Зверева О.М. Операционные системы. Часть 1: Семейство операционных систем Windows 2000. Загрузка системы. Конфигурирование. Системный реестр

Подождите немного. Документ загружается.

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Часть 1

СЕМЕЙСТВО ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ WINDOWS 2000.

ЗАГРУЗКА СИСТЕМЫ. КОНФИГУРИРОВАНИЕ.

СИСТЕМНЫЙ РЕЕСТР

Для студентов всех форм обучения

Специальности:

220200 – Автоматизированные системы обработки информации

и управления

220100- Вычислительные машины, комплексы, сети и системы

071900 – Информационные системы и технологии

Екатеринбург 2004

УДК 681.3.06

Составитель О.М. Зверева

Научный редактор д-р техн. наук Л.Г. Доросинский

Операционные системы. Ч.1: Семейство операционных систем

Windows 2000. Загрузка системы. Конфигурирование. Системный

реестр. / О.М. Зверева., 2004, 95 с.

В работе приведено краткое описание семейства систем

Windows 2000. Более подробно описан вариант этой системы для

локальной рабочей станции – Windows 2000 Professional. Описан процесс

загрузки системы, ее конфигурирования и рассмотрен один из основных

структурных компонентов – реестр. Рассмотрен один из аспектов

обеспечения безопасности в системе Windows 2000 – применение

шифрующей файловой системы.

Библиогр . 3 назв. Табл. 9. Рис. 21.

Подготовлено кафедрой «Автоматизированные системы

управления»

1. СЕМЕЙСТВО ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ WINDOWS 2000

В семейство Windows 2000 входят четыре продукта:

• Windows 2000 Professional;

• Windows 2000 Server;

• Windows 2000 Advanced Server;

• Windows 2000 Datacenter Server.

Все продукты Windows 2000 имеют логотип «На основе

технологии NT» (Built on NT Technology), поскольку они являются

«наследниками» операционных систем Windows NT (3.xx и 4.0).

Локализованы (т.е. имеют русский интерфейс) только 2 продукта:

Windows 2000 Professional и Windows 2000 Server.

Дадим краткое описание этих систем: назначение, особенности и

возможности каждого из

перечисленных выше продуктов.

Windows 2000 Professional

Система Windows 2000 Professional предназначена для

настольных и мобильных компьютеров в организации любого масштаба и

должна заменить Windows 95/98 в качестве стандартной платформы для

деловых приложений. В процессе проектирования Windows 2000

Professional преследовались следующие цели:

• Упростить работу с системой (для этого используется привычный, но

существенно модернизированный интерфейс Windows, в который ин-

тегрированы новые возможности).

•

Сохранить традиционные достоинства систем Windows NT (надеж-

ность, производительность и безопасность).

• Перенести в систему лучшие качества Windows 98 (в том числе обес-

печить поддержку большого количества устройств и технологию Plug

and Play).

• Создать легко конфигурируемую настольную систему, позволившую

снизить общую стоимость владения (Total Cost of Ownership, TCO)

(для этого обеспечивается возможность централизованного управле-

ния системой и приложениями, а также

удаленная инсталляция систе-

мы).

Серверные продукты семейства Windows 2000

Windows 2000 Server

Windows 2000 Server – многофункциональная операционная

система, обеспечивающая функции сервера файлов и печати, сервера

приложений, веб-сервера и коммуникационного сервера. Новая система

по сравнению с предыдущими обеспечивает большую надежность,

быстродействие и легкость управления. Что еще важнее – в Windows 2000

Server имеется большой набор распределенных служб, построенных на

базе Active Directory – многоцелевого, масштабируемого каталога,

созданного

с использованием Интернет-технологий и полностью

интегрированного с системой. Active Directory значительно упрощает

администрирование систем и поиск ресурсов в корпоративной сети.

Многочисленные Интернет –службы, входящие в состав Windows

2000 Server, позволяют организациям широко использовать Интернет-

технологии – создавать сложные веб-приложения и службы

распространения потоковой информации (аудио, видео и т.п.), а также

строить интрасети на

базе Windows 2000 Server.

Windows 2000 Advanced Server

Windows 2000 Advanced Server - более мощная по сравнению с

Windows 2000 Server серверная операционная система, обеспечивает

возможность создания высоконадежных, масштабируемых кластерных

систем.

