ZOS 21 Flashcards

Question

Kdy v OS použiji přerušení? - Systémové volání

Answer 1

• Využiji softwarového přerušení a instrukce INT

Answer 2

• V logickém adresním prostoru procesu se odkazuji na stránku, která není namapovaná do paměti RAM (rámec), ale je odložená na disku • Dojde k přerušení výpadek stránky • Běžící proces se pozastaví • Ošetří se přerušení z disku se stránka natáhne do paměti (když je operační pamět plná, tak nějaký rámec vyhodíme dle nám známých algoritmů) • Pokračuje původní proces přístupem nyní už do paměti RAM

Answer 3

* Zařízení si žádá pozornost * Klávesnice: stisknuta klávesa * Disk : mám k dispozici data * Síťová karta: došel paket

Answer 4

index do pole, obsahující adresu obslužné rutiny, vykonané při daném typu přerušení

Answer 5

v době obsluhy přerušení lze zamaskovat méně důležitá přerušení, ale SW přerušení jsou nemaskovatelná (NMI)

Answer 6

dokončí se rozpracovaná strojová instrukce, na zásobník se uloží adresa následující instrukce (CS:IP) tj. kde jsme skončili a kde budeme chtít pokračovat, z vektoru přerušení se zjistí adresa podprogramu pro obsluhu přerušení, přepnutí do priv. režimu, na zásobník se uloží hodnoty registrů, obsluha, instrukce návratu RET (IRET) a přepnutí do uživ. režimu

Answer 7

• Můžeme si ji představit jako pole, index do pole představuje číslo přerušení, obsah daného prvku pole adresa obsluhy * Od adresy 0 do adresy 1KB v RAM * 256 x 4bytový ukazatel * Ukazatel adresa obslužného programu pro dané přerušení * Toto platí v tzv. reálném režimu CPU (MS DOS) * V tzv. protected modu CPU (neplést s privilegovaným) 8byte ukazatele (tedy celkem 2KB) a začíná od zvolené adresy v paměti udává registr IDTR * Tabulka IDT Definice: Tabulka vektorů přerušení je datová struktura, ve které se uschovávají vektory přerušení. Vektor přerušení je adresa první instrukce podprogramu pro obsluhu daného přerušení.

Answer 8

• první část ve vlastním režimu obsluhy přerušení velmi rychlé (stabilita) • odložená část může naplánovat další část, která se vykoná „až bude čas"

Answer 9

1. Elektronky 2. Tranzistory 3. Integrované obvody 4. LSI, VLSI (mikroprocesory,..)

Answer 10

• Elektronky, propojovací desky • Programování: - V absolutním jazyce - Propojování zdířek na desce - Později děrné štítky, assemblery, knihovny, FORTRAN - Numerické kalkulace • Způsob práce - Stejní lidé stroj navrhli, postavili, programovali - Zatrhnout blok času na rozvrhu, doufat, že to vyjde • OS ještě neexistují

Answer 11

- Tranzistory, dávkové OS - Vyšší spolehlivost; klimatizované sály - Oddělení návrhářů, výroby, operátorů, programátorů, údržby - Miliony velké firmy, vlády, univerzity - Způsob práce • Vyděrovat štítky s programem • Krabici dát operátorovi • Výsledek vytisknut na tiskárně - Optimalizace • Na levném stroji štítky přenést na magnetickou pásku

Answer 12

* Integrované obvody, multiprogramování * Do té doby 2 řady počítačů - Vědecké výpočty - Komerční stroje banky, pojišťovny • IBM 360 sjednocení - Malé i velké stroje - Komplexnost spousta chyb • Spooling - Na vstupu ze štítků na disk, úloha se zavede z disku - Na výstupu výsledky na disk před výtiskem na tiskárně

Answer 13

``` • Mikroprocesory, PC • GUI x CLI • Síťové a distribuované systémy • MS DOS, Unix, Windows NT • UNIX dominantní na nonIntel • Linux, BSD rozšíření i na PC - Výzkum Xerox PARC vznik GUI - Apple Macintosh ```

Answer 14

``` - Jednoprocesový • MS DOS, v daném čase v paměti aktivní 1 program - Multiprocesový • Efektivnost využití zdrojů • Práce více uživatelů ```

Answer 15

``` • Dávkový systém - Sekvenční dávky, není interakce - Dodáme program a data, čekáme na výsledek - i dnes má smysl, viz. meta. cesnet.cz • Interaktivní - Interakce uživatel úloha - Víceprocesové interakce max. do několika sekund Winows, Linux, .. ```

Answer 16

• Výsledek má smysl, pouze pokud je získán v nějakém omezeném čase • Přísné požadavky aplikací na čas odpovědi - Řídící počítače, multimedia • Časově ohraničené požadavky na odpověď - Řízení válcovny plechu, výtahu mrakodrapu • Nejlepší snaha systému - Multimedia, virtuální realita

Answer 17

* Zaručena odezva v ohraničeném čase * Všechna zpoždění a režie systému ohraničeny Omezení na OS: • Často není systém souborů • Není virtuální paměť • Nelze zároveň sdílení času • Řízení výroby, robotika, telekomunikace

Answer 18

* Priorita RT úloh před ostatními * Nezaručuje odezvu v daném čase * Lze v systémech sdílení času * RT Linux * Multimédia, virtuální realita

Answer 19

Superpočítač, telefon, čipová karta

Answer 20

• Klasické centralizované 1 a více CPU • Paralelní • Síťové - Na více uzlech sítě • Distribuované - Virtuální uniprocesor (tváří se jako jeden - Uživatel neví kde běží programy, kde jsou soubory

Answer 21

Jedno a víceuživatelské

Answer 22

* Univerzální | * Specializované (např. Cisco IOS)

Answer 23

* CLI ( command line interface) | * GUI ( graphical user interface)

Answer 24

* Monolitické jádro jádro je jeden funkční celek * Mikrojádro malé jádro, oddělitelné části pracují jako samostatné procesy v user space * Hybridní jádro kombinace

Answer 25

* Jeden spustitelný soubor * Uvnitř moduly pro jednotlivé funkce * Jeden program, řízení se předává voláním podprogramů * Příklady: UNIX, Linux, MS DOS Typickou součástí monolitického jádra je např. souborový systém

Answer 26

* Model klient server * Většinu činností OS vykonávají samostatné procesy mimo jádro (servery, např. systém souborů) Mikrojádro • Poskytuje pouze nejdůležitější nízkoúrovňové funkce - Nízkoúrovňová správa procesů (vytvoř proces, vlákno, …) - Adresový prostor, komunikace mezi adresovými prostory - Někdy obsluha přerušení, vstupy výstupy • Pouze mikrojádro běží v privilegovaném režimu - Méně pádů systému

Answer 27

• Kombinuje vlastnosti monolitického a mikrojádra • Část kódu součástí jádra (monolitické) • Jiná část jako samostatné procesy ( mikrojádro • Příklady - Windows 7 (NT, Win 2000, Win XP, Windows Server 2003, Windows Vista,..) - Windows CE (Windows Mobile) - BeOS

Answer 28

I. Mechanismus vyvolání přerušení (vyvolání instrukcí: INT číslo) ◦ Na zásobník se uloží registr příznaků FLAGS ◦ Zakáže se přerušení (vynuluje příznak IF Interrupt Flag v registru FLAGS) ◦ Na zásobník se uloží návratová adresa (obsah registrů CS:IP ) ukazující na instrukci, kde budeme po návratu z přerušení pokračovat II. Kód obsluhy přerušení ––„píše programátor" ◦ Na zásobník uložíme hodnoty registrů (abychom je procesu nezměnili) ◦ Vlastní kód obsluhy (musí být rychlý, případně naplánujeme další věci) ◦ Ze zásobníku vybereme hodnoty registrů (aby přerušený proces nic nepoznal) III. Návrat z přerušení (instrukce: IRET) ◦ Ze zásobníku je vybrána návratová adresa (obsah registrů CS:IP ) kde budeme pokračovat ◦ Ze zásobníku se obnoví registr FLAGS obnoví původní stav povolení přerušení

Answer 29

pomocí ACL nebo základní unixová práva (UGO - rwx)

Answer 30

signál, kterým zařízení žádá procesor o přerušení zpracovávaného procesu IRQL - priorita přerušovacího požadavku (level) NMI - nemaskovatelné přerušení, např. nezotavitelná hw chyba (non maskable interrupt)

Answer 31

 na jedno IRQ lze registrovat několik obslužných rutin (registrovány při inicializaci  do tabulky vektorů přerušení je zavěšena superobsluha  superobsluha pouští postupně jednotlivé zaregistrované obsluhy, až jedna z nich zafunguje  pokud dané přerušení naráz více zařízeními - zavolá opakovaně

Answer 32

přímý přístup do paměti  Mechanismus umožňující perifernímu zařízení číst či zapisovat z/do operační paměti počítače bez účasti procesoru.  Procesor dá pouze pokyn co se má provést (pomocí IN, OUT instrukcí naprogramuje řadič) a je informován o výsledku (pomocí IRQ signálu).  Např. načtení stránky paměti ze swapu na disku do RAM a naopak

Answer 33

* Proces používá typicky virtuální paměť (od 0 do nějaké adresy), která se mapuje do fyzické paměti (RAM paměťové čipy) * MMU (Memory Management Unit) zajištuje mapování a tedy i soukromí procesu je součástí procesoru * kód spustitelného programu, data, zásobník

Answer 34

• S procesem sdruženy registry a další info potřebné k běhu procesu = stavové informace • registry čítač instrukcí PC , ukazatel zásobníku SP univerzální registry

Answer 35

Fyzická operační paměť RAM - Při vypnutí napájení ztratí svůj obsah - Tvořena paměťovými chipy

Answer 36

offset adresy vrcholu zásobníku (Stack Pointer)

Answer 37

určen pro ukládání offsetu při práci se zásobníkem (Base Pointer)

Answer 38

určen pro uložení offsetu zdroje (Source Index)

Answer 39

určen pro uložení offsetu cíle (Destination Index)

Answer 40

CS – Code Segment. Segment kódu programu. Nelze přímo číst ani do něj zapisovat. DS – Data Segment – Segment dat programu. ES – Extra segment FS – Volné použití GS – Volné použití SS – Segment zásobníku.

Answer 41

IP – Instruction Pointer. Ukazuje offset právě vykonávané instrukce. Přímo nelze měnit. FLAGS – registr příznaků. Tento registr není interpretován jako jedno číslo, ale jeho jednotlivé bity mají smysl příznaků ◦ IF .. interrupt flag (přerušení zakázáno povoleno) ◦ ZF .. zero flag (je li výsledek operace 0)

Answer 42

fork() v UNIXu, CreateProcess() ve Windows

Answer 43

◦ exit() v UNIXu, ExitProcess() ve Windows

Answer 44

◦ wait(), waitpid() v UNIXu | ◦ WaitForSingleObject() ve Windows

Answer 45

 Alokace a uvolnění paměti procesu  Komunikace mezi procesy (IPC)  Identifikace ve víceuživatelských systémech - identifikátor uživatele (UID) - skupina uživatele (GID) - proces běží s UID toho, kdo ho spustil (jsou i výjimky) - v UNIXu UID , GID celá čísla --> Problém uvíznutí procesu

Answer 46

systémové volání pro vytvoření procesu  Vytvoří identickou kopii (klon) původního procesu  Nový proces vykonává stejný kód  Nový proces má jiný PID  Návratová hodnota fork: - rodič hodnota větší než nula (PID potomka) - potomek: nula (signalizuje, že je potomek) - záporná hodnota, pokud nemůže proces vytvořit

Answer 47

* Systémové volání execve * Specifikujeme, jaký program má náš proces začít vykonávat * Vykonává jiný kód * PID a vazba na rodiče zůstane

Answer 48

``` Sekvenční přístup ◦ soubor musíme číst od začátku do konce ◦ nemůžeme přeskakovat, vracet se ◦ příkladem např. magnetická páska ◦ (lze rewind a znovu číst od začátku) ``` Náhodný přístup ◦ nejběžnější ◦ můžeme přeskakovat, vracet se libovolně ◦ potřebujeme operaci lseek

Answer 49

 Pseudoparalelní běh v jednu chvíli aktivní pouze jeden proces (při 1 CPU)  Po určité době pozastaven a spuštěn další  Po určité době všechny procesy vykonají část své činnosti

Answer 50

1. běžící - využívá CPU 2. připravený - pozastaven, aby mohl jiný proces pokračovat, čeká na CPU 3. blokovaný - neschopný běhu, dokud nenastane externí událost (čeká na zdroj nebo zprávu) 4. nový - právě vytvořený proces 5. ukončený 6. zombie - proces dokončí svůj kód, pořád má záznam v tabulce procesů, čekání, dokud rodič nepřečte exit status voláním wait 7. sirotek - jeho kód stále běží, ale skončil rodičovský proces, adoptován procesem init

Answer 51

1. plánovač vybere nějaký proces 2. proces je pozastaven, plánovač vybere jiný proces (např. vypršelo časové kvantum) 3. proces se zablokuje, protože čeká na událost 4. nastala očekávaná událost

Answer 52

- OS si musí vést evidenci, jaké procesy v systému v danou chvíli existují. - Tato informace je vedena v tabulce procesů - Každý proces v ní má záznam, a tento záznam se nazývá process control block (PCB) - Na základě informací zde obsažených se plánovač umí rozhodnout, který proces dále poběží a bude schopen tento proces spustit ze stavu, v kterém byl naposledy přerušen.

