Faculdade Escritor Osman Lins Alunos: Gustavo Villar Rafael Fragôso

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1 Faculdade Escritor Osman Lins Alunos: Gustavo Villar Rafael Fragôso

2 AGENDA Histórico - A criação do OpenSolaris; Hierarquia / Arquitetura - Aspectos fundamentais do OpenSolaris; Processamento - Criação, Gerenciamento e Otimização das instruções lógicas e físicas; Memória - O Gerenciamento de memória e Os principais algoritmos; Arquivos - Organização do sistemas de arquivos; E / S - Tipos de Barramentos, Gerenciamento e Movimentação dos Dados; Segurança - Política de segurança e Prevenções adotadas pelo OpenSolaris; Benefícios, Limitações e Conclusões - Benefícios em adotar o OpenSolaris, Limitações estrutural e funcional e Conclusões.

3 OBJETIVO GERAL Conhecer como surgiu o sistema operacional OpenSolaris; Entender a sua arquitetura conhecendo os tipos e distribuições do sistema; Entender o gerenciamento de processos apontando as suas falhas e vantagens de acordo com o seu modelo; Entender o gerenciamento de memória, juntamente com os seus benefícios e limitações; Conhecer a organização e como é a implementação do sistema de arquivos do OpenSolaris; Conhecer os tipos de interfaces e padrões que são suportados pelo OpenSolaris; Entender como o OpenSolaris reage a estados de vulnerabilidades contra agentes externos e ameaças presentes em dispositivos e na internet; Conclusões finais.

4 HISTÓRIA O planejamento para OpenSolaris começou no início de Um programa piloto foi formado em setembro de 2004 com 18 membros não-sun comunidade e correu para 9 meses de crescimento para 145 participantes externos. A Sun apresentou a CDDL (Common Development e Distribution License) para a OSI, que o aprovou em 14 de janeiro de A abertura do código fonte do Solaris foi um processo gradual. O OpenSolaris ainda possui código não aberto que estão disponíveis somente em binário. Solaris é uma versão do UNIX System V Release 4 (SVR4), desenvolvido em conjunto pela Sun e AT&T para fundir elementos de vários sistemas Unix existentes. Ela foi licenciada pela Sun de Novell para substituir SunOS. A primeira parte da base de código do Solaris para ser de código aberto foi o Solaris Dynamic Tracing instalação (comumente conhecido como DTrace), uma ferramenta que auxilia na análise, depuração e ajuste de aplicações e sistemas. DTrace foi liberado sob a CDDL em 25 de janeiro de 2005 no site opensolaris.org recém-lançado. A maior parte do código do sistema Solaris foi lançado em 14 de junho de Resta algum código do sistema que não é open source, e está disponível apenas como pré-compilados arquivos binários.

5 HISTÓRIA Inicialmente, Sun Solaris Express programa proporcionou uma distribuição baseada no código do OpenSolaris em combinação com software encontrado apenas em versões do Solaris. A primeira distribuição independente foi lançado em 17 de junho de 2005, e muitos outros surgiram desde então. Em 19 de março de 2007, a Sun anunciou que tinha contratado Ian Murdock, fundador do Debian, para chefiar Projeto Indiana, um esforço para produzir uma distribuição completa do OpenSolaris, com GNOME e userland de ferramentas GNU, além de uma rede baseada em sistema gestor de pacotes. A nova distribuição foi planejada para atualizar a experiência do usuário, e se tornaria o sucessor do Solaris Express como base para futuras versões do Solaris. Em 5 de maio de 2008, OpenSolaris foi lançado em um formato que pudesse ser iniciado como um Live CD ou instalado diretamente. Ele usa o GNOME como ambiente desktop a interface do usuário principal. Quanto mais tarde o OpenSolaris liberação incluiu uma interface gráfica para o ZFS capacidades de snapshotting, conhecido como Time Slider, que oferece funcionalidade similar ao Mac OS X Time Machine.