В общем случае кластером называется группа независимых

систем, работающих как единое целое. Клиент взаимодействует с

кластером как с одним сервером. Кластеры используются как для

повышения доступности, так и для наращиваемости.

Доступность. Когда система

, входящая в кластер выходит из

строя, программное обеспечение кластера распределяет работу,

выполнявшуюся этой системой, между другими системами кластера.

Наращиваемость. Когда общая загрузка достигает предела

возможностей систем, составляющих кластер, последний можно

нарастить, добавив дополнительную систему. Ранее для этого

пользователи вынуждены были приобретать дорогостоящие компьютеры,

позволяющие устанавливать дополнительные процессоры, диски и

память

. Кластеры позволяют увеличивать производительность, просто

добавляя новые системы по мере необходимости.

Система Windows 2000 Advanced Server является эффективным

решением для построения баз данных с высокой интенсивностью

запросов, обеспечивая высокую производительность, надежность и

возможность распределения сетевой нагрузки и загрузки компьютерных

систем.

Среди ключевых особенностей Windows 2000 Advanced Server

можно отметить следующие:

• Корпоративная архитектура памяти (Enterprise Memory Architecture,

EMA). Большая физическая память может существенно ускорить об-

работку информации.

• Улучшенная масштабируемость многопроцессорной симметричной

обработки (Symmetric Multiprocessing. SMP). Модернизированный

код, поддерживающий SMP, обеспечивает более линейное возраста-

ние производительности при увеличении числа процессоров.

• Кластеризация с высокой готовностью. Эта служба позволяет объе-

динять в кластер два сервера с общим числом процессоров до 64. Не-

обязательно, чтобы серверы были одной мощности или конфигура-

ции.

• Высокопроизводительная сортировка. Windows 2000 Advanced Server

позволяет оптимизировать работу стандартных

программ сортировки

на больших наборах данных. Такая сортировка обычно используется

при загрузке информации в хранилища данных, при подготовке боль-

ших отчетов или пакетной обработке данных.

Следует отметить, что для использования Windows 2000 Advanced

Server должны быть действительно веские причины – например, наличие

многопроцессорной системы (более 4 процесоров), кластера или

необходимость распределения сетевой нагрузки. Иначе использование

этой

системы нецелесообразно, так как других преимуществ по сравнению

с Windows 2000 Server у нее нет.

Windows 2000 Datacenter Server

Windows 2000 Datacenter Server – это наиболее мощная и

функционально полная серверная операционная система из всех, когда-

либо предлагавшихся компанией Microsoft. Стандартными службами этой

системы, как и Windows 2000 Advanced Server, являются службы

кластеризации и балансировки нагрузки. Кроме тог, Windows 2000

Datacenter Server оптимизирована для больших хранилищ данных (data

warehouse), эконометрического

анализа, крупномасштабного научного и

инженерного моделирования, оперативной обработки транзакций,

многосерверных и больших программистских и веб-проектов.

2. ЗАГРУЗКА ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Пользователю, который «включил компьютер, но ничего не

работает», обычно не до смеха, особенно если он не может

самостоятельно выяснить, что случилось, и устранить неполадку.

Посмотрим на вещи реально: поскольку проблемы с загрузкой возможны

при работе с любой ОС, то и Windows 2000 не является исключением из

общего правила.

Несмотря на изменение названия (Windows 2000 вместо

Windows NT 5.0), эта операционная система базируется на технологии NT

(этот факт отражен в заставке, появляющейся при запуске систем).

Именно по этой причине в процессе загрузки Windows 2000 могут

возникать некоторые проблемы, с которыми сталкивались ранее

пользователи ОС Windows NT. Тем не менее, стоит порадовать

пользователей и хорошими новостями: система действительно стала

надежнее

, стабильнее и, кроме того, в ее состав добавлены новые средства

устранения как проблем с загрукой, так и других неполадок.

Грамотный пользователь не должен пугаться, услышав слова

«boot-сектор», «главная загрузочная запись», «POST» и т.п. Чтобы по

возможности быстро и с минимальными потерями выйти из ситуации, при

которой возникают проблемы с загрузкой

Windows 2000, необходимо

знать, как происходит процесс загрузки, от момента включения

компьютера и до регистрации пользователя в системе.

