroj spotřebovává výkon i pro sebe Dobrá bezpečnostní strategie je nezbytná Riziko po ovládnutí jednoho virtualizovaného prostředí pro ostatní Zvýšení škod při výpadku hardware 74

73 3 OS v jediném PC - ukázka Linux Fedora 7 Windows XP Windows Vista 75 75