Introducción. Sistemas Operativos. Pedro Chávez Lugo 23 de marzo de 2010

Transcripción

1 23 de marzo de 2010

2 1 Introducción

3 Que es un Sistema Operativo? Un sistema operativo es un programa que tiene la finalidad de simplificar el manejo y la utilización de la computadora. [Prácticas de, Jesús Carretero Pérez] Un sistema operativo es un programa que administra el hardware de una computadora. Este también ofrece una base para los programas de aplicación y actúa como un intermediario entre el usuario y el hardware de la computadora. [Operating System Concepts, Silberschatz]

4 Parte fundamental del sistema operativo El sistema operativo tiene asociado un componente principal llamado kernel, el cual tiene la finalidad de administrar el hardware y software de una computadora.

5 User level programs Normal programs System call interface kernel Virtual Filesystem management Memory management Process management Abstract network services (sockets) Various filesystem drivers TCP/IP protocol drivers IDE harddisk drivers Floppy disk drivers Ethernet card drivers IDE harddisk Floppy disk Ethernet card Hardware

6 Tipos de kernel Monoĺıtico microkernel Hibrido Nanokernel Exokernel Etc.

7 Kernel Monoĺıtico En un kernel monoĺıtico todos los servicios del sistema operativo se ejecutan en un solo hilo, de tal manera que residen en una misma área de memoria.

8 Kernel Monoĺıtico User Space Applications Libraries File Systems Kernel Interprocess Comunications I/O and Device Management Fundamental Process Management Hardware

9 Kernel Monoĺıtico User Space Applications Libraries File Systems Kernel Interprocess Comunications I/O and Device Management Fundamental Process Management Hardware Ventajas y desventajas Ventajas:

10 Kernel Monoĺıtico User Space Applications Libraries File Systems Kernel Interprocess Comunications I/O and Device Management Fundamental Process Management Hardware Ventajas y desventajas Ventajas: Rapidez

11 Kernel Monoĺıtico User Space Applications Libraries File Systems Kernel Interprocess Comunications I/O and Device Management Fundamental Process Management Hardware Ventajas y desventajas Ventajas: Rapidez Diseño sencillo (pequeño)

12 Kernel Monoĺıtico User Space Applications Libraries File Systems Kernel Interprocess Comunications I/O and Device Management Fundamental Process Management Hardware Ventajas y desventajas Ventajas: Rapidez Diseño sencillo (pequeño) Desventajas:

13 Kernel Monoĺıtico User Space Applications Libraries File Systems Kernel Interprocess Comunications I/O and Device Management Fundamental Process Management Hardware Ventajas y desventajas Ventajas: Rapidez Diseño sencillo (pequeño) Desventajas: Un bug (fallo) en un driver puede colapsar al SO

14 Kernel Monoĺıtico User Space Applications Libraries File Systems Kernel Interprocess Comunications I/O and Device Management Fundamental Process Management Hardware Ventajas y desventajas Ventajas: Rapidez Diseño sencillo (pequeño) Desventajas: Un bug (fallo) en un driver puede colapsar al SO Complejo mantenimiento (grande)

15 Monoĺıtico Algunos sistemas operativos que emplean al kernel monoĺıtico:

16 Monoĺıtico Algunos sistemas operativos que emplean al kernel monoĺıtico: La gran mayoría de las distribuciones de Linux Gentoo, Debian, Ubuntu, Fedora, Red Hat, etc.

17 Monoĺıtico Algunos sistemas operativos que emplean al kernel monoĺıtico: La gran mayoría de las distribuciones de Linux Gentoo, Debian, Ubuntu, Fedora, Red Hat, etc. Unix.