Запуск систем Windows 2000

Процессы, происходящие при успешном запуске компьютера,

работающего под управлением Windows 2000, перечислены ниже:

• самотестирование при включении (Power-On Self-Test, POST);

• инициализация при запуске (Initial startup process);

• работа загрузчика (Boot loader process);

− выбор операционной системы;

− опознание аппаратных средств;

− выбор

конфигурации;

• загрузка ядра;

− инициализация ядра;

• регистрация пользователя.

Процесс запуска начинается, когда пользователь выполняет одно

из следующих действий:

• Включает компьютер (который ранее был выключен)

• Выполняет перезагрузку компьютера, выбрав опцию Завершение

работы (Shutdown) в диалоговом окне Вход в Windows (Enter Pass-

word) или опцию Перезагрузка (Restart) в диалоговом окне Заверше-

ние работы в Windows (Shut Down Windows )

К моменту регистрации пользователя в системе компьютер уже

завершает загрузку Windows 2000 и большую часть процесса

инициализации. Однако полностью все процессы будут завершены только

после успешной регистрации

пользователя в системе.

Условия успешной загрузки Windows 2000

Чтобы система Windows 2000 начала загружаться, необходимо

соблюдение следующих условий:

• корректная инициализация аппаратных средств компьютера;

• наличие всех файлов, необходимых для загрузки системы.

Самотестирование при включении

При включении питания или перезагрузке компьютер проходит

стадию самотестирования (bootstrapping) аппаратных средств при

включении питания (так называемую процедуру POST, Power-On Self-

test). В это

время компьютер работает под управлением базовой системы

ввода/вывода (Basic Input/Output System, BIOS). При возникновении

проблем с аппаратными средствами или настройками уже на стадии РОST

компьютер сигнализирует об этом серией звуковых сигналов. На этот

случай следует иметь под рукой сопроводительную документацию,

полученную от поставщика в комплекте с вашим компьютером.

Файлы, необходимые для запуска системы

Успешное завершение процедуры РОБТ свидетельствует о

корректной инициализации аппаратных средств компьютера. Теперь для

запуска операционной системы требуется присутствие всех нужных

файлов. Процедура запуска системы закончится неудачей, если хотя бы

один из файлов, необходимых для ее загрузки, не будет найден или

окажется поврежденным. Файлы, необходимые для успешного запуска

Windows 2000, перечислены в табл. 1.

Файлы, необходимые для запуска Windows 2000

Таблица 1

Файл Местоположение

NTLDR Корневой каталог загрузочного диска

Boot.ini Корневой каталог загрузочного диска

Окончание табл.1

Bootsect.dos (только в системах с

двойной загрузкой, где в качестве

альтернативной ОС используется

MS-DOS, Windows 3.xx или

Windows 9х, этот файл необходим

для загрузки альтернативной ОС)

Корневой каталог загрузочного диска

Ntdetect.com Корневой каталог загрузочного диска

Ntbootdd.sys Корневой каталог загрузочного диска

Ntoskrnl.exe %SystemRoot%\System32

Hal.dll %SystemRoot%\System32

Раздел реестра SYSTEM %SystemRoot%\System32\Config

Драйверы устройств %SystemRoot%\System32\Drivers

Инициализация при запуске

После успешного завершения процедуры РОST начинается

процесс инициализации при запуске: на компьютерах х86 системная BIOS

ищет и загружает в память загрузочный сектор (boot sector), инструкции

которого за тем загружают в файл NTLDR.

После завершения тестов РОST на компьютере х86 системная

BIOS пытается обнаружить загрузочный диск. Порядок поиска

загрузочного диска (флоппи-дисководы, жесткие IDE-

и SCSI-диски,

устройства СD-ROM) задается ВIOS. Современные ВIOS позволяют

пользователю переконфигурировать этот порядок, называемый

последовательностью загрузки (boot sequence). Подробную информацию

о редактировании последовательности загрузки можно найти в

сопроводительной документации к вашему компьютеру. Если при этом

дисковод А: включен в последовательность загрузки первым и в нем

находится дискета, ВIOS попытается использовать эту дискету

в качестве

загрузочной. Если дискеты в дисководе нет, ВIOS проверяет первый

жесткий диск, который к этому времени уже инициализировался. Для

запуска огромное значение имеет первый сектор жесткого диска, который

содержит главную загрузочную запись (Master Boot Record, МВR) и

таблицу разделов (partition table).