Answer 53

info o procesu v tabulce procesů  PCB obsahuje všechny informace potřebné pro opětovné spuštění přerušeného procesu  Pole správy procesů , správy paměti , správy souborů

Answer 54

1. proces úspěšně vykoná kód programu 2. skončí rodičovský proces 3. proces překročí limit nějakého zdroje

Answer 55

◦ Uloží obsah registrů do zásobníku ◦ Plánovač nastaví proces, který opouští CPU jako ready ◦ Vybere nový proces pro spuštění ◦ Nastaví mapu paměti nového procesu ◦ Nastaví zásobník, načte z něj obsah registrů ◦ Provede návrat z přerušení IRET (do PC adresa ze zásobníku, hodnota registru FLAGS, přepne do uživatelského režimu)

Answer 56

CPU ◦ Rychlost počet instrukcí za sekundu ◦ Obvykle nejrychlejší komponenta v systému ◦ Skutečný počet instrukcí závisí na rychlosti, jak lze instrukce a data přenášet z a do hlavní paměti Hlavní paměť ◦ Rychlost v pamětových cyklech (čtení, zápis) ◦ O řád pomalejší než CPU ◦ Proto důvod používat cache paměť

Answer 57

více procesů v paměti a každý má paměť pro sebe, program pracuje s virtuálními adresami a MMU je převede na fyzické adresy

Answer 58

každý proces svůj vlastní PID, PGID, UID, GID, adresový prostor a místo, kde leží (bod běhu), instrukce programu, registry, zásobník, haldu, popisovače souborů, signal actions, shared libraries, IPC, aktuální prioritu, výši priority (nice), celkovou velikost, velikost použité fyzické paměti, stav, %CPU; PID atd. uložený v PCB (včetně kontextu procesu) v tabulce procesů, ta je v RAM a je to datová struktura jádra OS

Answer 59

v procesu sdílejí adresní prostor, otevřené soubory; každé vlákno má svůj zásobník, čítač instrukcí, obsah registrů, zásobník, lokální proměnné, množinu blokovaných signálů, plánovací vlastnosti

Answer 60

fork X; - Spuštění nového vlákna od příkazu označeného návěštím X; nové vlákno poběží paralelně s původním quit; - Ukončí vlákno join t, Y; - Atomicky (nedělitelně) provede: t = t - 1; if (t == 0) then goto Y;

Answer 61

t = pthread_create(..f..) - Podprogram f se spustí jako vlákno, vrací id vlákna pthread_exit() - Odpovídá quit, může předat návratovou hodnotu x = pthread_join(t) - Čeká na dokončení vlákna t, vrací hodnotu předanou voláním exit pthread_detach(t) - Na dokončení vlákna se nebude čekat joinem pthread_cancel(t) - Zruší jiné vlákno uvnitř stejného procesu

Answer 62

stupeň multiprogramování = počet procesů v paměti 1. nepreemptivní - proces skončí, nebo běžící -> blokovaný; 2. preemptivní - navíc přechod běžící -> připravený (uplynulo časové kvantum), k odstavení procesu může dojít v nevhodný čas

Answer 63

```  Krátkodobé: CPU scheduling - kterému z připravených procesů bude přidělen procesor - je vždy ve více úlohovém  Střednědobé: swap out - odsun procesu z vnitřní paměti na disk  Dlouhodobé: job scheduling - výběr, která úloha bude spuštěna - dávkové zpracování (dostatek zdrojů spusť proces) ```

Answer 64

1:1 - vlákna v jádře M:1 - vlákna jen v user space M:N - komerční unixy (Solaris)

Answer 65

pthread_create - Vytvoří nové vlákno pthread_join - Čeká na dokončení jiného vlákna pthread_detach - Vlákno bude v detached stavu, nepůjde na něj čekat pomocí pthread_join pthread_exit - Naše vlákno končí když doběhne funkce, kterou vykonává, nebo když zavolá pthread_exit

Answer 66

 Zásobník ( stack pointer)  Registry  Plánovací vlastnosti ( policy, priority)  Množina pending a blokovaných signálů  Data specifická pro vlákno (vlastní proměnné)

Answer 67

 Adresní prostor |  Otevřené soubory

Answer 68

* Vlákno dokončí „proceduru vlákna“ nejčastější * Vlákno kdykoliv zavolá pthread_exit * Vlákno je zrušené jiným vláknem pthread_cancel * Volání execve() nebo exit() týká se celého procesu * Pokud main() skončí první bez explicitního volání pthread_exit

Answer 69

dva nebo více procesů či vláken se pokusí současně přistoupit ke stejným zdrojům a výsledkem může býtchyba (např. špatná hodnota sdílené proměnné) Zdrojem rozumíme např. sdílené proměnné. Klasický příklad: dva procesy zvětšují asynchronně sdílenou proměnnou X

Answer 70

Kritická sekce je místo v programu, kde je prováděn přístup ke společným datům. Procesy, vlákna komunikují přes společnou datovou oblast (sdílená paměť procesy, globální proměnné vlákna) Cílem je zařídit, aby byl v kritické sekci v daný okamžik pouze JEDEN proces (vlákno)

Answer 71

1. vzájemné vyloučení - uvnitř KS vždy jen 1 proces 2. proces mimo KS nesmí blokovat jiné procesy (bránit ve vstupu do KS) 3. žádný proces nesmí na vstup do KS čekat nekonečně dlouho

Answer 72

1. Zákaz přerušení 2. Aktivní čekání 3. Zablokování procesu

Answer 73

průběžné testování proměnné ve smyčce, dokud nenabyde očekávanou hodnotu, ale plýtvá časem CPU, tak se používá, jen pokud předpokládáme krátké čekání (spin lock)

Answer 74

instrukce, která otestuje hodnotu a nastaví paměťové místo v jedné nedělitelné operaci (Test and Set Lock) ``` boolean atomic function TSL (boolean zamceno) { int pom; pom = zamceno; zamceno = true; return pom; } ``` ``` boolean lock; void spin_lock (var m: lock) { while TSL(m) do ; { čeká dokud je m true } } ``` ``` void spin_unlock (var m: lock) { m = false; } ```

Answer 75

Algoritmus pro řešení kritické sekce s aktivním čekáním

Answer 76

1. L je v kritické sekci 2. H se stane připravený (např. dostal vstup) 3. H začne aktivní čekání 4. L ale nebude už nikdy naplánován , nemá šanci dokončit KS 5. H bude aktivně čekat do nekonečna

Answer 77

tvořen celočíselnou proměnnou „s“ (obsahující nezáporné celé číslo, hodnotu lze přiřadit pouze při deklaraci, 0 = sem. je zablokovaný, nenula = kolik procesů může zavolat P(), aniž by se blokly) a frontou procesů, které na něj čekají; nad semafory pouze operace P(s) a V(s) - nedělitelné operace P - blokuje, snižuje;; V - odblokuje, zvyšuje;;

Answer 78

 Vzájemné vyloučení: události A a B se nesmí stát ve stejný čas - ošetření kritické sekce, semaphore inicializován na 1  Serializace událost A se musí stát před událostí B - B na začátku blokujeme operací P() semaforu s počáteční hodnotou 0

Answer 79

(binární semafor (ale jiná implementace), vzájemné vyloučení), spin_lock bez aktivního čekání; implementace pomocí yield - dobrovolně se vzdává CPU, šetří čas

Answer 80

Odemknout mutex může jen stejné vlákno proces, který jej zamkl

Answer 81

• binární semafory - Vzájemné vyloučení i synchronizace (A před B) • mutexy - paměťové zámky zamykací mechanismus - pouze pro vzájemné vyloučení - při vhodné implementaci efektivnější

Answer 82

 Stejné vlákno může získat několikrát zámek |  Stejně tolikrát jej musí zas odemknout, aby mohlo mutex získat jiné vlákno

Answer 83

Userspace mutex v Linuxu V kernel space : wait queue (fronta V user space : integer (celé číslo, zámek)

Answer 84

v jednu chvíli aktivní pouze jeden proces výhody - automaticky řeší vzájemné vyloučení, větší odolnost proti chybám programátora; tvořen podmínkami (definovány a použity pouze uvnitř bloku, nejsou proměnné v klasickém smyslu, neobsahují hodnotu, představují frontu procesů, které na danou podmínku čekají)

Answer 85

volající bude pozastaven nad podmínkou c, pokud je některý proces připraven vstoupit do monitoru, bude mu to dovoleno;

Answer 86

pokud existují procesy pozastavené nad podmínkou c, reaktivuje jeden z pozastavených procesů a bude mu dovoleno pokračovat v běhu uvnitř monitoru,, pokud nad podmínkou nespí žádný proces, nedělá nic;;

Answer 87

Pokud by signál pouze vzbudil proces, běžely by v monitoru dva ◦ Vzbuzený proces ◦ A proces co zavolal signal ROZPOR s definicí monitoru ◦ V monitoru může být v jednu chvíli aktivní pouze jeden proces

Answer 88

◦ proces volající c.signal se pozastaví | ◦ Vzbudí se až poté co předchozí rektivovaný proces opustí monitor nebo se pozastaví

Answer 89

◦ Signal smí být uveden pouze jako poslední příkaz v monitoru ◦ Po volání signal musí proces opustit monitor

Answer 90

Čekající může běžet až poté, co proces (vlákno) volající signál opustí monitor.

Answer 91

Zkus si to

Answer 92

Zkus si to

Answer 93

přes sdílenou paměť, zasíláním zpráv, signály (jen v Linuxu, speciální zpráva zaslaná jádrem OS procesu, asynchronní);;

Answer 94

◦ Stisk kláves ( CTLR+C generuje SIGINT) ◦ Příkaz kill (1), systémové volání kill (2) ◦ Mohou je generovat uživatelské programy přes systémové volání

Answer 95

◦ Standardní zpracování - ukončí proces (Term), zastaví (Stop), pustí zastavený (Cont), ukončí a provede dump (Core) ◦ Vlastní zpracování naší funkcí ◦ Ignorování signálu (ale některé nelze , např. SIGKILL, SIGSTOP)

Answer 96

* jednosměrná komunikace mezi 2 procesy * data zapisována do roury jedním procesem lze dalším hned číst * data čtena přesně v tom pořadí, v jakém byla zapsána

Answer 97

vyžaduje umístění objektu ve sdílené paměti - někdy nevhodné (bezpečnost - globální data přístupná kterémukoliv procesu bez ohledu na semafor) - někdy nemožné (procesy běží na různých strojích, komunikují spolu po síti) Řešení = předávaní zpráv

Answer 98

send(adresát, zpráva) - neblokující, receive(odesílatel, zpráva) - blokující; blokující send - čeká na převzetí zprávy příjemcem, neblokující send - vrací se ihned po odeslání zprávy blokující receive - není-li ve frontě žádná zpráva, zablokuje se neblokující receive - není-li zpráva, vrací chybu;

Answer 99

skupinové (multicast) - zprávu pošleme skupině procesů, obdrží ji každý proces; všesměrové (broadcast) - zprávu posíláme všem procesům, více nespecifikovaným příjemcům

Answer 100

Zkus si to

Answer 101

nulová - žádná zpráva nemůže čekat, odesílatel se zablokuje (rendezvous); omezená - blokování při dosažení kapacity neomezená - odesílatel se nikdy nezablokuje

Answer 102

v pořadí FIFO, neztrácejí se

Answer 103

procesy nejsou trvalé entity, proto neadresujeme proces, ale frontu zpráv (nepřímá komunikace)

Answer 104

mailbox - více odesílatelů a příjemců | port - omezená forma mailboxu, zprávy může vybírat pouze 1 příjemce

Answer 105

řeší potvrzení o přijetí; pokud vysílač nedostane potvrzení do nějakého časového okamžiku, zprávu pošle znovu ztráta potvrzení - zpráva dojde ok, ztratí se potvrzení - řeší číslování zpráv, duplicitní zprávy se ignorují

Answer 106

zprávy možno šifrovat, klíč známý pouze autorizovaným uživatelům (procesům), zašifrovaná zpráva obsahuje redundanci (umožní detekovat změnu zašifrované zprávy)

Answer 107

- na stejném stroji, snížení režie; dvojí kopírování (z procesu odesílatele do fronty v jádře, z jádra do procesu příjemce); rendezvous - eliminuje frontu zpráv, zpráva se zkopíruje z odesílatele přímo do příjemce virtuální paměť - paměť obsahující zprávu je přemapována (z procesu odesílatele do procesu příjemce), zpráva se nekopíruje

Answer 108

dovolit procesům (klientům) volat procedury umístěné v jiném procesu (serveru)  variantou RPC je i volání vzdálených metod Remote Method Invocation , RMI) v OOP, např. Javě  snaha aby co nejvíce připomínalo lokální volání

Answer 109

 klientský program sestaven s knihovní funkcí, tzv. spojka klienta ( client stub)  reprezentuje vzdálenou proceduru v adresním prostoru klienta  stejné jméno, počet a typ argumentů jako vzdálená procedura  program serveru sestaven se spojkou serveru (server stub  spojky zakrývají, že volání není lokální

Answer 110

1. klient zavolá spojku klienta (reprezentující vzdálenou proceduru) 2. spojková procedura argumenty zabalí do zprávy a pošle ji serveru 3. spojka serveru zprávu přijme, vezme argumenty a zavolá proceduru 4. procedura se vrátí, návratovou hodnotu pošle spojka serveru zpět klientovi 5. spojka klienta přijme zprávu obsahující návratovou hodnotu a předá ji volajícímu;;

Answer 111

spojka klienta ve zprávě předá kromě parametrů i číslo požadované procedury

Answer 112

1. Parametry předávané odkazem ◦ Klient a server různé adresní prostory ◦ Odeslání ukazatele nemá smysl ◦ Pro jednoduchý datový typ, záznam, pole lze řešit - Spojka klienta pošle odkazovaná data spojce serveru - Spojka serveru vytvoří nový odkaz na data atd. - Modifikovaná data pošle zpátky na klienta - Spojka klienta přepíše původní data 2. Globální proměnné ◦ Použití není možné x lokálních procedur

Answer 113

synchronizační mechanismus pro skupiny procesů, skládá se z fází (žádný proces nesmí do následující fáze, dokud všechny procesy nedokončily fázi předchozí), na konci každé fáze synchronizace na bariéře (volajícího pozastaví, dokud všechny procesy také nezavolají barrier), všechny procesy opustí bariéru současně

Answer 114

 5 filozofů sedí kolem kulatého stolu  Každý filozof má před sebou talíř se špagetami  Mezi každými dvěma talíři je vidlička  Filozof potřebuje dvě vidličky, aby mohl jíst

Answer 115