18 microkernel El microkernel consiste de un conjunto reducido de primitivas o llamadas al sistema (system calls) para implementar los servicios mínimos del SO, tales como:

19 microkernel El microkernel consiste de un conjunto reducido de primitivas o llamadas al sistema (system calls) para implementar los servicios mínimos del SO, tales como: Administración de memoria

20 microkernel El microkernel consiste de un conjunto reducido de primitivas o llamadas al sistema (system calls) para implementar los servicios mínimos del SO, tales como: Administración de memoria Multitarea

21 microkernel El microkernel consiste de un conjunto reducido de primitivas o llamadas al sistema (system calls) para implementar los servicios mínimos del SO, tales como: Administración de memoria Multitarea Comunicación entre procesos Los servicios para red, file systems, etc., son implementados en el espacio de usuario denominados servidores.

22 microkernel Applications User Space File Systems Libraries Process Server Pager Drives Kernel microkernel Hardware

23 microkernel Applications User Space File Systems Libraries Process Server Pager Drives Kernel microkernel Hardware Ventajas y desventajas Ventajas:

24 microkernel Applications User Space File Systems Libraries Process Server Pager Drives Kernel microkernel Hardware Ventajas y desventajas Ventajas: Fácil mantenimiento

25 microkernel Applications User Space File Systems Libraries Process Server Pager Drives Kernel microkernel Hardware Ventajas y desventajas Ventajas: Fácil mantenimiento Continuidad operacional ante ciertas fallas

26 microkernel Applications User Space File Systems Libraries Process Server Pager Drives Kernel microkernel Hardware Ventajas y desventajas Ventajas: Fácil mantenimiento Continuidad operacional ante ciertas fallas Desventajas:

27 microkernel Applications User Space File Systems Libraries Process Server Pager Drives Kernel microkernel Hardware Ventajas y desventajas Ventajas: Fácil mantenimiento Continuidad operacional ante ciertas fallas Desventajas: Lentos

28 microkernel Algunos sistemas operativos que emplean al kernel microkernel:

29 microkernel Algunos sistemas operativos que emplean al kernel microkernel: Distribuciones de linux con kernel GNU Mach Hurd.

30 microkernel Algunos sistemas operativos que emplean al kernel microkernel: Distribuciones de linux con kernel GNU Mach Hurd. Distribuciones del microkernel L4 TUDOS (Dresden University of Technology - Operating System)

31 Kernel híbrido Los kernel híbridos son una combinación entre el kernel monoĺıtico y el microkernel. Lo cual implica que en un kernel híbrido se integran los los servicios del sistema de archivos, stack de red y los drivers de dispositivos se implementan en el espacio de usuario.

32 Servicios del SO Un sistema operativo ofrece un ambiente de ejecución de programas mediante un conjunto de servicios. Los servicios que ofertan los sistemas operativos varían de sistema en sistema, pero podemos identificar ciertas clases comunes:

33 Servicios del SO Un sistema operativo ofrece un ambiente de ejecución de programas mediante un conjunto de servicios. Los servicios que ofertan los sistemas operativos varían de sistema en sistema, pero podemos identificar ciertas clases comunes: Interfase de usuario Ejecución de programas Operaciones de Entrada/Salida Manipulación de sistemas de archivos Comunicaciones Detección de errores Asignación de recursos Cuentas de usuario Protección y seguridad

34 Interfase de usuario Todos los sistemas operativos tienen cuentan con una interfase de usuario (UI). Esta interfase puede tomar varias formas, una de ellas corresponde a la interfase de linea de comandos (CLI). La CLI utiliza comandos basados en texto y un para la entrada de tales comandos.

35 Interfase de usuario Todos los sistemas operativos tienen cuentan con una interfase de usuario (UI). Esta interfase puede tomar varias formas, una de ellas corresponde a la interfase de linea de comandos (CLI). La CLI utiliza comandos basados en texto y un para la entrada de tales comandos. Actualmente la interfase más común utilizada corresponde a la interfase gráfica de usuario (GUI). En la GUI la interfase corresponde a una ventana que tiene asociado un menu de opciones.

36 Ejecución de programas El sistema debe ser capaz de cargar un programa en memoria y ejecutarlo. El programa debe tener un fin normal u anormal (indicando un error).