6 HISTÓRIA Em 13 de agosto de 2010, a Oracle foi rumores de que teria interrompido a distribuição binária do OpenSolaris para focar o programa de distribuição do Solaris Express binário. O código-fonte continuaria a ser aceito pela comunidade e código fonte a Oracle continuará a ser lançado em Open Source, mas versões do Oracle código poderia ocorrer somente após versões binárias. interno foi liberado por um desenvolvedor do kernel do OpenSolaris, mas foi confirmado pela Oracle. Em 12 de novembro de 2010, uma versão final do OpenSolaris (134b) foi publicado pela Oracle para o repositório/release para servir como um caminho de atualização para Solaris 11 Express. Oracle Solaris 11 Express , uma prévia do Solaris 11 e da primeira versão da distribuição pós-opensolaris da Oracle, foi lançado em 15 de novembro de 2010.

7 ARQUITETURA O kernel do Solaris é o núcleo. Ele gerencia o recursos de sistema de hardware e provem a execução do ambiente para os programas de usuários. O kernel provém um ambiente o qual pode executar simutâneamente múltiplos programas. As primeiras funções do kernel podem ser divididas em duas categorias maiores: gerenciamento de recursos de hardware alocando recursos entre os programas que estão rodando e fornecendo serviços de sistemas que estes programas os usem. O kernel do Solaris, é como o de outros sistemas operacionais implementados, ele provem um ambiente de máquina virtual que protege o hardware dos programas e permite que os programas sejam executados simutâneamente na mesma plataforma de hardware. O kernel provém mecanismos para acessar o sistema de operações de serviços, como E/S, rede, criação e finalização de threads, controle de processo e sinalização, processo e gerenciamento de memoria e comunicanição entre processos.

8 ARQUITETURA Interface de Chamadas de Sistema - Permite aos processos de usuários acessar os módulos do kernel. Agendamento e Execução de Processo - O gerenciamento de processo provém facilidades para criação, execução, gerenciamento e finalização. O agendador de processo implementa funções que divide os recursos do processador da maquina entre as threads e o sistema. Gerenciamento de Memória - O sistema de memoria virtual gerencia o mapeamento de memória física dos processos do usuário e do kernel. O sistema de gerenciamento de memoria do solaris é divido em 2 camadas: o gerenciamento de funções comuns e o de componentes específicos do hardware. Sistemas de Arquivos - O Solaris implementa um sistema de arquivos virtual, no qual múltiplos tipos de sistemas de arquivos podem ser configurados no kernel ao mesmo tempo. Gerenciamento de E/S -

9 ARQUITETURA

10 PROCESSAMENTO O kernel do Solaris é multithreaded - que é implementado com múltiplas threads de execução para permitir a concorrência entre vários processadores. Essa arquitetura é um importante ponto de partida a partir do modelo tradicional de programação UNIX. No Solaris, as threads do kernel ou kernel threads, é a unidade fundamental de processos já efetuados ou que irá ser realizado. As múltiplas threads permitem que múltiplos fluxo de execução sejam executados dentro de um único ambiente de memoria virtual e consequentemente a execução das trocas entre as threads é menos custosa porque nenhuma memoria virtual é exigida. As threads são usadas para relatar tarefas, para processos em execução e para interrupções de tratamento. Dentro do ambiente do kernel, múltiplas threads estão em execução. Processos também contem uma ou mais threads, também compartilhando o ambiente de processo de memoria virtual.

11 PROCESSAMENTO O kernel do OpenSolaris permite dois modos de execução no processador. O modo não-privilegiado, no qual são executados os processos de usuário, e o modo privilegiado, no qual somente os processos do kernel são executados. No modo não-privilegiado o processo tem acesso somente a sua parcela de memória de sistema, enquanto que no modo privilegiado o processo têm-se acesso à todas as estruturas de dados do kernel, assim como a todo o hardware do sistema. Existem três formas de entrar em modo privilegiado: a. Através de uma system call; b. Através de uma interrupção; c. Através de traps.

12 PROCESSAMENTO Os processos são criados pela primitiva de sistema fork. Essa função, ao ser chamada por um processo em execução (processo-pai), cria uma cópia igual desse processo (processo-filho) - um processo-pai pode ter vários processosfilhos e estes também podem ter seus processos-filhos. A partir daí, tanto o processo-pai quanto o processo-filho têm seu próprio espaço de endereçamento. Dessa forma, as variáveis de um não são visíveis ao outro e vice-versa. Os processos são identificados mediante um código de identificação, pid, que é fornecido pelo processo-pai ao processo-filho. Os processos no OpenSolaris possuem duas estruturas-chave: a tabela de processos, que contém informações como número do processo, modo e prioridade. E a estrutura de usuário, contendo informações que não são necessárias quando o processo não estiver fisicamente na memória principal.