``` • modeluje přístup do databáze • rezervační systém (místenky, letenky) • množina procesů, které chtějí přistupovat - souběžné čtení lze - výhradní zápis (žádný další čtenář ani ```

Answer 116

Zkus si to

Answer 117

přístup procesu k souboru nebo záznamu databázi; výhradní zámek (pro zápis) - nikdo další nesmí přistupovat sdílený zámek (pro čtení) - mohou o něj žádat další procesy; granularita zamykání - celý soubor vs. část souboru, tabulka vs. řádka v tabulce;;

Answer 118

určí, který proces (vlákno) by měl běžet nyní

Answer 119

v paměti RAM, je to datová struktura jádra OS

Answer 120

v tabulce procesů --> v PCB (řádce tohoto procesu)

Answer 121

podle program counteru (PC, typicky CS:EIP), ukazuje na oblast v paměti, kde leží vykonávaná instrukce obsah CS:EIP, stejně jako dalších registrů je součástí PCB

Answer 122

provede vlastní přepnutí z aktuálního běžícího procesu na nově vybraný proces

Answer 123

CPU burst - vykonávání kódu, I/O burst - čekání, CPU-vázaný proces - hodně času tráví výpočtem, I/O-vázaný proces - hodně času tráví čekáním na I/O

Answer 124

nepreemptivní - každý proces dokončí svůj CPU burst; preemptivní - (u interaktivních systémů) proces lze přerušit kdykoliv během CPU burstu a naplánovat jiný, vyžaduje speciální hardware (timer - generuje přerušení),, nejen u uživatelských procesů, ale i u jádra

Answer 125

Spravedlivost (Fairness) • Srovnatelné procesy srovnatelně obsloužené Vynucení politiky (Policy enforncement) • Bude vyžadováno dodržení stanovených pravidel Balance (Balabce) • Snaha, aby všechny části systému (CPU, RAM, periferie) byly vytížené Nízká režie plánování

Answer 126

Propustnost Throughput •maximalizovat počet jobů za jednotku času (hodinu) Doba obrátky Turnaround time •minimalizovat čas mezi přijetím úlohy do systému a jejím dokončením CPU využití • snaha mít CPU pořád vytížené

Answer 127

* rozhodovací mód * prioritní funkce * rozhodovací pravidla

Answer 128

Okamžik, kdy dojde k vyhodnocení priorit a výběru procesu pro běh ``` 1. Nepreemtivní systém • Proces využívá CPU, dokud se jej sám nevzdá (např. I/O) • jednoduchá implementace • vhodné pro dávkové systémy • nevhodné pro interaktivní a RT systémy ``` 2. Preemptivní systém Kdy dojde k vybrání nového procesu pro běh ? • přijde nový proces (algoritmus SRT u dávkových • periodicky kvantum (interaktivní systémy) • jindy priorita připraveného běžícího (RT systémy) Náklady (režie) • přepínání procesů, logika plánovače

Answer 129

Určuje prioritu procesu v systému bere v úvahu čas, jak dlouho proces využíval CPU, aktuální zatížení systému, paměťové požadavky procesu, čas strávený v systému, celkovou dobu provádění úlohy, urgenci; statická priorita - přiřazena při startu procesu; dynamická priorita - za běhu, dle chování procesu (dlouho čekal); plánovač snižuje dynamickou prioritu běžící procesu při každém tiku časovače

Answer 130

priorita = statická + dynamická Pokud by chyběla statická: nemohl by uživatel např. při startu označit proces jako důležitější než jiný Pokud by chyběla dynamická: proces by mohl vyhladovět, mohl by být neustále předbíhán v plánování jinými procesy s lepší prioritou

Answer 131

* čas, jak dlouho proces využíval CPU * aktuální zatížení systému * paměťové požadavky procesu * čas, který strávil v systému * celková doba provádění úlohy (limit) * urgence (RT systémy)

Answer 132

- Jak rozhodnout při stejné prioritě • pokud malá pravděpodobnost stejné priority -> náhodný výběr velká pravděpodobnost stejné priority - > cyklické přidělování kvanta - > chronologický výběr (FIFO)

Answer 133

Každý algoritmus nutně upřednostňuje nějakou třídu úloh na úkor ostatních. • dávkové systémy - dlouhý čas na CPU, omezí se přepínání úloh • interaktivní systémy - interakci s uživatelem, tj. I /O úlohy •systémy reálného času -> dodržení deadlines

