Sistemas operativos: una visión aplicada. Capítulo 11 Estudio de casos: Linux

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1 Sistemas operativos: una visión aplicada Capítulo 11 Estudio de casos: Linux

2 Contenido Historia de Linux Características y estructura de Linux Gestión de procesos Gestión de memoria Entrada/salida Sistema de archivos Sistemas operativos: una visión aplicada 1 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

3 Historia de Linux (1/2) Linux está basado en MINIX de A. S. Tanenbaum Características de MINIX S.O. de carácter pedagógico Estructura basada en microkernel Interfaz basada en UNIX Versión 7 Tamaño pequeño (1ª versión líneas aprox.) Utilizable en equipos con pocos recursos HW Limitaciones: Gestión de memoria primitiva (sin memoria virtual) Partes del S.O. no concurrentes (p. ej. sistema de archivos) En 1990 un estudiante finlandés, Linus Torvalds, anunció que estaba desarrollando un nuevo S.O. tomando como base MINIX Sistemas operativos: una visión aplicada 2 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

4 Historia de Linux (2/2) Primera versión de Linux (0.01) a mediados de 1991 A pesar de herencia MINIX, Linux es muy diferente: Resuelve limitaciones (m. virtual, concurrencia,...) Tiene una estructura monolítica Desde su nacimiento ha evolucionado rápidamente Ha incorporado nuevas características Se ha transportado a otros procesadores no Intel Con Internet, en su desarrollo colabora gente de todo el mumdo Convenio de numeración de versiones (versión X.Y) X núm. primario (cambio sólo si modificaciones importantes) Y núm. secundario (si impar, versión inestable ) Sistemas operativos: una visión aplicada 3 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

5 Características de Linux Multiusuario y multitarea Interfaz POSIX Gran parte del código independiente del procesador Utilizable en máquinas de muy diversas prestaciones Inclusión dinámica de módulos dentro del propio S.O. Soporte de gran variedad de tipos de sistemas de archivos Soporte para multiprocesadores: Evolución progresiva de Linux para mejor aprovechamiento Sistemas operativos: una visión aplicada 4 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

6 Estructura de Linux Monolítica Núcleo no estático: Inclusión de módulos en t. de ejecución Similar a bib. dinámicas pero para el propio S.O. Módulos pueden corresponder con: Nuevos tipos de sistemas de archivos Manejadores de dispositivos Gestores de nuevos formatos de ejecutables Además del núcleo, Linux incluye programas y bibliotecas Distribución Linux (Red Hat, Slackware, Debian, Suse,...): Núcleo, programas y biblioteca del sistema Herramientas de instalación y configuración Sistemas operativos: una visión aplicada 5 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

7 Gestión de procesos Similar a cualquier otro UNIX Inclusión de nueva llamada clone como extensión de fork Puede servir para implemementar threads Sincronización dentro del núcleo: Sigue tradición UNIX No se permiten llamadas concurrentes activas dentro del S.O. Si ocurre evento que implica cambio de proceso mientras llamada al sistema Se difiere cambio hasta que la llamada termina o se bloquea Condiciones de carrera entre llamada e interrupción: Se prohíben interrupciones en pequeñas zonas del S.O. Sistemas operativos: una visión aplicada 6 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

8 Tratamiento de interrupciones Trabajo asociado a una interrup. puede dividirse en 2 mitades : Mitad superior: Operaciones urgentes Ejecutadas por propia rutina de interrupción Mitad inferior: Operaciones menos urgentes Ejecutadas por rutina con menor prioridad que int. de disp. M. superior marca como activa la m. inferior correspondiente S.O. antes de retornar a modo usuario: Si hay m. inferiores activas las ejecuta (con int. permitidas) Sistemas operativos: una visión aplicada 7 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

9 Niveles de prioridad dentro del núcleo Mitades superiores (prio. máx.) Llamadas al sistema Mitades inferiores Procesos de usuario (prio. mín.) Sistemas operativos: una visión aplicada 8 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

10 Planificación de procesos Soporta 3 clases de planificación: Tiempo compartido (por defecto) 2 clases de t. real definidas por POSIX: FIFO o Round-Robin sched_setscheduler permite a proceso definir su clase Planificación en clases de tiempo real: Proceso tiene asociada clase (FIFO o RR) y prioridad Planificador selecciona proceso listo con mayor prioridad Si FIFO Proceso ejecuta hasta que se bloquee Si RR: En fin rodaja proceso a final de cola de listos de esa prioridad Sistemas operativos: una visión aplicada 9 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

11 Planificación de proc. de t. compartido Sólo ejecutan si no hay procesos de tiempo real listos Algoritmo de planific. conguja prioridad y perfil de ejecución Favorece procesos con más E/S Algoritmo expulsivo basado en prioridades Proceso tiene asignada una prioridad base Prioridad inicial = Prioridad base Interrupción de reloj decrementa prio. de proceso en ejecución Si procesos listos tienen prio. = 0 Reajuste de prioridades Nueva prioridad = prioridad actual /2 + prioridad base Proc. ha consumido cuota de UCP, obtiene prio. base Proc. con E/S, obtiene prioridad > base Sistemas operativos: una visión aplicada 10 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

12 Gestión de memoria Incluye todas características habituales en sistemas modernos: Memoria virtual Mapa del proceso dinámico Bibliotecas dinámicas Archivos proyectados Modelo de memoria independiente del procesador Paginación con tres niveles Capa inferior adapta HW real a este modelo Dispositivos y archivos como soporte de mem. secundaria Algorimo de reemplazo: versión modificada del reloj Gestión de mem. dinámica del S.O. mediante versión de buddy Sistemas operativos: una visión aplicada 11 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

13 Entrada/salida Similar a otros UNIX: Distingue entre dispositivos de bloques y de caracteres Cache común para dispositivos de bloques Dispositivos accedidos como archivos Cache de bloques en Linux: Tamaño dinámico (ajuste a necesidades de mem. del S.O.) Política de gestión LRU Trabaja coordinamente con cache de gestor de memoria Algoritmo del ascensor con único sentido para discos Red tratada de manera específica Sistemas operativos: una visión aplicada 12 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

14 La red No hay acceso a este dispositivo como archivo Tres niveles: Inferior: manejador de dispositivo Intermedio: pila de protocolos (TCP/IP) Superior: Interfaz a aplicaciones (sockets) Sistemas operativos: una visión aplicada 13 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

15 Sistema de archivos Soporte a gran variedad de tipos de sistemas de archivos Se pueden incluir como módulos Coexistencia mediante VFS Sistema de archivos nativo: ext2fs Basado en FFS de UNIX BSD Sistema de archivos /proc Proporciona info. del sistema en forma de archivos Sistemas operativos: una visión aplicada 14 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

16 Niveles del sistema de archivos Procesos de usuario VFS ext2 vfat nfs hpfs... proc Caché de bloques manejadores de dispositivos Sistemas operativos: una visión aplicada 15 J. Carretero, F. García, P. de Miguel, F. Pérez

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