13 GERENCIAMENTO DE MEMÓRIA O kernel do Open Solaris tem acesso completo à memória. É ele quem deve dar permição para que os programas do espeço do usuário tenham acesso à memória quando requisitada. O kernel gerencia a memória utilizando os seguintes métodos: Cyclical page cache (Cache de página cíclico) Solaris 8 usa um algoritmo diferente para fazer a remoção de paginas da memória chamada cyclical page cache. Ela foi projetada para remover os problemas do cache do sistema de arquivos com a memória virtual. Esse novo sistema substitui paginação por demanda existente nas versões anteriores Utiliza novo sistema para fazer apenas o cache dos dados do sistema de arquivos. Qualquer outro objeto da memória é tratado em listas diferentes (binários, bibliotecas ). Dessa maneira o sistema de arquivos só compete com ele mesmo por memória.

14 GERENCIAMENTO DE MEMÓRIA Paginação A memória física é dividida em páginas. Toda página ativa (não livre) é um mapeamento entre um arquivo (vnode) e a memória. Páginas são identificadas a partir do vnode e de um offset (par vnode/offset). O par vnode/offset também mapeia o arquivo em swap ou para o cache de arquivo. O mapeamento entre página física e seu espaço virtual é feito pelo HAT. Uma lista hash global de páginas contem ponteiros para listas de páginas e é indexada por uma função hash (vnode/offset) A paginação feita pelo sistema é chamada de paginação por demanda. Um processo não precisa ser retirado totalmente da memória para dar espaço a outro, para isso basta substituir uma ou mais páginas desse processo. Essa politica não interfere na execução dos processos que não percebem a troca uma vez que alteramos apenas a referencia do endereço lógico.

15 GERENCIAMENTO DE MEMÓRIA Swapping Consiste na escolha de um programa residente na memória para ser transferido para o disco com a finalidade de liberar espaço na memória. É possível classificar em dois tipos o swap realizado pelo Open Solaris, soft swapping e hard swapping. Soft swapping Se a memória disponível do sistema se encontra abaixo de um nível mínimo de memória livre, por um determinado período de tempo, o escalonador de memória começa a fazer a troca de processos. Inicialmente o escalonador irá procurar por processos que estão inativos por mais tempo (com um mínimo de tempo definido por maxslp), ou seja o que está na memória mais tempo sem ser referenciado. Hard swapping Acontece se há mais de um processo na fila de processos ativos e a atividade de paginação ultrapassa um valor predefinido. Então o núcleo descarrega todos os módulos e cache do sistema que não estão ativos e começa a fazer a troca de processos sequencialmente até que exista memória livre disponível.

16 SISTEMAS DE ARQUIVOS ZFS é um sistema de arquivos livre, desenvolvido pela Sun Microsystems para seu sistema operacional Solaris. O significado original era Zettabyte File System, porém agora é um pseudo-acrônimo. ZFS destaca-se pôr sua grande capacidade, de integração dos conceitos anteriormente separados de sistema de arquivos e administrador de volumes em um só produto, nova estrutura sobre o disco, sistemas de arquivos de rápido acesso e uma administração de espaços de armazenamento eficiente. Tabela de conteúdos do ZFS: a. Capacidades; b. Plataformas; c. Modelo Transacional (Copy-on-Write); d. Instantâneos (Snapshots); e. Dynamic Striping; f. Tamanho Variável de Bloco; g. Criação de Sistemas de Arquivos de Acesso Rápido.

17 SISTEMAS DE ARQUIVOS Capacidades: 128 bits (1, vezes a capacidade de um sistema de arquivos de 64 bits). Os limites de ZFS estão desenhados para ser tão grandes que não se encontram nunca na pratica. Sobre a capacidade do sistema, Jeff Bonwick, o arquiteto chefe da Sun para ZFS, disse: "Criar um sistema de arquivos de 128 bits excederia os limites quânticos de armazenamento da terra.". Plataformas: ZFS é parte do Solaris para SPARC e Solaris para x86. Os Pools e seus sistemas de arquivos ZFS associados / zvols podem mover-se entre sistemas que utilizem SPARC e x86. O complexo formato de ponteiros de bloco também proporciona que os metadados do sistema de arquivos se armazenem de maneira adaptada ao Endianness da máquina, permitindo em um armazenamento que contém um pool ZFS se mova entre sistemas que utilizam diferente ordem para os bytes.