Answer 134

```  FCFS ( First Come First Served)  SJF ( Shortest Job First)  SRT ( Shortest Remaining Time) -> jediný z nich je preemptivní  Multilevel Feedback ```

Answer 135

(nepreemptivní FIFO) - nově příchozí úloha na konec fronty připravených a běží, dokud neskončí (když neprovádí I/O, jinak do stavu blokovaný,, až provede I/O, jde na konec fronty připravených);

Answer 136

nepreemptivní, nejkratší úloha jako první, ale musíme dopředu přibližně znát dobu trvání úloh

Answer 137

preemptivní, plánovač vždy vybere úlohu, jejíž zbývající doba běhu je nejkratší;

Answer 138

nepreemptivní, N prioritních úrovní, každá úroveň má svou frontu úloh, úloha vstoupí do systému do fronty s nejvyšší prioritou, na každé prioritní úrovni stanoveno max času CPU, který může úloha obdržet,, proces obsluhuje nejvyšší neprázdnou frontu; upřednostňuje I/O vázané

Answer 139

 potřeba docílit, aby proces neběžel „příliš dlouho" - možnost obsloužit další procesy - na každého se dostalo  nevíme jak dlouhý bude CPU burst procesu  vestavěný systémový časovač v po čítači - provádí pravidelně přerušení (tiky časovače, clock ticks - vyvolá se obslužný p odprogram v jádře - rozhodnutí , zda proces bude pokračovat, nebo se spust í jiný preemptivní plánování po několika tikách časovače

Answer 140

Algoritmus cyklické obsluhy každému procesu přiřazeno časové kvantum, po které může běžet,, pokud proces nevyužije celé časové kvantum, nebo se zablokuje před uplynutím kvanta (dobrovolně se vzdá CPU), nebo vyprší časové kvantum (odebrán CPU nedobrovolně, přejde do stavu připravený), naplánuje se další proces

Answer 141

nemusí být konstantní; krátké - snižuje efektivitu (velká režie s přeplánováním), dlouhé - zhoršuje dobu odpovědi na interaktivní požadavky

Answer 142

 v systému výpočetně vázané i I O v ázané úlohy  výpočetně vázané většinou kvantum spotřebují  I /O vázané pouze malá část kvanta se využije a zablokují se ==> výpočetně vázané získají nespravedlivě vysokou část času CPU Jedno z možných řešení:  modifikace VRR (Virtual RR) - procesy po dokončení I/O mají přednost před ostatními

Answer 143

1/f (f = velikost části kvanta, kterou proces naposledy použil), zvýhodní I/O vázané

Answer 144

 prioritní třídy - v každé třídě procesy se stejnou prioritou  prioritní plánování mezi třídami - Bude obsluhována třída s nejvyšší prioritou  cyklická obsluha uvnitř třídy - V rámci dané třídy se procesy cyklicky střídají  obsluhovány jsou pouze připravené procesy v nejvyšší neprázdné prioritní třídě

Answer 145

problém: ◦ čas přidělován každému procesu nezávisle ◦ Pokud uživatel má více procesů než jiný uživatel dostane více času celkově spravedlivé sdílení ◦ přidělovat čas každému uživateli (či jinak definované skupině procesů) proporcionálně , bez ohledu na to, kolik má procesů ◦ máme li N uživatelů, každý dostane 1/N času

Answer 146

procesy obdrží tickety (losy), plánovač vybere náhodně 1 tiket, vítězný proces obdrží cenu - 1 kvantum času CPU, důležitější procesy - více tiketů, aby se zvýšila šance na výhru; výhody - spolupracující procesy si mohou předávat losy, rozdělení času mezi procesy v určitém poměru

Answer 147

Základem je round robin ◦ Pojem časové kvantum Prioritní plánování ◦ Statická a dynamická složka priority Spojení RR + priority => prioritní třídy Spravedlivé sdílení ◦ Modifikace plánovače pro spravedlnost vůči uživatelům Loterie ◦ Experimentální, zajímavé vlastnosti ◦ Nelze použít pro řídící systémy nedeterminismus

Answer 148

 možnost uložit velké množství dat  potřeba uchovávat strukturovaně = => adresářový strom a soubory  informace zachována i po ukončení procesu  data přístupná více procesům

Answer 149

 alokace prostoru na disku  pojmenování dat  ochrana dat před neoprávněným přístupem  zotavení po havárii (výpadek napájení)

Answer 150

soubor je pojmenovaná množina souvisejících informací, uložená na datovém médiu , se kterou lze pracovat nástroji operačního systému jako s jedním celkem

Answer 151

Způsob organizace dat ve formě souborů (a adresářů), tak aby k nim bylo možné snadno přistupovat.

Answer 152

Sekvenční nebo přímý

Answer 153

 procesy mohou číst data pouze v pořadí, v jakém jsou uloženy v souboru  tj. od prvního záznamu (bytu), nemohou přeskakovat  možnost „přetočit pásku“ a číst opět od začátku, rewind  hlavně v prvních OS, kde data na magnetických páskách

Answer 154

přístup ( random access file)  čtení v libovolném pořadí nebo podle klíče  přímý přístup je nutný např. pro databáze  uživatel např. přeskakování děje filmu  určení začátku čtení  každá operace určuje pozici  OS udržuje pozici čtení / zápisu, novou pozici lze nastavit speciální operací seek

Answer 155

 ochrana souboru - kdo je vlastníkem, množina přístupových práv, heslo, ...  příznaky - určují vlastnosti souboru - hidden neobjeví se při výpisu - archive soubor nebyl zálohován - temporary soubor bude automaticky zrušen - read only , - text/ binary , random access ,  velikost, datum vytvoření, poslední modifikace, poslední přístup

Answer 156

 veškerý I/O prováděn pouze pomocí souborů - obyčejné soubory, data, spustitelné programy - zařízení disky, tiskárny - se všemi typy zacházení pomocí stejných služeb systému  obyčejný soubor = posloupnost bytů - význam znají pouze programy, které s ním pracují - interní struktura souboru OS nezajímá  seznam souborů = adresář - adresář je také soubor - soubory a adresáře koncepčně umístěny v adresáři  speciální soubory pro přístup k zařízením - Linux --/ sda , / tty aj.

Answer 157

úspěšné otevření souboru => služba pro otevření souboru vrátí popisovač souboru = malé celé číslo = index to tabulky souborů uvnitř OS

Answer 158

``` fd = open(jmeno, způsob) fd = creat(jméno, práva) - nikoliv create read(fd, buffer, počet_bytů) write(fd, buffer, počet_bytů) lseek(fd, offset, odkud) close(fd) ```

Answer 159

- možnost mapování souboru do adresního prostoru procesu - služby systému mmap (), munmap - mapovat je možné i jen část souboru - k souboru pak přistupujeme např. přes pointery v C

Answer 160

 Jeden oddíl disku obsahuje jeden filesystém  filesystém 2 součásti: - množina souborů, obsahujících data - adresářová struktura udržuje informace o všech souborech v daném fs  adresář překládá jméno souboru na informace o souboru (umístění, velikost, typ)

Answer 161

cd, ls, rm, rmdir, mv

Answer 162

chdir (adresář) => nastavení pracovního adresáře getcwd (buffer, počet_znaků) => zjištění pracovního adresáře

Answer 163

vytváření a rušení adresářů ◦ mkdir (adresář, přístupová_práva) ◦ rmdir (adresář) - musí být prázdný zrušení souboru ◦ remove ( jméno_souboru) ◦ volá unlink() pro soubory, rmdir () pro adresáře přejmenování souboru ◦ rename jméno_souboru , nové_jméno ◦ provádí také přesun mezi adresáři

Answer 164

Cluster ◦ nejmenší alokovatelná jednotka pro uložení souboru ◦ Soubor velikosti 1B zabere celý cluster ◦ Např. FAT32 32bitová adresa (z nich používá jen 28bitů pro čísla clusterů, 4 bity for future use) ◦ Skládá se z 1 nebo více sektorů Sektor ◦ Základní adresovatelná fyzická jednotka disku ◦ 512B, 1KB, 4KB, … Příklady ◦ Disk s 512B cluster 512B sektor ◦ Disk se 4KB clusterem 8 sektorů po 512B (nebo 1 sektor 4KB)

Answer 165

* Pevný disk je složen z jedné nebo více ploten , na kterých je magnetická vrstva. * Záznam je prováděný do jednotlivých stop soustředné kružnice. * Každá plotna má nad sebou a pod sebou čtecí/záznamovou hlavu * U více ploten všechny hlavy jsou nastaveny na stejnou stopu (tzv. cylindr plocha procházející všemi plotnami) * Stopy se dělí na sektory * Dříve stejný počet sektorů na vnitřní i vnější stopě, později proměnlivý, aby byla stejná hustota záznamu.

Answer 166

CHS ( Cylinder Head Sector , Stopa Hlava Sektor) • Starší způsob adresování sektorů • Uvedeme stopu, hlavu disku, číslo sektoru na stopě • Omezení velikosti disku, BIOS uměl jen 1024 cylindrů, 256 hlav, 64 sektorů • Triky - elektronika disku přemapovala počet válců na vyšší počet hlav, abychom mohli adresovat větší disky LBA ( Logical Block Addressing ) adresování • Nahradilo původní CHS • Čísluje sektory na disku lineárně a není třeba znát geometrii disku

Answer 167

1. Logický (virtuální) souborový systém - Volán aplikacemi 2. Modul organizace souborů - Konkrétní souborový systém (např. ext3) 3. Ovladače zařízení - Pracuje s daným zařízením - Přečte /zapíše logický blok

Answer 168

 Volán aplikacemi  Rozhraní s moduly organizace souborů  Obsahuje kód společný pro všechny typy fs  Převádí jméno souboru na informaci o souboru  Udržuje informaci o otevřeném souboru  Pro čtení / zápis (režim)  Pozice v souboru  Ochrana a bezpečnost (ověřování přístupových práv)

Answer 169

 Implementuje konkrétní souborový systém  ext3, xfs , ntfs , fat,  Čte/zapisuje datové bloky souboru  Bloky souboru číslovány 0 až N-1 (nebo a1, a2 , …, aN)  Převod čísla bloku souboru na diskovou adresu  Volání ovladače pro čtení či zápis bloku  Správa volného prostoru + alokace volných bloků souborům  Údržba datových struktur filesystému

Answer 170

 Zařízení: SATA disk, SCSI disk, DVD mechanika |  Interpretují požadavky: přečti logický blok 6456 ze zařízení 3

Answer 171

 Nový filesystém , který chceme používat se nejprve v systému zaregistruje  Díky registrací VFS ví, jak zavolat jeho metody open, read , write pro konkrétní soubor  Při požadavku na soubor VFS napřed zjistí, na kterém filesystému leží

Answer 172

Soubor jako kontinuální posloupnost diskových bloků Implementace:  Potřebujeme znát číslo prvního bloku  Znát celkový počet bloků souboru (např. v adresáři) Problém = dynamičnost OS  soubory vznikají, zanikají, mění velikost

Answer 173

 Svázat diskové bloky do seznamu nebude vnější fragmentace  Na začátku diskového bloku je uložen odkaz na další blok souboru, zbytek bloku obsahuje data souboru  Pro přístup k souboru stačí znát pouze číslo prvního bloku souboru (může být součástí záznamu v adresáři) a velikost (kolik využito z posledního bloku)  Sekvenční čtení bez potíží  Přímý přístup simulován sekvenčním, pomalé (musí dojít ke správnému bloku)  Velikost dat v bloku není mocnina dvou - Část bloku je zabraná odkazem na další blok - Někdy může být nevýhodou ( kešování , optimalizace)

Answer 174

 Přesunutí odkazů do samostatné tabulky FAT  FAT ( File Allocation Table) - Každému diskovému bloku odpovídá jedna položka ve FAT tabulce - Položka FAT obsahuje číslo dalšího bloku souboru (je zároveň odkazem na další položku FAT - Řetězec odkazů je ukončen speciální značkou, která není platným číslem bloku (poslední blok souboru) - Volný blok značí, že je odpovídající datový blok volný - Bad block značí, že je odpovídající datový blok poškozený

Answer 175

 Úplná = obsazené bloky souborů půjdou na disku za sebou, poté následuje volné místo  Částečná = upraví se jen tak, že napřed je obsazený prostor soubory a za ním volné bloky

