Estrutura do SO. Prof. Paulo Cesar F. de Oliveira, BSc, PhD

Transcrição

1 Estrutura do SO Prof. Paulo Cesar F. de Oliveira, BSc, PhD 1

2 Seção 1.1 Introdução 2

3 Usuários Aplicações Utilitários Linguagem de Comandos Núcleo do Sistema ou kernel Rotinas do Sistema Operacional Hardware 3

4 Seção 1.2 Funções do Núcleo 4

5 ² Funções do Núcleo ² Tratamento de interrupções e exceções ² Criação e eliminação de processos/threads (p/t) ² Sincronização e comunicação entre p/t ² Escalonamento e controle dos p/t ² Gerência de memória ² Gerência do sistema de arquivos ² Gerência de dispositivos de E/S ² Suporte a redes locais e distribuídas ² Contabilização do uso do sistema ² Auditoria e segurança do sistema 5

6 Seção 1.3 Modos de Acesso 6

7 Modo Usuário Aplicação só pode executar instruções não privilegiadas Tem acesso número reduzido de instruções Instruções não privilegiadas: não oferecem risco ao SO Modo Kernel Aplicação tem acesso ao conjunto total de instruções do processador, ou seja, instruções privilegiadas Aplicação pode gravar algo numa área de memória reservada ao SO Modos de acesso: implementações de segurança ou mecanismos de proteção ao núcleo do sistema e acesso aos seus serviços 7

8 Seção 1.4 Rotinas do SO System Calls 8

9 Chamada a uma rotina do SO Modo Usuário Controle de execução de rotinas do SO é feita pelo System Call (chamada do Sistema) Modo Usuário Modo Kernel 9

10 Mecanismo de Proteção Por Software Por Hardware Aplicação deseja chamar uma rotina do SO, o System Call é ativado SO verifica se aplicação possui privilégios necessários Caso negativo, SO impede o desvio para a rotina Aciona o mecanismo de proteção SO garante que somente aplicações autorizadas previamente poderão executar estas rotinas Quando aplicação tenta executar diretamente uma instrução privilegiada, sem usar a chamada à rotina do SO Mecanismo de proteção é acionado O erro é sinalizado pelo próprio hardware Exceção é gerada e execução do programa é interrompida 10

11 Seção 1.5 Chamadas a Rotinas do SO 11

12 Chamada a Rotinas do SO Rotinas do SO e System Call Porta de entrada ao núcleo Aplicação desejar serviço do sistema deve ser feita uma chamada às rotinas do SO via System Call Solicitação é processada e resposta é retornada à aplicação junto com estado de conclusão Nomes Diferentes System Call (Unix/Linux) System Services (OpenVMS) Application Program Interface (Windows) 12

13 Seção 1.6 Linguagem de Comandos 13

14 Linguagem de Comandos Comando dir cd type del mkdir ver Descrição Lista o conteúdo de um diretório Altera o diretório default Exibe o conteúdo de um arquivo Elimina um arquivo Cria um diretório Mostra a versão do Windows Linguagem de comandos: interface direta entre usuário e SO Forma de comunicação simples do usuário com o SO Comandos do Windows 14

15 Seção 1.7 Ativação/ Desativação do Sistema 15

16 Ativação do Sistema (Boot) Sistema Operacional Boot Área do Sistema Operacional SO é carregado para memória a partir de um dispositivo SO está localizado no setor de boot (boot sector) do dispositivo Disco Memória Principal 16

17 Seção 1.8 Arquiteturas de Núcleo 17

18 Arquitetura Monolítica aplicação aplicação Modo usuário Modo kernel System call SO é formado por vários módulos executáveis, formando um único programa Cada módulo pode funcionar livremente Hardware 18

19 Arquitetura em Camadas SO é dividido em níveis sobrepostos Cada camada oferece funções que podem ser usadas só pelas camadas superiores Camadas mais internas mais privilegiadas do que as mais externas 19

20 Máquina Virtual V M 1 V M 2 V M n Ap 1 Ap 2 Ap n SO 1 SO 2 SO n Existe um nível intermediário entre Hardware e SO chamado Gerência de Máquinas Virtuais (GMV) GMV cria diversas máquinas independentes entre si com hardware, SO, aplicações próprios HV 1 HV 2 Gerência de Máquinas Virtuais Hardware HV n 20

21 Máquina Virtual Aplicações Aplicação Portabilidade de Código Consolidação de Servidores Aumento da disponibilidade Características Programa executável depende do hardware Programa é gerado em uma linguagem intermediária e MV o traduz para plataforma onde será executado Aplicação pode ser portada para qualquer plataforma sem precisar reescrever o programa Poder executar diversas aplicações executadas em vários servidores em apenas uma máquina, e cada uma delas usando uma MV Reduz custos, e.g. Energia elétrica, espaço físico, cabeamento Efetuar cópia da MV para um HD Se houver problema com ela, restaurar a sua cópia em outro servidor, tornando-o disponível 21

22 Máquina Virtual Aplicações Aplicação Facilidade de escalabilidade e balanceamento de carga Facilidade de desenvolvimento de software Características Em caso de sobrecarga do SO, a MV pode ser migrada para outro ambiente com mais capacidade MV permite criação de ambiente independente para desenvolvimento e teste de software Teste pode ser efetuado em SO diferentes 22

23 Arquitetura Microkernel Serviços do SO estão disponíveis em forma de processos, chamados de servidores Quando aplicação solicita serviço (i.e. cliente), o processo que responde é o servidor Comunicação entre cliente/ servidor feito através de mensagens Núcleo (kernel) realiza a troca de mensagens Modo usuário Modo kernel m e n sa g em Microkernel Hardware m e n sa g em 23

24 Texto Fonte Arial Normal Máx.14pt / Mín.12pt Preto Centralizado 24