Hệ điều hành nâng cao

11 HỆ ĐIỀU HÀNH NÂNG CAO Trường Đại Học Lạc Hồng Khoa Công nghệ Thông tin Phạm Đức Thành 2 Mục tiêu  Kết quảmong đợi vềlýthuyết :  Hiểu đư ợc cách thư ùc Hệđiều hành làm việc  Nắm đư ợc các nguyên lýthiết kếHệđiều hành  Biết đư ợc một sốcơ chế, chiến lư ợc cơ bản đểgiải quyết các nhiệm vụcủa Hệđiều hành  Kết quảcần đạt đư ợc vềthư ïc hành  Vận dụng đư ợc các kiến thư ùc lýthuyết đểcài đặt giả lặp một sốmodule của Hệđiều hành  Sư ûdụng đư ợc các cơ chếhỗtrợcủa một Hệđiều hành cụthể(Windows NT) đểgiải quyết các bài toán cơ bản. 3 Kiến thức yêu cầu  Kiến trúc Máy tính  Hệđiều hành cơ bản  Lập trình C/C++ 4 Tính điểm  60% Lýthuyết + 40% Thư ïc hành (báo cáo & chư ơng trình)  Lýthuyết :  Một bài thi cuối khoá(không sư ûdụng tài liệu)  Thư ïc hành: mỗi nhóm làm 2 bài tập  Viết một báo cáo thu hoạch vàchư ơng trình đi kèm.  Mỗi nhóm thư ïc hành gồm 2 sinh viên  Bắt buộc cónộp bài báo cáo thư ïc hành mới đư ợc thi lýthuyết 25 Tài liệu tham khảo  Trần Hạnh Nhi: Giáo trình Hệđiều hành Nâng cao  A.Silberschatz & P/Galvin: OS concepts (5e)  W. Stallings: Operating Systems  A.Tanenbaum et al: OS Design and Implementation  R.Finkel: An OS vade mecum  Jeffrey Richter: Advanced Windows  Tiến Huy- Đan Thư- Hạnh Nhi: Kỹthuật lập trình trên Windows NT  Nguyễn Văn Hoàng – Nhóm Elicom: Tư ïhọc visual C++ trong 21 ngày 6 Nội dung  Chư ơng 1 : Tổchư ùc Hệđiều hành  Chư ơng 2 : Quản lýtiến trình  Chư ơng 3 : Liên lạc giư õa các tiến trình  Chư ơng 4 : Quản lýbộnhớchính  Chư ơng 5 : An toàn hệthống 7 Bài giảng 1 : Giới thiệu  Tại sao phải tìm hiểu vềHệđiều hành ?  Hệđiều hành làgì ?  Vai tròtrong hệthống ?  Chư ùc năng ?  Kiến trúc ?  Các nguyên lýthiết kếHệđiều hành 8 Tại sao cần tìm hiểu Hệ điều hành ?  Đểphávỡsư ï“bí ẩn” của hệthống :  Tại sao máy tính cóthể“biết” đư ợc nội dung đĩa ?  Tại sao cóthểvư øa soạn thảo, vư øa nghe nhạc trên cùng 1 máy tính (có1 CPU ?)  Tại sao 1 ư ùng dụng kích thư ớc 1 M cóthểhoạt động trên Windows màbịbáo “Not enough memory” trên DOS ?  Đểkhai thác tốt hơn môi trư ờng làm việc :  Lập trình trên môi trư ờng đa nhiệm (multitask), đa xư û lý(multiprocessing) với các môhình multiprocess, multithreads..  Sư ûdụng bộnhớhiệu quả  sư ûdụng các cơ chếThông tin liên lạc, an toàn & bảo mật…  Vì làmôn học bắt buộc 39 Hệ điều hành, anh là ai ? Ư ùng dụng Hệđiều hành Phần cư ùng Giao diện ảo Giao diện vật lý 10 Chức năng của Hệ điều hành  Quản trịtài nguyên (resource principle) :  Tài nguyên : CPU, Mem, IO; Files, ports, mailboxes…  Đối tư ợng sư ûdụng tài nguyên : Process, Thread  Nhiệm vụ: Cung cấp các giải thuật cấp phát, quản lýtài nguyên.cho các đối tư ợng hoạt động trong hệthống  Mục tiêu : Cấp phát đầy đủ, công bằng R cho Ps; Sư ûdụng hiệu quảRs, Nâng cao thông