Answer 176

``` FAT NTFS Ext2 Ext3 Ext4 ``` Další používané filesystémy: XFS, JFS, btrfs , ZFS

Answer 177

 nativní souborový systém Windows od NT výše  žurnálování = zápisy na disk se zapisují do žurnálu, pokud uprostřed zápisu systém havaruje, je možné dle stavu žurnálu zápis dokončit nebo anulovat => konzistentní stav  access control list = přidělování práv k souborům (na rozdíl od FAT)  komprese = na úrovni fs lze soubor nastavit jako komprimovaný  šifrování = EFS ( encrypting file system ), transparentní otevřu ahoj.txt, nestarám se, zda je šifrovaný  diskové kvóty = max. velikost pro uživatele na daném oddíle dle reálné velikosti (ne komprimované)  pevné a symbolické linky

Answer 178

 64bitové adresy c lusterů .. cca 16EB  clustery číslovány od začátku partition logická čísla clusterů  systém jako obří databáze = záznam v ní odpovídá souboru  základ 11 systémových souborů metadata vzniknou hned při formátování svazku  Logfile = žurnálování  $MFT (Master File Table) !nejdůležitější! = záznamy o všech souborech, adresářích, metadatech hned za boot sektorem, za ním se udržuje zóna volného místa

Answer 179

 kódování délkou běhu  od pozice 100 máme např. uloženo: A1, A2, A3, B1, B2, A4, A5, C1, …  soubor A bude popsaný fragmenty  fragment - index - počet bloků daného fragmentu  v našem příkladě pro soubor A dva fragmenty: - I. 100, 3 (od indexu 100 patří tři bloky souboru) - II. 105, 2 (od indexu 105 patří dva bloky souboru  V ideálním případě 1 soubor = 1 fragment (výhody kontinuální alokace)  Defragmentovat můžeme jak celou partition , tak jen vybrané soubory (přes utility v sysinternals)

Answer 180

Každý soubor a tedy i adresář je reprezentovaný i uzlem ```  i-uzel = datová struktura - Metadata popisující vlastníka souboru, přístupová práva, velikost souboru (pozor, není zde název souboru)  Umístění bloků souboru na disku  Přímé odkazy a nepřímé 1. 2. 3. úrovně  Abychom věděli, jaké bloky přistupovat ```

Answer 181

Soubor obsahující dvojice | název_souboru , číslo_odpovídajícího_i uzlu

Answer 182

1. Adresář obsahuje jméno souboru, atributy, diskovou adresu souboru (např. adresa 1. bloku (používá např. FAT) 2. Adresář obsahuje pouze jméno + odkaz na jinou datovou strukturu obsahující další informace, jako je i uzel (používá systém s i uzly)

Answer 183

Soubor ve více podadresářích nebo pod více jmény Hard links (pevné odkazy) ◦ Každý soubor má datovou strukturu, která ho popisuje (i uzel), můžeme vytvořit v adresářích více odkazů na stejný soubor ◦ Všechny odkazy (jména) jsou rovnocenné ◦ V popisu souboru (i uzlu) musí být počet odkazů ◦ Soubor zanikne při zrušení posledního odkazu

Answer 184

Symbolický link ◦ Nový typ souboru, obsahuje jméno odkazovaného souboru ◦ OS místo symbolického odkazu otevře odkazovaný soubor ◦ Obecnější může obsahovat cokoliv ◦ Větší režie

Answer 185

Maximální počet bloků obsazených soubory uživatele Ve víceuživatelských OS, na serverech Hard kvóta ◦ Pevná mez, uživatel ji nepřekročí Soft kvóta ◦ Po překročení uživatel dostane varování ◦ Grace period po zadanou dobu může překročit soft kvótu, po uplynutí času už více neuloží

Answer 186

1. Zapíši do žurnálu 2. Když je žurnál kompletní, zapíšeme značku ZURNAL_KOMPLETNI 3. Začneme zapisovat datové bloky 4. Je-li hotovo, smažeme žurnál

Answer 187

Dojde-li k výpadku elektřiny- > nebyl korektně odmontovaný oddíl se souborovým systémem Podívá se do žurnálu: a) Je prázdný - > není třeba nic dělat b) Je tam n ějaký zápis, ale není značka ZURNAL_KOMPLETNI - -> jen smažeme žurnál c) V žurnálu je zápis včetně značky ZURNAL_KOMPLETNI - -> přepíšeme obsah žurnálu do datových bloků

Answer 188

ACL - s objektem je sdružen seznam subjektů a jejich přístupových práv Capability list - se subjektem je sdružen seznam objektů a přístupových práv k nim

Answer 189

Sdružování subjektů do tříd nebo do skupin Skupiny mohou být uvedeny na místě subjektu v ACL viz příklad

Answer 190

 S každým subjektem (procesem) sdružen seznam objektů, kterým může přistupovat a jakým způsobem (tj. přístupová práva)  Seznam se nazývá capability list (C list)  Jednotlivé položky capabilities

Answer 191

 normální - zálohuje, označí soubory jako " zazálohované „ (atribut archive shodí)  copy - zálohuje, ale neoznačí jako " zazálohované „ (nemanipuluje s atributem s archive) - nenaruší používané schéma zálohování  incremental (přírůstková) - zálohuje pouze vybrané soubory, tj. pokud nebyly " zazálohované " nebo byli změněny a označí je jako " zazálohované"  diferential (rozdílová) - viz předchozí, ale neoznačuje jako " zazálohované „ (nemanipuluje s atrib . a rchive) - změny, které proběhly od plné zálohy - diferenciální zálohy nejsou na sobě závislé  daily - zálohuje soubory změněné dnes, ale neoznačuje je jako " zazálohované"

Answer 192

01. Pustíme proud do počítače 02. Power on self test - test operační paměti, grafické karty, procesoru - test pevných disků, dalších ATA/SATA/USB zařízení 03. spustí z ROM paměti BIOSu bootstrap loader 04. pustí se zavaděč (např. GRUB2 , Windows zavaděč ...) 05. zavaděč nahraje jádro do paměti a spustí ho 06. první proces init 07. spustí program getty na virtuálních terminálech 08. spustí se login

Answer 193

Limitace BIOSu • Je už léta, sice se vyvíjel (např. ACPI a podpora sleep ), ale má řadu omezení • 16bit kód, 1MB paměti • Pomalá inicializace více HW zařízení souběžně ``` UEFI • Nová zařízení podporují UEFI • Používá GPT rozdělení disku místo MBR • Běží v 32/64bit režimu • Podporuje Secure Boot kontrola, zda škodlivý kód nenarušil proces bootování OS ```

Answer 194

* Compare and Swap * Jiná filozofie místo zamykání spoléháme, že nám pod rukama hodnotu proměnné nikdo nezmění * S předpokládanou hodnotou provedeme výpočet * Pokud nám risk vyšel a předpokládaná hodnota se nezměnila, můžeme dosadit vypočtenou hodnotu * Pokud nevyšel, musíme výpočet opakovat pro novou předpokládanou hodnotu * Není deterministické

Answer 195

 jádro 2.4 - O (n) pl ánovač - Globální runque (fronta úloha může být na libovolném CPU (dobré pro vybalancování využití CPU, ale ne pro cache  jádro 2.6 nižší verze - O (1) pl ánovač - pole 5 integerů bitmapa ve které frontě je úloha k běhu - Čas najít úlohu nezávisí na počtu úloh ale na počtu priorit (140) - Runque pro každé CPU  jádro 2.6.23 a výše - CFS plánovač jiný přístup, nejsou pole úloh atd.

Answer 196

```  red black tree místo front - klíč spent processor time vruntime kolik času na CPU již spotřeboval proces - účtovací čas v nanosekundách  rovnoměrné rozdělení času procesům  žádný idle procesor, pokud je co dělat - Na každém CPU migration thread - Přesunout task z jednoho CPU na jiné - Periodicky nebo když je potřeba ```

Answer 197

 Vruntime říká, jak moc si úloha zaslouží běžet, oproti ostatním úlohám na stejném procesoru.  Bere v úvahu celou řadu věcí prioritu procesu, kolik času už proces na CPU strávil atd.  Nižší číslo vruntime zasloužil by si více běžet  Organizováno ve stromu, vybere se vždy nejlevější prvek, tedy s nejnižší hodnotou vruntime

Answer 198

```  SCHED_NORMAL - tradiční SCHED_OTHER - pro běžné úlohy (tasky)  SCHED_BATCH - preempce po delším čase, tj. dávkové úlohy - lepší využití cache x interaktivita  SCHED_IDLE - ještě slabší než nice 19, ale není idle time scheduler vyhne se problémům s inverzí priority ```

Answer 199

určení jader CPU, na kterých může proces běžet hard afinity - seznam jader soft afinity - vlákno přednostně plánováno na procesor, kde běželo naposledy

Answer 200

◦ Permanentní přiřazení - Menší režie , některá CPU mohou zahálet - Afinita procesu k procesoru, kde běžel naposledy - Někdy procesoru přiřazen jediný proces RT procesy ◦ Společná fronta připravených procesů - Plánovány na libovolný procesor - Častější

Answer 201

◦ RT procesy řídí nebo reagují na události ve vnějším světě ◦ Správnost závisí nejen na výsledku, ale i na čase, ve kterém je výsledek vyprodukován ◦ S každou podúlohou sdružit deadline čas kdy musí být spuštěna nebo dokončena ◦ Hard RT = času musí být dosaženo ◦ Soft RT = dosažení deadline je žádoucí

Answer 202

◦ Stejné mechanismy a algoritmy jako pro plánování procesů ◦ Často plánována bez ohledu, kterému procesu patří (proces 10 vláken, každé obdrží časové kvantum) ◦ Používá Linux, Windows

Answer 203

◦ Běží v rámci času, který je přidělen procesu ◦ Přepínání mezi vlákny systémová knihovna ◦ Pokud OS neposkytuje procesu pravidelné “p řerušení“, tak pouze nepreemtivní plánování ◦ Obvykle algoritmus RR nebo prioritní plánování ◦ Menší režie oproti kernel level threads, menší možnosti

Answer 204

``` monitorujeme běh reálného systému, zaznamenáváme posloupnost událostí  Tento záznam použijeme pro řízení simulace  Lze využít pro porovnávání algoritmů  Nutno uložit velké množství dat ```

Answer 205

přeplánovatelné (preemtable) ◦ lze je odebrat procesu bez škodlivých efektů nepřeplánovatelné (nonpremeptable) ◦ proces zhavaruje, pokud jsou mu odebrány

Answer 206

Sériově využitelné zdroje ◦ Proces zdroj alokuje, používá, uvolní Konzumovatelné zdroje ◦ Např. zprávy, které produkuje jiný proces ◦ Viz producent konzument

Answer 207

Žádost (request) ◦ Uspokojena bezprostředně nebo proces čeká ◦ Systémové volání Použití (use) ◦ Např. tisk na tiskárně Uvolnění (release) ◦ Proces uvolní zdroj ◦ Systémové volání

Answer 208

V množině procesů nastalo uvíznutí, jestliže každý proces množiny čeká na událost, kterou může způsobit jiný proces množiny.

Answer 209

musí být splněny všechny 4 podmínky: 1. vzájemné vyloučení - každý zdroj je buď dostupný, nebo přiřazen právě 1 procesu (spooling - soutěžení o tiskárnu); 2. hold and wait - proces držící přiřazené zdroje může požadovat další; 3. nemožnost odejmutí - přiřazené zdroje nemohou být procesu násilně odejmuty (musí je sám uvolnit); 4. cyklické čekání - cyklický řetězec procesů, kde každý čeká na zdroj držený dalším členem;

Answer 210

cyklus v grafu je nutnou a postačující podmínkou pro vznik uvíznutí; pokud by procesy žádaly o zdroje ve stejném pořadí, uvíznutí nenastane

Answer 211

1. ignorace - předstíráme, že problém neexistuje (pštrosí algoritmus), vysoká cena za eliminaci uvíznutí; u uživatelských procesů uvíznutí neřešíme, ale snažíme se, aby k uvíznutí nedošlo v jádře OS; 2. detekce a zotavení - systém se nesnaží zabránit vzniku uvíznutí, jen ho detekuje a pokud nastane, provede akci pro zotavení; zotavení pomocí preempce - vlastníkovi dočasně odebrat zdroj; zotavení pomocí zrušení změn (checkpointing) - zápis stavu procesů do souboru, aby proces mohl být v případě potřeby vrácen do uloženého stavu; zrušení procesu - nejhorší způsob; 3. dynamické zabránění - většinou procesy žádají o zdroje po jednom; je třeba rozhodnout, zda je přiřazení zdroje bezpečné, pokud ne, pozastaví se žádající proces; stav je bezpečný, pokud existuje min. 1 posloupnost, ve které mohou procesy doběhnout bez uvíznutí (ale i když není bezpečný, uvíznutí nastat nemusí) - bankéřův algoritmus (v praxi nepoužitelný); 4. prevence uvíznutí - 4 Coffmanovy podmínky;; ◦ Vzájemné vyloučení = spooling všeho ◦ Hold and wait = procesy požadují zdroje na začátku ◦ Nemožnost odejmutí = odejmi (nefunguje) ◦ Cyklické čekání zdroje očíslujeme a žádáme v číselném pořadí

Answer 212

Podívej se

Answer 213

procesy požadují zdroje, ale proces zdroj nikdy nemusí obdržet (filosofové zvedají a pokládají vidličku, SJF) - řešení: FIFO

Answer 214

R(p) ∩ W(q) = Ø W(p) ∩ R(q) = Ø W(p) ∩ W(q) = Ø Procesy p, q Množina dat, kterou daný proces čte nebo zapisuje Dodatek ke kritickým sekcím Souběžné čtení je OK

Answer 215

Symetrický multiprocesor (SMP) - Dva nebo více identických procesorů (nebo jader CPU) jsou připojeny k jedné hlavní paměti - Libovolné vlákno lze přidělit libovolnému procesoru. - Lze ovlivnit: thread affinity, thread ideal processor Non uniform memory access (NUMA) - Každý procesor má blíž k jedné části paměti než ostatní procesory. - Systém se pokusí plánovat vlákno na procesoru, který je blízko používané paměti.

