SUMÁRIO. 1.3 CONCEITOS DE SISTEMA OPERACIONAL Processos Arquivos O shell 42

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1 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO O QUE É O SISTEMA OPERACIONAL? O sistema operacional como uma máquina estendida O sistema operacional como gerenciador de recursos HISTÓRIA DOS SISTEMAS OPERACIONAIS A primeira geração ( ): válvulas e painéis de conectores A segunda geração ( ): transistores e sistemas de lote A terceira geração ( ): CIs e multiprogramação A quarta geração (1980 hoje): computadores pessoais A história do MINIX CONCEITOS DE SISTEMA OPERACIONAL Processos Arquivos O shell CHAMADAS DE SISTEMA Chamadas de sistema para gerenciamento de processos Chamadas de sistema para sinais Chamadas de sistema para gerenciamento de arquivos Chamadas de sistema para gerenciamento de diretórios Chamadas de sistema para proteção Chamadas de sistema para gerenciamento de tempo ARQUITETURA DE SISTEMAS OPERACIONAIS Sistemas monolíticos Sistemas em camadas Máquinas virtuais Exonúcleos Modelo cliente-servidor 64

2 14 SUMÁRIO 1.6 VISÃO GERAL DO RESTANTE DESTE LIVRO RESUMO 66 2 PROCESSOS INTRODUÇÃO O modelo de processo Criação de processos Término de processos Hierarquia de processos Estados de um processo Implementação de processos Threads COMUNICAÇÃO ENTRE PROCESSOS Condições de corrida Seções críticas Exclusão mútua com espera ativa Sleep e Wakeup Semáforos Mutex Monitores Passagem de mensagens PROBLEMAS CLÁSSICOS DE COMUNICAÇÃO ENTRE PROCESSOS O problema da janta dos filósofos O problema dos leitores e escritores ESCALONAMENTO Introdução ao escalonamento Escalonamento em sistemas de lote Escalonamento em sistemas interativos Escalonamento em sistemas de tempo real Política versus mecanismo Escalonamento de threads VISÃO GERAL DOS PROCESSOS NO MINIX A estrutura interna do MINIX Gerenciamento de processos no MINIX Comunicação entre processos no MINIX Escalonamento de processos no MINIX IMPLEMENTAÇÃO DE PROCESSOS NO MINIX Organização do código-fonte do MINIX Compilando e executando o MINIX Os arquivos de cabeçalho comuns 136

3 SUMÁRIO Arquivo de cabeçalho do MINIX Estruturas de dados de processo e arquivos de cabeçalho Inicialização do MINIX Inicialização do sistema Tratamento de interrupção no MINIX Comunicação entre processos no MINIX Escalonamento no MINIX Suporte do núcleo dependente de hardware Utilitários e a biblioteca do núcleo A TAREFA DE SISTEMA NO MINIX Visão geral da tarefa de sistema Implementação da tarefa de sistema Implementação da biblioteca de sistema A TAREFA DE RELÓGIO NO MINIX Hardware de relógio Software de relógio Visão geral do driver de relógio no MINIX Implementação do driver de relógio no MINIX RESUMO ENTRADA/SAÍDA PRINCÍPIOS DO HARDWARE DE E/S Dispositivos de E/S Controladoras de dispositivo E/S mapeada em memória Interrupções Acesso direto à memória PRINCÍPIOS DO SOFTWARE DE E/S Objetivos do software de E/S Rotinas de tratamento de interrupção Drivers de dispositivo Software de E/S independente de dispositivo Software de E/S em espaço de usuário IMPASSES Recursos Princípios do impasse O algoritmo do avestruz Detecção e recuperação Prevenção de impasses Evitação de impasses 239

4 16 SUMÁRIO 3.4 VISÃO GERAL DA E/S NO MINIX Rotinas de tratamento de interrupção e acesso de E/S no MINIX Drivers de dispositivo no MINIX Software de E/S independente de dispositivo no MINIX Software de E/S em nível de usuário no MINIX Tratamento de impasses no MINIX DISPOSITIVOS DE BLOCO NO MINIX Visão geral dos drivers de dispositivos de bloco no MINIX Software comum de driver de dispositivo de bloco A biblioteca de drivers DISCOS EM RAM Hardware e software de disco em RAM Visão geral do driver de disco em RAM no MINIX Implementação do driver de disco em RAM no MINIX DISCOS Hardware de disco RAID Software de disco Visão geral do driver de disco rígido no MINIX Implementação do driver de disco rígido no MINIX Tratamento de disquetes TERMINAIS Hardware de terminal Software de terminal Visão geral do driver de terminal no MINIX Implementação do driver de terminal independente de dispositivo Implementação do driver de teclado Implementação do driver de vídeo RESUMO GERENCIAMENTO DE MEMÓRIA GERENCIAMENTO BÁSICO DE MEMÓRIA Monoprogramação sem swapping ou paginação Multiprogramação com partições fixas Realocação e proteção SWAPPING Gerenciamento de memória com mapas de bits Gerenciamento de memória com listas encadeadas 356