lư ợng Ps…  Trư øu tư ợng hoáhệthống (beautification principle)  Nhiệm vụ: Cung cấp các giải thuật đểche dấu chi tiết phần cư ùng, tạo 1 môi trư ờng dễlàm việc hơn (hope) cho user  Mục tiêu : tạo môi trư ờng an toàn, tạo sư ïtrư øu tư ợng hoá, độc lập thiết bị  Ví dụ: device driver 11 Các thành phần Quản lýtiến trình Quản lýbộnhớchính Quản lýnhập xuất Quản lýbộnhớphụ Hệthống tập tin Hệthống bảo vệ Giao tiếp mạngBộthông dịch lệnh 12 Kiến trúc Hệ điều hành  Đơn giản (Monolithic)  Hạt nhân (Kernel)  Phân lớp (Layered)  Máy ảo (Virtual Machine)  Hư ớng đối tư ợng (OOOS)  Exokernel 413 Monolithic 14 Monolithic  OS = Thư viện tiện ích  Có thể tổ chư ùc thành nhiều module : CPU scheduling, Mem Management, Device management… như ng chỉ có 1 trong như õng module này hoạt động tại một thời điểm  Đơn nhiệm  Quyền điều khiển đư ợc chuyển đổi thông qua lời gọi hàm Khi tầm vóc phát triển hệthống trởnên thiếu tin cậy.  Ví dụ: MS-DOS, Ultrix (mature Unix) 15 Kernel 16 Kernel  OS = Kernel + System processes  Kernel đư ợc bảo vệ  Đa nhiệm  Kernel chịu trách nhiệm phân chia thời gian sư û dụng CPU, Giao tiếp giư õa các tiến trình Chỉ có 2 mư ùc kernel/non-kernel =>kernel lớn, thiếu tin cậy như trư ớc Định nghĩa cư ùng các giao tiếp với ư ùng dụng trong kernel  Ví dụ: Windows NT 517 Layered 18 Layered  OS = các lớp trư øu tư ợng hoámột tác vụquản lý  Lớp trên đư ợc sư ûdụng các hàm xư ûlý tài nguyên thuộc tác vụdo lớp dư ới cung cấp Khóxác định đư ợc các lớp xư û lýrạch ròi, thư ùtư ï lớp ? Tạo tiến trình -> PM gọi MM Bộnhớđầy -> MM gọi PM Xếp lớp theo hàm xư ûlý, thay vì tác vụ Seg management- P scheduling- Seg creation- P creation  Ví dụ: THE , MULTICS 19 Virtual Machine 20 Virtual Machine  OS = Virtualizing kernel + virtual machines  Virtual machine = physical hardware  Virtualizing kernel tạo ra nhiều VM trên 1 máy tính.  Process interface = hardware interface Ư u điểm : Môi trư ờng thuận lợi cho sư ïtư ơng thích (compatibility) Tăng tính an toàn hệthống do cung cấp các VM độc lập. Dểphát triển các HDH đơn nhiệm cho mỗi VM Khuyết điểm: Phư ùc tạp cho việc giảlặp (transput, add translation… )  Ví dụ : CMS(conversational Monitor System) trên VM/370 (hỗtrợhardware) 621 OOOS  OS = tập các đối tư ợng  Tiến trình, tập tin, hàm, khối nhớ…  Một hàm xư û lý (kernel/non-kernel mode) thao tác trên một tập các đối tư ợng.  Che dấu thông tin  Ví dụ:CAP, StarOS, iMAX432 22 Exokernel 23 Exokernel  Hư ớng đến một HDH linh đông trong giao tiếp với ư ùng dụng, cho phép ư ùng dụng chuyên biệt hoáhệđiều hành theo nhu cầu đặc thùmột cách dễdàng  OS = Exokernel + Library OS  Ư ùng dụng có thểphát triển các môhình tổchư ùc VM, IPC theo nhu cầu riêng  Ví dụ: ýtư ởng của project do Dawson R Engler et al phát triển tại MIT