Answer 216

 Privilegované  Používají adresy I/O portu jiný adresní prostor, než do RAM  Adresa 70 v IN instrukci je jiná než adresa 70 do RAM  Signál M/ IO určuje, zda je adresa na adresních vodičích do paměti nebo I/O portu

Answer 217

1. CPU řídí přímo periferii 2. CPU řadič periferie (řadič a aktivní čekání CPU na dokončení operace) 3. řadič umí vyvolat přerušení 4. řadič umí DMA 5. I/O modul 6. I/O modul s vlastní pamětí

Answer 218

 CPU přímo vydává potřebné signály  CPU dekóduje signály poskytované zařízením  Nejjednodušší HW  Nejméně efektivní využití CPU  Jen v jednoduchých mikroprocesorem řízených zařízeních (dálkové ovládání)

Answer 219

Řadič (device controller) ◦ Převádí příkazy CPU na elektrické impulzy pro zařízení ◦ Poskytuje CPU info o stavu zařízení ◦ Komunikace s CPU pomocí registrů řadiče na známých I/O adresách ◦ HW buffer pro alespoň 1 záznam (blok, znak, řádka) ◦ Rozhraní řadič periférie může být standardizováno (SCSI, IDE..) 3 pojmy: Povel = příkaz, který dává CPU řadiči Stav = informace o stavu, např. přenos OK Data = buffer na předávaná data

Answer 220

 CPU nemusí testovat příznak dokončení  Při dokončení I/O vyvolá řadič přerušení  CPU začne obsluhovat přerušení - Obslužná procedur a přerušení (Provádí instrukce na předdefinovaném místě) - Určí co dále  Postačuje pro pomalá zařízení, např. sériové I/O

Answer 221

 DMA přenosy mezi pamětí a I/O zařízením  CPU inicializuje přenos, ale sám ho nevykonává  Řadič DMA speciální obvod, zajištuje blokové přenosy mezi I/O zařízením a pamětí 1. CPU zadá požadavek řadiči DMA (adresu I/O zařízení, adresu v RAM, počet bytů) 2. DMA obvod provede přesun dat bez zásahu CPU 3. CPU se zatím může věnovat dalším věcem (ale je omezen ve využití sběrnice) 4. Po ukončení přenosu DMA obvod vyvolá přerušení  Bus mastering zařízení převezme kontrolu nad sběrnicí a přenos provede samo (PCI sběrnice)  Vhodné pro rychlá zařízení řadič disků, síťová karta, zvuková karta, grafická karta atd.

Answer 222

 I/O procesor  Interpretuje programy v hlavní paměti (RAM)  CPU spustí I /O procesor (I/O procesor provádí své instrukce samostatně)

Answer 223

```  I/O modul provádí programy  Má vlastní paměť - Je vlastně samostatným počítačem  Složité a časově náročné operace grafika, šifrování, … ```

Answer 224

1- Odlišné adresní prostory (I/O prostor) - CPU zapisuje do registrů řadiče pomocí speciálních I/O instrukcí - Vstup: IN R, port - Výstup: OUT R, port 2. 1 adresní prostor (RAM) 3. Hybridní schéma (I/O, RAM)

Answer 225

```  řízení CPU  zákaz přerušení  práce se speciálními registry  práce se vstupními a výstupními zařízeními  nastavení a mapování paměti ```

Answer 226

1. obsluha přerušení nejnižší úroveň v OS) 2. ovladač zařízení 3. SW vrstva OS nezávislá na zařízení 4. uživatelský I/O SW

Answer 227

 řadič vyvolá přerušení ve chvíli dokončení I /O požadavku  snaha, aby se přerušením nemusely zabývat vyšší vrstvy  ovladač zadá I /O požadavek, an. usne P(sem)  po příchodu přerušení ho obsluha přerušení vzbudí an. V(sem)  časově kritická obsluha přerušení co nejkratší

Answer 228

 obsahují veškerý kód závislý na konkrétním I /O zařízení (např. ovladač zvukovky od daného výrobce)  ovladač zná jediný hw podrobnosti -> způsob komunikace s řadičem zařízení -> zná detaily např. ví o sektorech a stopách na disku, pohybech diskového raménka, start stop motoru  může ovládat všechna zařízení daného druhu nebo třídu příbuzných zařízení -> např. ovladač SCSI disků všechny SCSI disky

Answer 229

1. ovladači předán příkaz od vyšší vrstvy ◦ např. zapiš data do bloku n 2. nový požadavek zařazen do fronty ◦ může ještě obsluhovat předchozí 3. ovladač zadá příkazy řadiči (požadavek přijde na řadu) ◦ např. nastavení hlavy, přečtení sektoru 4. zablokuje se do vykonání požadavku ◦ neblokuje při rychlých operacích např. zápis do registru 5. vzbuzení obsluhou přerušení (dokončení operace) zkontroluje, zda nenastala chyba 6. pokud OK, předá výsledek ( status data ) vyšší vrstvě ◦ status datová struktura pro hlášení chyb 7. Zpracuje další požadavky ve frontě ◦ jeden vybere a spustí

Answer 230

```  Chyba ovladače = pád systému - Běh v privilegovaném režimu (jádře) - Chyba v ovladači může způsobit pád systému  Ovladač pro určitý HW i určitý OS - Můžete mít starší kameru s ovladačem pro Windows XP, ale třeba nebude použitelná ve Windows 8.1 ```

Answer 231

 I/O funkce společné pro všechna zařízení daného druhu - např. společné fce pro všechna bloková zařízení  definuje rozhraní s ovladači  poskytuje jednotné rozhraní uživatelskému SW

Answer 232

1. pojmenování zařízení - LPT1, COM1 (paralelní a sériový port), /dev/lp0 2. ochrana zařízení ( přístupová 3. alokace a uvolnění vyhrazených zařízení - v 1 chvíli použitelná pouze jedním procesem - např. tiskárna, plotter, magnetická páska 4. vyrovnávací paměti - bloková zařízení bloky pevné délky - pomalá zařízení čtení zápis s využitím bufferu 5. hlášení chyb 6. jednotná velikost bloku pro bloková zařízení Pozn.: v moderních OS se zařízení jeví jako objekty v souborovém systému (v mnoha OS je tato vrstva součástí logického souborového systému)

Answer 233

 programátor používá v programech I/O funkce nebo příkazy jazyka  např. printf v C, writeln v Pascalu  knihovny sestavené s programem  formátování printf (“%.2d:%.2d n”, hodin , minut  často vlastní vyrovnávací paměť na jeden blok

Answer 234

 implementován pomocí procesů běžících v uživ. režimu  způsob obsluhy vyhrazených I /O zařízení multiprogram  např. proces by alokoval zařízení a pak hodinu nic nedělal Příklad spoolingu:  přístup k fyzické tiskárně pouze 1 speciální proces - daemon lpd  proces vygeneruje celý soubor, lpd ho vytiskne - proces chce tisknout, spustí lpr a naváže s ním komunikaci - proces předává tisknutá data programu lpr - lpr zapíše data do souboru v určeném adresáři -> spooling directory přístup jen lpr a lpd  dokončení zápisu lpr oznámí lpd , že soubor je připraven k vytisknutí, lpd soubor vytiskne a zruší lpd – démon (služba) čte ze spoolovacího adresáře a přistupuje k tiskárně lpr – data, která chce aplikace vytisknout se zapisují do spoolovacího adresáře

Answer 235

 Rotační disky - doba vystavení + rotační zpoždění - Stopa, sektor  SSD disky - dražší, menší kapacita - rychlejší Mix - SSD disk v kombinaci s rotačním diskem

Answer 236

```  pevný disk - elektronická část + mechanická - náchylnost k poruchám - cena dat >> cena hw  odstávka při výměně zařízení - náhrada hw, přenos dat ze zálohy prostoje - SLA 24/7 ( Service Level Agreement )  větší disková kapacita než 1 disk ```

Answer 237

 data jsou distribuována na více disků  datová operace je realizována paralelně (např. na disk 1 a 2)  kromě distribuování dat na více disků zvýšení spolehlivosti (mimo RAID 0) redundance informace (zdvojení disků nebo parita)  sada fyzických disků, OS je následně vidí jako jeden disk = Redundant Array of Independent Disks = Redundant Array of Inexpensive Disks

Answer 238

 není redundantní, neposkytuje ochranu dat  ztráta 1 disku ztráta celého pole nebo části (dle režimu)  důvod použití může být výkon při režimu prokládání ( např. střih videa)  Dva režimy zřetězení nebo prokládání (stripping) Zřetězení  Data postupně ukládána na několik disků  Zaplní se první disk, pak druhý, atd.  Snadné zvětšení kapacity, při poruše disku ztratíme jen část dat Prokládání  Data ukládána na disky cyklicky po blocích ( stripy  Při poruše jednoho z disků přijdeme o data  Větší rychlost čtení zápisu  Jeden blok z jednoho disku, druhý blok z druhého disku

Answer 239

 mirroring .. zrcadlení  na 2 disky stejných kapacit totožné informace  výpadek 1 disku nevadí  jednoduchá implementace často čistě sw  nevýhoda využijeme jen polovinu kapacity  zápis pomalejší (stejná data na 2 disky) ovlivněn diskem, na němž bude trvat déle  čtení rychlejší (řadič lze střídat požadavky mezi disky)

Answer 240

 redundantní pole s distribuovanou paritou  minimálně 3 disky  režie: odpovídá kapacitě 1 disku z pole n disků - 5 disků 100GB : 400GB pro data  výpadek 1 disku nevadí  čtení výkon ok  zápis pomalejší 1 zápis čtení starých dat, čtení staré parity, výpočet nové parity, zápis nových dat, zápis nové parity

Answer 241

 Máme disky v RAID 5  Jeden z disků nám vypadne - Uživatel to nepozná - Pole běží v degradovaném režimu, maskuje poruchu - Je třeba, aby se dozvěděl administrátor jinak vypadne další disk a přijdeme o data

Answer 242

 RAID 5 + navíc další paritní disk  odolné proti výpadku dvou disků  rychlost čtení srovnatelná s RAID 5  zápis pomalejší

Answer 243

 kombinace RAID 0 ( stripe ) a RAID 1 (  min. počet disků 4  režie 100 % diskov é kapacity navíc  vyšší výkon v bezpečných typech polích  podstatně rychlejší než RAID 5, při zápisu  odolnost proti ztrátě až 50 disků x RAID 5

Answer 244

RAID 2  Data po bitech stripována mezi jednotlivé disky  Rotačně synchronizované disky (na všech discích jsou hlavy ve stejné pozici z hlediska otáčení disků a jejich vystavení)  Zabezpečení Hammingovým kódem ``` RAID 3  N+1 disků, bitové prokládání  Rotačně synchronizované disky  Na N data, poslední disk XOR parita  Jen 1 disk navíc  Paritní disk vytížen při zápisu na libovolný disk vyšší opotřebení ``` RAID 4  Disky stripovány po blocích, ne po bitech  Každý disk je nezávislý  Parita je opět po blocích

Answer 245

 záložní disk okamžitě připravený k nahrazení vadného disku  při výpadku disku v poli automaticky aktivován hot spare disk a dopočítána data  minimalizace rizika (časové okno)  Pole je degradované a je třeba vyměnit disk  Administrátor nemusí být poblíž  hot spare disk lze sdílet mezi více RAIDy (někdy)

Answer 246

 Snadná výměna disku za běhu systému  Není třeba vypnout server pro výměnu disku  šuplík z přední strany

Answer 247

1. DAS - Directly attached storage - ukládací zařízení přímo u serveru 2. SAN - Storage Area Network - oddělení storage a serverů - Fibre Channel propojení, optický kabel 3. iSCSI - SCSI + TCP /IP  SCSI - protokol, bez fyzické vrstvy (kabely, konektory) - zapouzdření do protokolů TCP /IP

Answer 248

◦ Registry CPU ◦ Cache paměť - malé množství, rychlá ◦ RAM paměť 4GB, 8GB dnešní PC ◦ Pevné disky 1-2TB, pomalé, persistentní, SSD vs. rotační

Answer 249

 Část OS, která spravuje paměť 1. informace o přidělení paměti - volná = která část paměti je volná - přidělená (a kterému procesu) 2. přidělování paměti na žádost 3. uvolnění paměti - zařazení k volné paměti 4. odebírá paměť procesům 5. ochrana paměti - přístup k paměti jiného procesu - přístup k paměti OS

Answer 250

• proces po žádá o alokaci n bajtů paměti funkcí ukazatel = malloc (n) • malloc je knihovní fce alokátoru paměti (součást glibc) • paměť je alokována z haldy • alokátor se podívá, zda má volnou paměť k dispozici, když ne, požádá OS o přidělení dalších stránek paměti (systémové volání sbrk) • proces uvolní paměť, když už ji nepotřebuje voláním free(ukazatel)

Answer 251

ukazatel = malloc (size) - takto získaný ukazatel obsahuje virtuální adresu , tj. není to přímo adresa do fyzické paměti (RAM) virtuální adresa se uvnitř procesoru převede na fyzickou adresu (s využitím tabulky stránek atd.)