18 SISTEMAS DE ARQUIVOS Modelo Transacional: ZFS utiliza um modelo transacional copy-on-write. Todos os ponteiros com blocos de um sistema de arquivos contém um checksum de 256 bits sobre o bloco apontado, que se comprova ao ler o bloco. Os blocos que contém dados ativos não se sobrescrevem nunca; em seu lugar, se reserva um novo bloco, e os dados modificados se escrevem nele, então qualquer bloco de metadados que o referencie é, de modo similar, recuperado e escrito. Para reduzir a sobrecarga deste processo, se agregam varias atualizações em grupos de transações, e se utiliza um log de eventos quando se necessitam escrituras síncronas. Instantâneos: Como ZFS não sobrescreve dados, tomar um instantâneo simplesmente significa não liberar os blocos utilizados por versões antigas de dados. A vantagem é que os instantâneos se tomam rapidamente e também são eficientes desde o ponto de vista do espaço, pois compartilham os dados sem modificar com o sistema de arquivos.

19 SISTEMAS DE ARQUIVOS Dynamic Striping: A medida que se anexem dispositivos ao spool, a largura das bandas se expande de forma automática para inclui-los, de maneira que se utilizam todos os discos no pool para balancear a carga de escritas entre todos os dispositivos. Tamanhos de Blocos Variáveis: ZFS utiliza blocos de tamanho variável até 128K. O código disponível atualmente permite ao administrador ajustar o tamanho máximo de blocos utilizados, pois certas cargas não rendem bem com blocos grandes. Também está contemplado um ajuste automático para adequar-se as características da carga de trabalho. Espaços de Armazenamento: Os espaços se constroem a partir de um ou mais dispositivos virtuais (vdevs), de que cada um é o raw device, um mirror (RAID 1) de um ou mais dispositivos, ou um grupo RAID-Z de dois ou mais dispositivos. A capacidade de armazenamento de todos os vdevs está disponível para todos os sistemas de arquivos do spool.

20 SISTEMAS DE ARQUIVOS Criação de Sistemas de Arquivos de Rápido Acesso: A criação de um novo sistema de arquivos no interior de um espaço de armazenamento ZFS e extremamente rápida e fácil, muito mais parecida em tempo e esforço a criar um novo diretório em sistema de arquivos tradicional que ao tempo e esforço necessário para criar um novo sistema de arquivos em qualquer outro SO tradicional. Estes sistemas de arquivos podem ter cotas reservadas e outras capacidades de administração úteis. Entre os usos possíveis se encontra a criação de um sistema de arquivos separado, não só um diretório, para cada usuário do sistema.

21 GERENCIAMENTO DE E/S A independência de cada dispositivo de entrada e saída é um dos fatores mais importantes no SOLARIS. Dessa forma, um processo pode acessar um arquivo em disco tão facilmente quanto um terminal ou uma impressora. Todos os requerimentos de entrada e saída são manipulados sincronicamente, ou seja, um processo que solicita uma entrada, por exemplo, é suspenso a partir do momento dessa solicitação e liberado quando a entrada tiver sido completada. A gerência de entrada e saída no SOLARIS é implementada por drivers, sendo necessário um driver para cada dispositivo. Esses drivers são acoplados ao sistema operacional e, uma vez acrescentados um novo dispositivo, um driver correspondente será acoplado ao kernel.

22 GERENCIAMENTO DE E/S O SOLARIS trabalha com dois tipos de drivers de entrada e saída: driver de bloco, onde a transmissão é feita por blocos e normalmente está associada a dispositivos com altas taxas de transferência entre esse dispositivo e a memória; e driver de terminal, cuja transmissão é feita caractere por caractere e é usado em dispositivos mais lentos. Diver de Bloco - No caso do driver de bloco, sempre que um processo solicita uma transferência, o kernel verifica se o bloco já está na memória ou não e, em seguida, o sistema transfere o bloco solicitado para o dispositivo de entrada e saída. Blocos freqüentemente utilizados tendem a permanecer na memória, reduzindo, portanto, o tráfego de entrada e saída.

