Sistemas Operacionais Estrutura do Sistema Operacional. Arquiteturas do Kernel

Transcrição

1 Sistemas Operacionais Estrutura do Sistema Operacional

2 Principais tipos de estruturas: Monolíticos; Em camadas; Máquinas Virtuais; Arquitetura Micro-kernel; Cliente-Servidor; 2

3 Arquitetura Monolítica Aplicação Aplicação Modo Usuário Modo kernel System Call Hardware

4 A arquitetura monolítica pode ser comparada com uma aplicação formada por vários módulos que são compilados separadamente e depois linkados, formando um grande programa executável, onde os módulos podem interagir livremente. Os primeiros sistemas operacionais foram desenvolvidos com base neste modelo, o que tornava seu desenvolvimento, e principalmente, sua manutenção bastante difíceis. Devido a sua simplicidade e bom desempenho, a estrutura monolítica foi adotada no projeto do MS-DOS e nos primeiros sistemas UNIX.

5 Monolítico Organizado de forma única, sendo instalado na máquina como um único bloco Os SO que mais são instalados nos dias atuais utilizam dessa estrutura Os serviços (chamadas) requisitados ao sistema são realizados por meio da colocação de parâmetros em registradores ou pilhas de serviços seguida da execução de uma instrução chamada TRAP;

6 Todos os módulos do sistema são compilados individualmente e depois ligados uns aos outros em um único arquivo-objeto; O Sistema Operacional é um conjunto de processos que podem interagir entre si a qualquer momento sempre que necessário; Cada processo possui uma interface bem definida com relação aos parâmetros e resultados para facilitar a comunicação com os outros processos; Simples; Primeiros sistemas UNIX e MS-DOS; 6

7 aplicação aplicação Modo usuário Modo kernel System call Hardware 7

8 Não há estruturação visível; SO é escrito como uma coleção de processos cada processo podendo fazer chamadas a qualquer outro; Os serviços (system calls) são requisitados através da colocação dos parâmetros em lugares definidos (pilhas e registradores) e da execução de uma chamada de sistema especial (TRAP) ao kernel ; 8

9 aplicação System Calls aplicação Modo usuário Modo Kernel Hardware 9

10 Em Camadas O SO é implementado em camadas que só se comunicam com suas camadas vizinhas, ou seja, cada camada só se comunica com sua camada inferior e sua camada superior Caso a camada do topo necessite comunicar-se com a camada mais inferior, é necessário que as instruções sejam passadas de camada a camada até chegarem na camada desejada

11 Sistemas em camadas Camadas sobrepostas; Cada módulo oferece um conjunto de funções que podem ser utilizadas por outros módulos. 11

12 Arquitetura de Camadas Kernel Executivo Supervisor Usuário

13 O sistema é dividido em níveis sobrepostos. Cada camada oferece um conjunto de funções que podem ser utilizadas apenas pelas camada superiores. Neste tipo de implementação, as camadas mais internas são mais privilegiadas que as mais externas.

14 Vantagem Isolamento das funções do SO, facilitando sua manutenção e depuração Criação de uma hierarquia de níveis de modos de acesso, protegendo as camadas mais internas. Desvantagem Desempenho. Cada nova camada implica em uma mudança no modo de acesso. Atualmente, a maioria dos sistema comerciais utiliza o modelo de duas camadas, onde existem os modos de acesso usuário (não-privilegiado) e kernel (privilegiado). A maioria das versões do UNIX e o Windows da Microsoft está baseada neste modelo.

15 Máquinas Virtuais É a utilização de um único hardware com um único SO, porém esse SO cria vários SO trabalhando independentes em várias máquinas virtuais Vários SO virtuais estão funcionando com vários processadores virtuais que estão em cima de um único SO que está funcionando sobre um único processador físico

16 Modelo Cliente - Servidor Um único núcleo do SO está tratando diretamente com o hardware recebendo pedidos de sistemas O restante está dividido em servidores (de processos, de arquivos, de gerência de memória, de E/S, etc), sendo que cada um desses servidores pode ser distribuído em máquinas diferentes.