5 SUMÁRIO MEMÓRIA VIRTUAL Paginação Tabelas de página Translation Lookaside Buffers (TLB) Tabela de páginas invertida ALGORITMOS DE SUBSTITUIÇÃO DE PÁGINA O algoritmo de substituição de página ótimo O algoritmo de substituição de página não usada recentemente O algoritmo de substituição de página FIFO (primeira a entrar, primeira a sair) O algoritmo de substituição de página segunda chance O algoritmo do relógio para substituição de página O algoritmo de substituição de página LRU (menos recentemente utilizada) Simulando o algoritmo LRU em software QUESTÕES DE PROJETO PARA SISTEMAS DE PAGINAÇÃO O modelo do conjunto de trabalho Políticas de alocação local versus global Tamanho de página Interface de memória virtual SEGMENTAÇÃO Implementação da segmentação pura Segmentação com paginação: o Pentium Intel VISÃO GERAL DO GERENCIADOR DE PROCESSOS DO MINIX Layout da memória Tratamento de mensagens Estruturas de dados e algoritmos do gerenciador de processos As chamadas de sistema FORK, EXIT e WAIT A chamada de sistema EXEC A chamada de sistema BRK Tratamento de sinais Outras chamadas de sistema IMPLEMENTAÇÃO DO GERENCIADOR DE PROCESSOS DO MINIX Os arquivos de cabeçalho e as estruturas de dados O programa principal Implementação de FORK, EXIT e WAIT Implementação de EXEC Implementação de BRK Implementação do tratamento de sinais Implementação de outras chamadas de sistema Utilitários de gerenciamento de memória RESUMO 440

6 18 SUMÁRIO 5 SISTEMA DE ARQUIVOS ARQUIVOS Atribuição de nomes de arquivo Estrutura do arquivo Tipos de arquivo Acesso a arquivo Atributos de arquivo Operações sobre arquivos DIRETÓRIOS Diretórios simples Sistemas de diretório hierárquicos Nomes de caminho Operações sobre diretórios IMPLEMENTAÇÃO DO SISTEMA DE ARQUIVOS Layout do sistema de arquivos Implementando arquivos Implementando diretórios Gerenciamento do espaço em disco Confiabilidade do sistema de arquivos Desempenho do sistema de arquivos Sistemas de arquivos estruturados em log SEGURANÇA O ambiente de segurança Ataques genéricos contra a segurança Princípios de projeto voltados à segurança Autenticação de usuário MECANISMOS DE PROTEÇÃO Domínios de proteção Listas de controle de acesso Capacidades Canais secretos VISÃO GERAL DO SISTEMA DE ARQUIVOS DO MINIX Mensagens Layout do sistema de arquivos Mapas de bits I-nodes A cache de blocos Diretórios e caminhos Descritores de arquivo Travamento de arquivos Pipes e arquivos especiais Um exemplo: a chamada de sistema READ 519

7 SUMÁRIO IMPLEMENTAÇÃO DO SISTEMA DE ARQUIVOS DO MINIX Arquivos de cabeçalho e estruturas de dados globais Gerenciamento de tabelas O programa principal Operações sobre arquivos individuais Diretórios e caminhos Outras chamadas de sistema A interface de dispositivo de E/S Suporte adicional para chamadas de sistema Utilitários do sistema de arquivos Outros componentes do MINIX RESUMO LEITURAS RECOMENDADAS E BIBLIOGRAFIA SUGESTÕES PARA LEITURAS COMPLEMENTARES Introdução e funcionamentos gerais Processos Entrada/saída Gerenciamento de memória Sistemas de arquivos BIBLIOGRAFIA EM ORDEM ALFABÉTICA 564 APÊNDICES A INSTALANDO O MINIX B O CÓDIGO-FONTE DO MINIX 583 C ÍNDICE PARA OS ARQUIVOS 979 ÍNDICE 981