23 GERENCIAMENTO DE E/S Driver de Terminal - O driver de terminal é utilizado por todos os dispositivos que não se ajustam ao modelo de blocos. Contudo, a maioria dos dispositivos que possuem a interface estruturada para o driver de bloco, também possui a interface de terminal. O acesso aos dispositivos de entrada e saída é integrado ao sistema de arquivos através de arquivos especiais. Esses arquivos podem ser acessados da mesma forma que qualquer outro arquivo, utilizando primitivas de leitura e gravação.

24 SEGURANÇA Existe 2 tipos de pessoas no mundo da computação: Pessoas que se importam com segurança; Pessoas que não se importam com segurança. Para grandes companhias, sistemas do governo ou para você mesmo, sistemas de computadores podem ser comprometidos. Felizmente, o Solaris contem numerosos recursos de segurança para proteger e melhorar a segurança. A Sun sempre adotou uma abordagem à segurança diferente da de seus concorrentes. Ela incorpora a segurança a cada produto, em vez relegá-la a segundo plano. É esse exatamente o caso do Solaris 10, que oferece uma alternativa ao tudo ou nada do modelo do superusuário todo-poderoso, integrando a segurança do privilégio mínimo diretamente ao sistema operacional. Com essa nova funcionalidade, o Solaris continua sendo o único sistema operacional UNIX a oferecer esse modelo de segurança totalmente integrado ao kernel e aos componentes associados, enquanto põe à disposição total compatibilidade com o ambiente UNIX e os aplicativos existentes.

25 SEGURANÇA Cada aplicativo Solaris tem uma lista rigorosa de privilégios específicos impostos pelo kernel, em vez de um único privilégio principal de todopoderoso. Além disso, cada serviço Solaris foi convertido para que use o mínimo de privilégios necessários, tornando ainda mais difícil a invasão do sistema por hackers e a exploração dos serviços. Os administradores podem atribuir grupos de privilégios a funções que correspondem a seus processos de negócios para diferentes tipos de administradores e desenvolvedores.. O Solaris 10 também inclui inúmeras tecnologias de segurança para complementar o privilégio mínimo, como o RBAC (controle de acesso baseado em funções), para serviços individuais, a rede segura IPSec (Internet Protocol Security) e uma ampla variedade de serviços criptográficos que se adaptam, automaticamente, a cada plataforma de hardware e a otimizam. Esses recursos de segurança não exigem alterações nos aplicativos: os administradores podem controlar, dinamicamente, os atributos de segurança dos aplicativos existentes. E mais: os atributos de segurança do privilégio mínimo são incorporados a todos os novos recursos do Solaris 10, incluindo o DTrace, ZFS, Solaris Containers e PSH.

26 BENEFÍCIOS Fácil de baixar (Imagem ISO, bittorrent, mirrors, ~700mb); Fácil de instalar (Instalador gráfico semelhante a o de distribuições Linux como o Ubuntu); Fácil de usar (Ambiente GNOME, várias aplicações, KDE disponível pela comunidade); Fácil de Manter (Repositório de Pacotes); Live CD/USB; Image Packing System (IPS) (Sistema de entrega de software do OpenSolaris); DTrace (Framework para análise dinâmica); Zettabyte File System (ZFS) (Sistema de aquivos criado pela Sun, com armazenamento baseado em pools, sem gerenciador de volumes); Fault Management Architecture (FMA) (Mecanismo unificado para gerência de arquivos); Gerenciamento de Recursos.

27 LIMITAÇÕES Só existe apenas para plataformas x86 A interface Gráfica ainda não é um ponto forte do sistema Ainda é um sistema relativamente novo e ainda possui limitações

28 CONCLUSÃO Apesar de ser um sistema relativamente novo, o OpenSolaris conta com a robustez e segurança de um sistema Unix e a fácil utilização por usuários, unindo os benefícios de um sistema operacional com os benefícios de um sistema operacional baseado no Solaris. Com tudo isso o OpenSolaris tornou-se uma boa saída para quem deseja utilizar um sistema operacional seguro, robusto e com várias funcionalidades tanto para usuários comuns como para usuários avançados e grandes empresas.

29 BIBLIOGRAFIA MAURO, J.; MCDOUGALL, R. Solaris Internals: core kernel components. United States of America: Sun Microsystems Inc, SOLTER, N. A.; JELINEK, G.; MINER, D. Open Solaris Bible. Indiana: Wiley Publishing Inc, 2009.

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