Das Betriebssystem — das Gehirn zwischen Hardware und Benutzer
Was ein Betriebssystem tut und warum du seinen Aufbau kennen musst
Einleitung
Ein Betriebssystem ist das Programm, das startet, wenn der Rechner eingeschaltet wird, und das alles andere steuert. Es verteilt die Ressourcen des Rechners — Prozessor, Arbeitsspeicher, Datenträger und Geräte — auf die laufenden Programme und gibt dem Benutzer und den Programmen eine gemeinsame, vorhersehbare Grundlage zum Arbeiten. Ohne ein Betriebssystem müsste jedes einzelne Programm selbst direkt mit der Hardware sprechen.
Der Kernel und der User Space
Das Herz eines Betriebssystems heißt Kernel. Er läuft mit vollen Rechten und hat direkten Zugriff auf die Hardware. Gewöhnliche Programme laufen im Benutzerbereich mit weniger Rechten und müssen den Kernel über Systemaufrufe bitten, sensible Handlungen auszuführen. Diese Trennung schützt das System: Ein Programm, das abstürzt oder sich falsch verhält, kann den Rest der Maschine nicht ohne Weiteres mitreißen.
Prozesse und Speicher
Ein laufendes Programm nennt man einen Prozess. Das Betriebssystem wechselt viele Male pro Sekunde zwischen den Prozessen, sodass es aussieht, als liefe alles gleichzeitig. Jeder Prozess bekommt einen Speicherbereich zugewiesen, außerhalb dessen er nicht schreiben darf. Wird der Speicher knapp, können Teile vorübergehend auf den Datenträger ausgelagert werden. Verstehst du den Unterschied zwischen einem Prozess, der viel Prozessorzeit verbraucht, und einem, der auf Datenträger oder Netzwerk wartet, kannst du weit besser bestimmen, was einen Rechner langsam macht.
Dateisystem und Berechtigungen
Das Dateisystem organisiert Daten in Ordnern und Dateien und behält den Überblick darüber, wo sie physisch auf dem Speicher liegen. Jede Datei und jeder Ordner hat Berechtigungen, die bestimmen, wer sie lesen, schreiben und ausführen darf. Berechtigungen sind ein Eckpfeiler der Sicherheit: Ein Benutzer soll nur das erreichen können, was die Aufgabe erfordert.
- 01Kernel: läuft mit vollen Rechten und steuert die Hardware
- 02Prozess: ein laufendes Programm mit eigenem zugewiesenem Speicherbereich
- 03Dateisystem: organisiert Daten in Ordnern und Dateien
- 04Rechte: bestimmen, wer lesen, schreiben und ausführen darf
- 05Treiber: übersetzt zwischen Betriebssystem und einem bestimmten Gerät
Warum es im Betrieb wichtig ist
Wenn eine Maschine langsam ist, hängt oder keinen Platz mehr hat, liegt die Antwort fast immer in der Welt des Betriebssystems: ein Prozess, der zu viel verbraucht, ein voller Arbeitsspeicher, ein Datenträger, der allmählich voll wird, oder ein fehlerhafter Treiber. Weißt du, wo das Betriebssystem diese Informationen anzeigt, kannst du gezielt nach der Ursache suchen, statt zu raten.
“Du musst nicht jedes Betriebssystem auswendig können. Aber wenn du Prozesse, Speicher, Datenträger und Rechte verstehst, findest du dich in allen zurecht.”
— Fachliche Grundregel in der Systemadministration