Системная ВIOS считывает главную загрузочную запись и

загружает ее в память, а затем

передает ей управление. Код,

содержащийся в главной загрузочной записи, сканирует таблицу разделов

в поисках активного раздела. Найдя активный раздел, МВR загружает в

память его нулевой сектор и исполняет код, содержащийся в этом секторе.

Сектор 0 на активном разделе, так называемый загрузочный сектор

раздела (partition boot sector), содержит загрузочный код операционной

системы. Этот код и осуществляет запуск операционной системы по

способу, определенному данной операционной системой.

Чтобы успешно выполнить загрузку Windows 2000 с дискеты,

нужно, чтобы ее первым сектором был загрузочный сектор раздела. Кроме

того, на этой дискете должны присутствовать все файлы, необходимые

для загрузки Windows 2000. Более подробную информацию об

изготовлении загрузочных дискет приведем позже

Если на первом жестком диске нет активного раздела, главная

загрузочная запись отобразит одно из следующих сообщений об ошибках:

• Invalid partition table (Неверная таблица разделов)

• Error loading operating system (Ошибка загрузки операционной систе-

мы)

• Missing operating system (Отсутствует операционная система)

Как правило, главная загрузочная запись не зависит от

конкретной операционной системы. Например, на компьютерах х86

одна

и та же главная загрузочная запись служит для запуска Windows NТ/2000,

Windows 9х, а также комбинации МS-DOS 3.xх. Что касается

загрузочного сектора раздела, то он зависит как от операционной системы,

так и от используемой файловой системы. На компьютерах х86

загрузочный сектор раздела системы Windows 2000 отвечает за

выполнение следующих действий:

• Распознавание используемой

файловой системы и ее применение для

поиска загрузчика операционной системы (NTLDR) в корневом ката-

логе системного раздела. В томах .FАТ структура данных, называемая

загрузочным сектором раздела, действительно имеет длину в 1 сектор

физической разметки диска. В томах FАТ32 эта структура занимает

уже 2 сектора физической разметки диска, поскольку загрузочный код

занимает более 512 байт. В

томах NTFS загрузочный сектор раздела

может занимать до 16 секторов, причем дополнительные секторы мо-

гут содержать код файловой системы, необходимой для поиска

NTLDR.

• Нахождение загрузчика операционной системы NTLDR и его загрузка

в память.

• Начало исполнения кода самозагрузки.

На компьютерах х86 системный раздел должен находиться на

первом физическом жестком диске. Загрузочный раздел (который

содержит системные файлы операционной системы Windows NT/2000)

может совпадать с системным разделом, но может находиться и в другом

разделе того же жесткого диска или даже на другом жестком диске.

Если в дисководе А: имеется дискета, BIOS загрузит в память

первый сектор этой дискеты. Если дискета является системной, то ее

первый сектор представляет собой загрузочный сектор раздела (Partition

Boot Sector). Если дискета не является загрузочной и отформатирована

под управлением МS-DOS или Windows 9х, то вы увидите на экране

следующее сообщение об ошибке:

Non-System disk or disk error

Replace and press any key when ready

Если же

дискета не загрузочная и отформатирована в Windows

NТ/2000, то сообщение будет таким:

Ntldr is missing

Press any key to restart

Работа загрузчика

Загрузчик (boot loader) позволяет выбрать операционную систему,

которую требуется запустить, и загружает файлы операционной системы

из загрузочного раздела. В системах на базе процессоров х86 и системах

на базе RISC-процессоров загрузчик работает по-разному. Общие задачи,

выполняемые на данном

этапе, сводятся к установке 32-разрядной модели

памяти с линейной адресацией (flat addressing), сбору данных об

аппаратной конфигурации, построению ее описания в памяти и передаче

указателя на это описание в блок загрузчика. После этого NTLDR (для

платформ х86) или OSLOADER (для платформ RISC) загружает образ

ядра, НАL и драйверы для устройств и файловой системы тома, с

которого

производится загрузка системы. Помимо всего прочего, на данном этапе

производится также и загрузка некоторых драйверов, для которых равен

нулю параметр реестра Start, расположенный в следующем разделе

реестра:

НКЕY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Se

rviceName

здесь ServiceName представляет собой имя службы (сервиса),

например:

НКЕY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\at

api

Примечание. Важность системного реестра невозможно

переоценить, т. к. уже на

данном этапе (работа загрузчика) он становится

необходимым для загрузки системы. Если раздел (hive- с англ. «улей»)

System, необходимый в том числе и для загрузки драйверов, не будет