System operacyjny — mózg między sprzętem a użytkownikiem

System operacyjny (system sterujący) to program, który uruchamia się, gdy włączysz maszynę, i steruje wszystkim innym. Rozdziela zasoby maszyny — procesor, pamięć, magazyn i urządzenia — między działające programy i daje użytkownikowi i programom wspólne, przewidywalne podstawy do pracy. Bez systemu operacyjnego każdy program musiałby sam rozmawiać bezpośrednio ze sprzętem.

Serce systemu operacyjnego nazywa się jądro. Działa z pełnymi uprawnieniami i ma bezpośredni dostęp do sprzętu. Zwykłe programy działają w przestrzeni użytkownika z mniejszą liczbą uprawnień i muszą prosić jądro o wykonanie wrażliwych operacji poprzez wywołania systemowe. Ten podział chroni system: program, który ulegnie awarii lub zachowuje się nieprawidłowo, nie może bez dalszych rozliczeń poruszyć reszty maszyny.

Uruchomiony program jest nazywany procesem. System operacyjny przełącza się wiele razy na sekundę między procesami, więc wygląda na to, że wszystko działa jednocześnie. Każdy proces otrzymuje przydzielony fragment pamięci, którą nie może przekroczyć. Gdy pamięć zaczyna brakować, części mogą być tymczasowo przenoszone do magazynu. Jeśli rozumiesz różnicę między procesem, który zużywa dużo czasu procesora i który czeka na magazyn lub sieć, możesz znacznie lepiej wskazać, co sprawia, że maszyna jest wolna.

System plików organizuje dane w foldery i pliki i śledzi, gdzie fizycznie znajdują się na urządzeniu pamięci. Każdy plik i folder ma uprawnienia, które określają, kto może je czytać, pisać i uruchamiać. Uprawnienia są kamieniem węgielnym bezpieczeństwa: użytkownik powinien tylko mieć dostęp do tego, czego wymaga zadanie.

• 01Jądro: uruchamiane z pełnymi uprawnieniami i kontroluje sprzęt
• 02Proces: uruchomiony program z własnym przydzielonym obszarem pamięci
• 03System plików: organizuje dane w folderach i plikach
• 04Prawa: kontrolują kto może czytać, pisać i jeździć
• 05Sterownik: tłumaczy między systemem operacyjnym a konkretnym urządzeniem

Gdy maszyna jest wolna, zawiesza się lub brakuje jej miejsca, odpowiedź prawie zawsze leży w świecie systemu operacyjnego: proces zużywa za wiele, pamięć jest pełna, magazyn wkrótce się zapełni lub uszkodzony sterownik. Jeśli wiesz, gdzie system operacyjny pokazuje te informacje, możesz celowo poszukać przyczyny zamiast zgadywać.

“Nie musisz znać każdego systemu sterowania na pamięć. Ale jeśli rozumiesz procesy, pamięć, przechowywanie i uprawnienia, możesz poruszać się po nich wszystkich.”

— Podstawowa reguła w administracji systemów