Answer 252

Základní mechanismy ◦ Program je v paměti po celou dobu svého běhu Mechanismy s odkládáním ◦ Programy přesouvány mezi hlavní pamětí a diskem

Answer 253

1. Jednoprogramové systémy 2. Multiprogramování s pevným přidělením paměti 3. Multiprogramování s proměnnou velikostí oblasti

Answer 254

* Spouštíme pouze jeden program v jednom čase * Uživatel zadá příkaz , OS zavede program do paměti * Dovoluje použít veškerou paměť, kterou nepotřebuje OS * Po skončení procesu lze spustit další proces Tři příklady rozdělení paměti: a) OS ve spodní části adresního prostoru v RAM (minipočítače) b) OS v horní části adresního prostoru v ROM (zapouzdřené systémy) c) OS v RAM, výchozí obslužné rutiny v ROM (na PC MS DOS v RAM, BIOS v ROM)

Answer 255

 Paralelní nebo pseudoparelelní běh více programů = multiprogramování  Práce více uživatelů, maximalizace využití CPU apod.  Nejjednodušší schéma rozdělit paměť na n oblastí (i různé velikosti) - V historických systémech rozdělení ručně při startu stroje - Po načtení úlohy do oblasti je obvykle část oblasti nevyužitá - Snaha umístit úlohu do nejmenší oblasti, do které se vejde

Answer 256

1. Více front, každá úloha do nejmenší oblasti, kam se vejde ◦ Může se stát, že existuje neprázdná oblast, která se nevyužije, protože úlohy čekají na jiné oblasti 2. Jedna fronta po uvolnění oblasti z fronty vybrat největší úlohu, která se vejde (tj. není FIFO) ◦ Diskriminuje malé úlohy (vybíráme největší co se vejde ) x malým bychom měli obvykle poskytnout nejlepší službu ◦ Řešení mít vždy malou oblast, kde poběží malé úlohy ◦ Řešení s každou úlohou ve frontě sdružit „čítač přeskočení“, bude zvětšen při každém přeskočení úlohy po dosažení mezní hodnoty už nesmí být úloha přeskočena

Answer 257

p = pravděpodobnost čekání na I/O p^n = pravděpodobnost, že všechny úlohy čekají na I/O 1 - p^n = pravděpodobnost využití CPU ==> stupeň multiprogramování zvyšuje využití CPU

Answer 258

```  Úloze je přidělena paměť dle požadavku  V čase se mění => Počet oblastí => Velikost oblastí => Umístění oblastí  Zlepšuje využiti paměti  Komplikovanější alokace dealokace ```

Answer 259

Může vzniknout mnoho volných oblastí (děr) => Paměť se „rozdrobí“ Kompaktace paměti (compaction)  Přesunout procesy směrem dolů  Drahá operace (pokud 1B .. 10ns, pak 256MB .. 2.7s)  Neprovádí se bez speciálního HW

Answer 260

1. bitové mapy 2. seznamy (first fit, best fit, next fit, …) 3. buddy systems

Answer 261

-> Paměť rozdělíme na alokační jednotky stejné délky (B až KB)  výhoda: konstantní velikost bitové mapy  nevýhoda: najít požadovaný úsek N volných jednotek  Náročné, příliš často se nepoužívá pro RAM  Ale používá se např. pro určení volných bloků a volných i uzlů na disku

Answer 262

``` Seznam alokovaných a volných oblastí (procesů, děr) Položka seznamu: ◦ Info o typu proces nebo díra (P vs. H) ◦ Počáteční adresa oblasti ◦ Délka oblasti ```  Proces skončí P se nahradí H (dírou)  Dvě díry vedle sebe sloučí se

Answer 263

1. First Fit (první vhodná)  Prohledávání od začátku, dokud se nenajde dostatečně velká díra  Díra se rozdělí na část pro proces a nepoužitou oblast (většinou „nesedne“ přesně)  Rychlý, prohledává co nejméně 2. Next fit (další vhodná)  Prohledávání začne tam, kde skončilo předchozí  O málo horší než first fit 3. Best fit (nejmenší/nejlepší vhodná)  Prohlédne celý seznam, vezme nejmenší díru, do které se proces vejde  Pomalejší prochází celý seznam  Více ztracené paměti než FF,NF zaplňuje paměť malými nepoužitelnými dírami 4. Worst fit (největší díra) - není vhodné 5. Quick fit  Samostatné seznamy děr nejčastěji požadovaných délek  Díry velikosti 4KB, 8KB,…  Ostatní velikosti v samostatném seznamu  Alokace rychlá  Dealokace obtížné sdružování sousedů

Answer 264

1. Oddělené seznamy pro proces a díry ◦ Složitější a pomalejší dealokace ◦ Vyplatí se při rychlé alokaci paměti pro data z I /O za řízení ◦ Alokace = jen seznam děr ◦ Dealokace = složitější přesun mezi seznamy, z děr do procesů 2. Oddělené seznamy, seznam děr dle velikosti ◦ Optimalizace best fitu ◦ První vhodná je i nejmenší vhodná, rychlost First fitu ◦ Režie na dealokaci sousední fyzické díry nemusí být sousední v seznamu

Answer 265

 Dvě sousední díry H se sloučí  Dva procesy P se nesloučí Při normálním běhu je počet děr poloviční oproti počtu procesů

Answer 266

 Seznamy volných bloků 1, 2, 4, 8, 16 … alokačních jednotek až po velikost celé paměti  Nejprve seznamy prázdné vyjma 1 položky v seznamu o velikosti paměti  Př.: Alokační jednotka 1KB, paměť velikosti 64KB  Seznamy 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 (7 seznamů)  Požadavek se zaokrouhlí na mocninu dvou nahoru  např. požadavek 7KB na 8KB  Blok 64KB se rozdělí na 2 bloky 32KB (buddies) a dělíme dále… Neefektivní (plýtvání místem) x rychlý ◦ Chci 9KB, dostanu 16KB ◦ Alokace paměti vyhledání v seznamu dostatečně velkých děr ◦ Slučování vyhledání buddy

Answer 267

modifikace instrukce programu při zavedení do paměti překládám call 123 na call 1123, pokud program začíná na 1000

Answer 268

mechanismus přístupového klíče - pamět rozdělena na bloky - každý blok 4 bity ochrany - psw (registr) obsahuje 4 bitový klíč - při pokusu o přístup k paměti porovnání klíče a kódu ochrany - kód ochrany a klíč může měnit jen OS (privilegované isntrukce) mechanismus báze a limitu - jednotka správy paměti je MMU (uvnitř CPU) - dva registry - báze a limit - Báze = počáteční adresa oblasti - Limit = velikost oblasti - převádí adresu používanou procesem na adresu do fyzické paměti - předtím kontrola, zda adresa není větší než limit - Zajistí nejen ochranu, ale i dynamickou relokaci

Answer 269

- Provádí se za běhu - Lze použít mechanismus báze a limitu - Změna privilegovaná (může měnit OS) - Předchůdce virtuální paměti - viz MMU

Answer 270

1. Odkládání celých procesů (swapping) - Nadbytečný proces se odloží na disk - Daný proces se ale stále celý vejde do fyzické paměti 2. Virtuální paměť - překrývání, stránkování, segmentace - V paměti nemusí být procesy celé

Answer 271

Co dělat, když je více paměti než alokováno? 1. Přesunout proces do větší oblasti (díry) 2. Překážející proces odložit na disk 3. Odložit na disk žadatele 4. Proces zrušit Pozn.: Typicky proces dvě rostoucí částí: zásobník, halda Jak vyhradit prostor na disku? 1. Pořád do stejného místa 2. Alokace při každém odložení Pozn.: - Stejné algoritmy jako při přidělení paměti

Answer 272

Program = rozdělen na moduly Moduly postupně zaváděny do paměti Závadění modulů: - více překryvných modulů - data v paměti současně - moduly zaváděny dle potřeby - mechanismus odkládání (jako odkládání procesů) - Zavádění modulů zařizuje OS - Rozdělení programů a dat na části - navrhuje programátor

Answer 273

- Rozsáhlý adresový prostor - Ve skutečnosti je pouze část adresového prostoru v paměti - Zbytek odložen na disku - Ve fyzické paměti ta část, co zrovna potřebujeme

Answer 274

fyzická paměť RAM slouží jako cache virtuálního adresního prostoru procesů

Answer 275

- program používá virtuální adresy = číslo stránky a offset - rychle zjistíme, zda je požadovaná adresa v paměti - ANO - převod VA => FA - NE - zavedení z disku - Co nejrychlejší

Answer 276

 VAP stránky (pages) pevné velikosti - nejčastěji 4KB , další běžné: 2MB , 4MB a 1GB  fyzická paměť rámce (page frames) stejné velikosti - rámec může obsahovat PRÁVĚ JEDNU stránku - na známém místě v paměti tabulka stránek - tabulka stránek poskytuje mapování virtuálních stránek na rámce

Answer 277

Stránky mapovány na rámce případně na swap na disku, součástí tabulky procesů Obsahuje: 1. číslo rámce (nejdůležitější) = udává ve kterém rámci RAM je stránka uložena 2. platné/neplatné mapování - jestli je v RAM/swapu 3. příznak ochrany (čtení, zápis, execute) 4. bit modifikace - zda je rámec potřeba uložit do swapu při odstranění z RAM - pokud byla modifikována, znamená to, že pokud je i ve swapu, je nyní neakuální 5. bit referenced - zda byla stránka přistupována v poslední době 6. adresa ve swapu 7. bit caching - povolení/zákaz cashování

Answer 278

 Stránka není mapována  Výpadek stránky způsobí výjimku , zachycena OS (pomocí přerušení)  OS iniciuje zavádění stránky a přepne na jiný proces  Po zavedení stránky OS upraví mapování (tabulku stránek)  Proces může pokračovat

Answer 279

1. Velký rozsah - Pomůže váceúrovňová struktura - např 10 bitů 1 úroveň - 10 bitů 2. úroveň - 12 bitů offset 2. Rychlost přístupu - TLB (Translation Look-aside Buffer)

Answer 280

Vnější: - zůstávají nepřidělené úseky paměti - moc malé díry - u stránkování nenastává Vnitřní: - část přidělené paměti nevyužita - při stránkování: v průměru polovina poslední stránky prázdná

Answer 281

32 bitů 12 offset 20 číslo stránky

Answer 282

 Každý přístup do paměti sáhne do tabulky stránek  2x více paměťových přístupů  musíme sáhnout do tabulky stránek a pak do paměti kam chceme ``` TLB ( Translation Look aside Buffer )  HW cache  Vstup: číslo stránky  Výstup: číslo_rámce nebo odpoví, že neví  Dosáhneme zpomalení jen 5 až 10 %  Přepnutí kontextu na jiný proces - problém (vymazání cache) - než se TLB opět zaplní a tedy naučí mapování pomalý přístup ```

Answer 283

= stránkování s využitím swapu

Answer 284

Má-li proces svou pracovní množinu stránek v paměti , může pracovat bez mnoha výpadků, dokud se pracovní množina stránek nezmění, např. do další fáze výpočtu

