Notas de Aula - MAC 449/5755 - Sistemas Operacionais Distribuídos

Aula 1 - 13/08/2003

• O que é um sistema operacional?
• O que é um sistema operacional distribuído?
• existe uma gama de possibilidades, desde um sistema centralizado com algum mecanismo para comunicação remota até um sistema onde tudo é distribuído.
• Conceitos básicos de SOs
• Hardware: UCP, memória, controladores de E/S, barramento, memória cache
• núcleo (kernel) - executa em modo protegido / privilegiado (supervisor) (nível do sistema)
• fora do núcleo: bibliotecas, serviços (daemons ), aplicações dos usuários (nível do usuário)
• interrupção: evento que causa uma transferência de controle na UCP. Possíveis origens:
• E/S (e.g., disco, impressora, rede)
• timer
• erro na instrução sendo executada (instrução ilegal, divisão por zero)
• instrução não permitida (normalmente em modo usuário)
• chamada ao sistema (no 0x86, usa instrução INT )
• E/S: mapeada na memória (usa DMA) ou não (no 0x86, usa instruções IN e OUT)
• Sistemas de arquivos
• nível de abstração mais alto do que blocos
• buffer cache
• políticas LRU, MRU, FIFO
• pseudo-arquivos
• dispositivos de E/S (/dev/snd,  /dev/sndstat, /dev/fd0, etc.)
• informações sobre o sistema (/proc)
• Processos
• diferença entre processos e programas
• criação de processos, hierarquia de processos.
• Em UNIX:
• int fork (void); (devolve 0 para o filho, PID do filho para o pai)
• int execve (char *prog, char * argv[], char * envp []);
• void exit (int retCode);
• int wait (int *retCode);
• Interfaces com o usuário: shell ou sistema de janelas
• pergunta: que outras interfaces seriam possíveis?
• Memória virtual
• Núcleo monolítico vs. micronúcleo
• Sistemas de tempo real
• exige garantias de qualidade de serviço (QoS)
• alocação e reserva de recursos (memória, CPU, E/S)
• exemplos: real-time Linux, Nemesis , QNX , interfaces no Solaris e NT
• http://www.cs.arizona.edu/people/bridges/os/realtime.html

• Qualidade de Serviço (QoS)
• especificação dos recursos necessários
• controle de admissão
• reserva dos recursos
• escalonamento (dinâmico ou estático)
• avisos em casos de não cumprimento de prazos
• Segurança
• Autenticação
• Controle de Acesso (proteção)
• Mecanismos:
• senhas, impressão digital, íris, cartão magnético/digital
• criptografia
• Escalonamento de Processos
• FIFO, Round Robin
• Tempo Real: prioridades estáticas, EDF, ...
• Threads (processos leves)
• surgiram porque mudança de contexto é pesada
• implementação no nível do usuário vs. implementação no núcleo
• exemplo: NFS com 1+ 8 processos ou 1 processo com 8 threads
• Controle de Concorrência e Sincronização
• semáforos
• monitores
• locks
• problemas com impasses (deadlocks)
• Multiprocessadores
• execução concorrente vs. execução paralela
• desenho de um SO multiprocessador (dados compartilhados e não compartilhados)
• Entrada e saída padrão, pipes
• Comunicação entre processos
• pipes
• sinais
• portas
• memória compartilhada