Betriebssysteme

Siehe auch

Stoffübersicht

Systemstrukturen

• Betriebssystem
• Rechensystem
• Anforderungen an ein Betriebssystem
• 2 Ebenen eines Betriebssystemes
• 2 Sichten auf ein Betriebssystem
• Aufgaben eines Betriebssystemes
• Zweiteilung des Betriebssystemes - Prozess und Kern

Historischer Abriss

• Historischer Abriss der Betriebssystem-Geschichte

Betriebssystem Kernel

• Kernel
• Prozess
  • IO-Bound Prozess
  • CPU-Bound Prozess
• Benutzer- und Systemmodus

Interrupts & Traps

• Interrupts
• Signalverarbeitung
• Betriebssystem-Architekturen
  • Monolithische Betriebssysteme
  • Monolithischer Betriebssystem-Kern (Makrokern)
  • Mikrokern-Betriebssystem

Bash Skripting

• Bash-Programmierung
• Bash Interpreter wählen
• Bash Kommentare
• Skripte ausführen
• Bash utilities
• Bash Variablen
• Bash Rückgabewerte
• Bashtrap
• Bash let
• echo
• read
• tar
• test
• awk
• seq

Skript Kontrollstrukturen

• Bash String-Manipulation
• Bash Umleitungen
• Bash Bedingungen
• Bash Schleifen
• Bash Subroutinen

Der build-Prozess

• Eigene Bibliotheken für Linux bauen
• Make
• include

Debugging-Tools

• Gnu Debugger (gdb)
• Valgrind
• Die System-Call API
• PCB
• Context Switch
• Adressraum

Shared Memory

• Mikrokern-Betriebssystem
• Scheduling
• Shared Memory
• Adressraum
• shmget
• shmat
• shmdt

IPC mit Pipes

• IO-Bound Prozess
• CPU-Bound Prozess
• Prozesserzeugung mit exec und fork
• exec
• Variable Parameter in C
• fork
• pipe

Daemons und Zombies

• ls
• wc
• Daemon
  • crond
  • Fork-Bomben
• Zombie

Scheduling Strategien

• Prozesse und virtuelle Prozessoren
• Context Switch
  • PCB
• Virtueller Prozessor
  • Auswahl des nächsten Prozesses
  • nice-Level
• Scheduling
  • Shortest Job First-Scheduling
  • First Come First Serve-Scheduling
  • Round Robin-Scheduling
  • Exponentielle Glättung
  • Präemptiv

POSIX Threads

• Threads-Beispiel
• pthread_create
• pthread_join
• Compute Farm
• Workcrew, Peer-To-Peer
• Pipeline

Synchronisation und Koordination

• Mutex

Prozesse vs. Threads

RPC & Deadlocks

• Remote Procedure Call
• Das Philosophenproblem
• Deadlock
  • Starvation
  • Busy Waiting

Deadlock Vermeidung

• Resource Allocation Graph
• Safe State
• Bankieralgorithmus

Bankieralgorithmus

• Bankieralgorithmus

Speichermanagement

• Adressraum
• Base Register
• Limit Register
• Laden von Programmcode in den Speicher
  • Absoluter Code
  • Relocatable Code
  • Positionsunabhängiger Code
• Memory Management Unit
• Dynamisches Laden
• Dynamisches Linken
• Swapping
• Contiguous Allocation
  • Systembereich und Nutzerbereich
• Speicherlücken
• Strategien zur Optimierung des dynamischen Mappings
• Fragmentierung
  • Interne Fragmentierung
  • Externe Fragmentierung
    • Compaction
• Paging
• Page Table Caching

PageTable Implementierung

• Shared und Private Memory beim Paging
• Hierarchisches Paging
• Hashed Page Table
• Invertierte Page Table
• Segmentierung

Virtual Memory

• Virtueller Speicher
• Demand Paging
• Copy On Write

Working Set Modell

• Page Replacement
  • FIFO-Verfahren
  • Least Recently Used Algorithmus
  • Belady’s Anomaly
• Fixed Allocation
• Priority Allocation
• Allozierung von Speicher
  • Global Replacement
  • Local Replacement
• Thrashing
• Working Set Model
• Memory Mapped Files
• Preparing