Answer 285

1. Výpadek mechanismem přerušení vyvolán OS 2. OS zjistí, pro kterou stránku nastal výpadek 3. OS určí umístění stránky na disku ◦ Často je tato informace přímo v tabulce stránek 4. Najde rámec, do kterého bude stránka zavedena ◦ Co když jsou všechny rámce obsazené? 5. Načte požadovanou stránku do rámce ( DMA přenos…) 6. Změní odpovídající mapovací položku v tabulce stránek 7. Návrat.. 8. CPU provede instrukci , která způsobila výpadek

Answer 286

Použijí se, pokud potřebujeme uvolnit místo v operační paměti pro další stránku: nastal výpadek stránky, je třeba někam do RAM zavést stránku a RAM je plná.. nějakou stránku musíme z RAM odstranit, ale jakou? 1. Algoritmus FIFO 2. MIN/OPT 3. LRU 4. NRU 5. Second Chance 6. Clock 7. Aging

Answer 287

 Udržovat seznam stránek v pořadí, ve kterém byly zavedeny  Vyhazujeme nejstarší stránku (nejdéle zavedenou do paměti první na seznamu)  Není nejvhodnější  Často používané stránky mohou být v paměti dlouho analogie s obchodem, nejdéle zavedený výrobek chleba)  Trpí Beladyho anomálií = zvětšíme pamět, ale bude více výpadů pro FIFO

Answer 288

Optimální - nejlepší možný výpadek stránky = ten, který nejdelší dobu nikdo nebude potřebovat - pouze teoretický, nejde udělat, pohled do budoucna - pouze pro srovnání

Answer 289

Least Recently Used -nejdéle nepoužitá stránka princip lokality -> stránky používané v posledních instrukcích se budou pravděpodobně používat i v následujících -sw řešení (není použitelné) Zpomalení cca 10x HW řešení čítač  MMU obsahuje čítač (64bit), při každém přístupu do paměti zvětšen  každá položka v tabulce stránek pole pro uložení čítače  odkaz do paměti - obsah čítače se zapíše do položky pro odkazovanou stránku  výpadek stránky - vyhodí se stránka s nejnižším číslem výhody  z časově založených (realizovatelných) nejlepší  Beladyho anomálie nemůže nastat nevýhody  každý odkaz na stránku aktualizace záznamu (zpomalení) - položka v tab. stránek - řádek a sloupec v matici  LRU se pro stránkovanou virtuální paměť příliš nepoužívá  LRU ale např. pro blokovou cache souborů

Answer 290

 MMU udržuje matici n * n bitů n = počet rámců  všechny prvky 0  odkaz na stránku odpovídající k tému rámci - všechny bity k tého řádku matice na 1 -všechny bity k tého sloupce matice na 0 řádek s nejnižší binární hodnotou = nejdéle nepoužitá stránka

Answer 291

 snaha vyhazovat nepoužívané stránky  HW podpora: - stavové bity Referenced ( a Dirty (M = modified) - v tabulce stránek  bity nastavované HW dle způsobu přístupu ke stránce  bit R nastaven na 1 při čtení nebo zápisu do stránky - pravidelně nulován (aby označoval referenci v poslední době)  bit M na 1 při zápisu do stránky - stránku je třeba při vyhození zapsat na disk - bit zůstane na 1, dokud ho SW nenastaví zpět na 0 Rozhodneme na základě R a M 4 kategorie dle R a M NRU náhodně vyhodí stránku z nejnižší neprázdné třídy výhody  jednoduchost, srozumitelnost  efektivně implementovaný nevýhody  výkonnost (jsou i lepší algoritmy)

Answer 292

 vycházejí z FIFO - FIFO obchod vyhazuje zboží zavedené před nejdelší dobou, ať už ho někdo chce nebo ne - Second Chance evidovat, jestli zboží v poslední době někdo koupil (ano prohlásíme za čerstvé zboží)  modifikace FIFO zabránit vyhození často používané Second Chance: - dle bitu R nejstarší stránky Clock: - Stránky udržovány v kruhovém seznamu - Ukazatel na nejstarší stránku = ručička hodi Od SC se líší pouze implementací

Answer 293

Algoritmus Aging  Každá položka tabulky stránek pole stáří ( age), N bitů (8)  Na počátku age = 0  Při každém přerušení časovače pro každou stránku:  Posun pole stáří o 1 bit vpravo  Zleva se přidá hodnota bitu R  Nastavení R na 0  Při výpadku se vyhodí stránka, jejíž pole age má nejnižší hodnotu Aging x LRU  Několik stránek může mít stejnou hodnotu age a nevíme, která byla odkazovaná dříve (u LRU jasné vždy) hrubé rozlišení  Age se může snížit na 0 nevíme, zda odkazovaná před 9ti nebo 1000ci tiky časovače  Uchovává pouze omezenou historii  V praxi není problém tik 20ms, N=8, nebyla odkazována 160ms nejspíše není tak důležitá, můžeme jí vyhodit  stránky se stejnou hodnotou age vybereme náhodně

Answer 294

 Globální a lokální alokace  Globální pro vyhození se uvažují všechny rámce - Lepší průchodnost systému častější - Na běh procesu má vliv chování ostatních procesů  Lokální uvažují se pouze rámce alokované procesem (tj. obsahující stránky procesu, jehož výpadek stránky se obsluhuje) - Počet stránek alokovaných pro proces se nemění - Program se vzhledem k stránkování chová přibližně stejně při každém běhu

Answer 295

1. Nejjednodušší = všem procesům dát stejně - Ale potřeby procesů jsou různé 2. Proprocionální = každému proporcionální díl podle velikosti procesu 3. Nejlepší = podle frekvence výpadků stránek za jednotku času (Page Fault Frequency, PFF ) (!znát) - Pro většinu rozumných algoritmů se PFF snižuje s množstvím přidělených rámců

Answer 296

 v systému se běžně udržuje určitý počet volných rámců  když klesne pod určitou mez, pustí page daemon - kswapd (zloděj stránek), ten uvolní určité množství stránek (rámců)  když se čerstvě uvolněné stránky hned nepřidělí, lze je v případě potřeby snadno vrátit příslušnému procesu

Answer 297

``` zabrání odložení stránky  části jádra  stránka, kde probíhá I/O  tabulky stránek  nastavení uživatelem mlock () , viz man 2 mlock ```

Answer 298

 Proces pro svůj rozumný běh potřebuje pracovní množinu stránek  Pokus se pracovní množiny stránek aktivních procesů nevejdou do paměti, nastane zahlcení (trashing) Zahlcení  V procesu nastane výpadek stránky  Paměť je plná (není volný rámec) je třeba nějakou stránku vyhodit , stránka pro vyhození bude ale brzo zapotřebí , bude se muset vyhodit jiná používaná stránka  Uživatel pozoruje systém intenzivně pracuje s diskem a běh procesů se řádově zpomalí (víc času stránkování než běh)  Řešení při zahlcení snížit úroveň multiprogramování (zahlcení lze detekovat pomocí PFF)

Answer 299

Sdílené regiony paměti  Volání shmget , shmat , shmdt (viz  chci sdílenou pamět 2000B s klíčem 5678 Paměťově mapované soubory  Volání mmap  Soubor na disku se tváří jako blok paměti  Zápis do stránky --> nastaví bit modified  Při odstranění z paměti zapíše na disk

Answer 300

+ Rozsah virtuální paměti + Efektivnější využití fyzické paměti - Režie při převodu VA na FA - Režie procesoru (údržba tabulek, výběr stránky pro vyhození) - Režie I/O při čtení/zápisu stránky - Paměť pro tabulky - Vnitřní fragmentace

Answer 301

Od začátku: 1. Operační systém 2. Zásobník 3. Prostor pro zásobník 4. Sdílené knihovny 5. Prostor pro haldu 6. Halda 7. Inicializovaná data 8. Kód programu

Answer 302

= více samostatných virtuálních adresových prostorů - dosud jednorozměrná, tj. od 0 do max Paměť nejlépe více nezávislých adresových prostorů segmenty  Segment logické seskupení informací  Každý segment lineární posloupnost adres od 0  Programátor o segmentech ví , používá je explicitně (adresuje konkrétní segment) ``` Např.  Kód přeloženého program (CS)  Globální proměnné  Hromada (DS)  Zásobník návratových adres (SS) ```

Answer 303

 Každý odkaz do paměti dvojice (selektor, offset) - Selektor obsahuje mj. odkaz do tabulky segmentů, určuje segment - Offset relativní adresa v rámci segmentu  Technické prostředky musí umět přemapovat dvojici selektor, offset) na lineární adresu (je fyzická když není dále stránkování)  Tabulka segmentů - každá položka má  Počáteční adresa segmentu ( báze)  Rozsah segmentu ( limit)  Příznaky ochrany segmentu ( čtení,zápis , provádění - rwx)

Answer 304

Selektor = z větší části index do tabulky segmentů (1 bit říká jestli je tabulka globální nebo lokální GDT x LDT -> LDT v PCB) Offset = relativní adresa v rámci segmentu Deskriptor (segmentu) = kombinace báze a limitu + další položky (adresa, rozsah...)

Answer 305

1. Ukazuje selektor na vyplněnou řádku v tabulce segmentů?  Pokud ne (např. samé 0) ukončení procesu 2. Platí, že ofset limit?  Pokud ne ukončení procesu 3. Podle příznaků, nechci sahat na segment, kam může např. jen jádro?  Opět může vést k ukončení procesu

Answer 306

 Segment zavedený v paměti nebo odložený na disku  Adresování segmentu co není v paměti výpadek segmentu zavede do paměti není-li místo jiný segment odložen na disk  HW podpora bity v tabulce segmentů - Bit segment je zaveden v paměti ( Present / absent) - Bit referenced (Segment oproti stránce velký)

Answer 307

virtuální adresa --> lineární adresa --> fyzická adresa virtuální = používá proces ( selektor:offset) lineární po segmentaci (už jedno číslo od 0 výše) pokud není dále stránkování, tak už představuje i fyzickou adresu fyzická adresa = do fyzické paměti RAM (CPU jí vystaví na sběrnici)

Answer 308

16 bitů 13 bitů - index do GDT nebo LDT 1 bit - 0=GDT, 1=LDT 2 bity - úroveň privilegovanosti (ring = 0 jádro, 3 už. proces)

Answer 309

logická adresa: segment selektor (16bitů) + offset (32bitů) zrychlení převodu: přídavné neprogramovatelné registry (pro každý segm. reg.) když se nahraje segment selektor do segmentového registru, odpovídající deskriptor se nahraje do odpovídajícího neprogramovatelného registru

Answer 310

``` 64bitů  32 bitů báze  20 bitů limit - v bytech, do 1MB (2^20) - v 4K stránkách (do 2^32)(2^12 4096)  příznaky - typ (kód nebo data/zásobník) a ochrana segmentu - segment přítomen v paměti.. ```

Answer 311

viz přednáška 12 stránka 50 (zkus si nakreslit)

Answer 312

 Běžný procesor v PC může běžet v reálném nebo chráněném módu  Po zapnutí napájení byl puštěn reálný mód , ten využíval např. MS DOS není zde však žádný mechanismus ochrany  Dnešní systémy přepínají procesor ihned do chráněného režimu (ochrana segmentů uplatněním limitu, ochrana privilegovanosti kontrolou z jakého ringu je možné přistupovat)

Answer 313

 v C o paměť žádáme malloc() a máme ji uvolnit free()  paměť nám přidělí knihovna alokátor paměti , která spravuje volnou paměť  pokud alokátor nemá volnou paměť k dispozici, požádá operační systém systémovým voláním o přidělení další části paměti (další stránky)

Answer 314

 Určuje urychlení výpočtu při užití více procesorů  Urychlení je limitováno sekvenčními částmi výpočtu tj. u 2 CPU není urychlení 2x, ale pouze část kódu lze provést paralelně