37 Operaciones E/S Un programa en ejecución puede requerir E/S, las cuales pueden involucrar archivos o dispositivos de E/S. Por razones de eficiencia y protección a los usuarios no se les debe permitir el control directo de los dispositivos de E/S, ya que el sistema operativo de proveer el acceso a los dispositivos de E/S.

38 Manipulación de sistemas de archivos Los programas necesitan leer y/o escribir archivos y directorios, además de crearlos y eliminarlos. Algunos programas incluyen la administración de permisos para permitir o negar el acceso a los archivos o directorios basados en el atributo de propiedad.

39 Comunicaciones Pueden existir diversas circunstancias en las cuales un proceso necesite intercambiar información con otro proceso. Tal comunicación puede presentarse entre procesos que se ejecutan en una misma computadora o en diferentes sistemas de computo enlazadas mediante una red de computadoras.

40 Comunicaciones Pueden existir diversas circunstancias en las cuales un proceso necesite intercambiar información con otro proceso. Tal comunicación puede presentarse entre procesos que se ejecutan en una misma computadora o en diferentes sistemas de computo enlazadas mediante una red de computadoras. La comunicación puede ser implementada via memoria compartida o mediante el paso de mensajes, en el cual los paquetes de información son movidos entre los procesos por el sistema operativo.

41 Detección de errores El sistema operativo debe constantemente buscar posibles errores que pudieran presentarse en el CPU, memoria, dispositivos de E/S, en las conexiones de red, etc.

42 Detección de errores El sistema operativo debe constantemente buscar posibles errores que pudieran presentarse en el CPU, memoria, dispositivos de E/S, en las conexiones de red, etc. Detección de errores Para cada tipo de error el sistema operativo debe registrar las acciones realizadas que ocaciono el error para que este pueda ser analizado por el administrador o usuario. En algunos casos de error el sistema operativos tiene la tarea de ejecutar acciones ante tales errores.

43 Asignación de recursos Cuando existen múltiples usuarios o se tienen diversos trabajos en ejecución al mismo tiempo los recursos deben ser asignados a cada uno de estos.

44 Asignación de recursos Cuando existen múltiples usuarios o se tienen diversos trabajos en ejecución al mismo tiempo los recursos deben ser asignados a cada uno de estos. Los recursos pueden tener asociado un código especial de asignación, tal es el caso de los ciclos del procesador, la memoria principal y el almacenamiento de archivos. Mientras que otros recursos tiene asociado un código general de asignación, tal es el caso de las impresoras, dispositivos de almacenamiento de usb, modems, y otros dispositivos periféricos.

45 Cuentas de usuario El servicio de cuentas de usuario permite clasificar a los usuarios en grupos, reynos, etc. Teniendo como finalidad tal clasificación, el perfil de los usuarios que define entre otras cosas la asignación de recursos.

46 Cuentas de usuario El servicio de cuentas de usuario permite clasificar a los usuarios en grupos, reynos, etc. Teniendo como finalidad tal clasificación, el perfil de los usuarios que define entre otras cosas la asignación de recursos. Otro aspecto importante que provee este recurso es la estadística del uso de recursos de cada usuario.

47 Protección y seguridad El servicio de protección garantiza que todos los accesos a los recursos del sistema están controlados. El servicio de seguridad se puede aplicar en el propio sistema operativo o al exterior de este mismo. Tal es el caso de posibles accesos remotos no autorizados.

48 Protección y seguridad El servicio de protección garantiza que todos los accesos a los recursos del sistema están controlados. El servicio de seguridad se puede aplicar en el propio sistema operativo o al exterior de este mismo. Tal es el caso de posibles accesos remotos no autorizados. Protección y seguridad Un ejemplo de seguridad en el sistema operativo se da con la autenticación que realizan los usuarios previo a su ingreso al sistema operativo, para lo cual los usuarios requieren de un login y una contraseña.