Referat von Bernhard Friedreich

Transkript

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2 Referat von Bernhard Friedreich

3 Allgemeines Begriff Geschichte Kernel Architekturen tu e Startup Grafische Oberflächen Desktop Umgebungen Window Manager

4 Operator Kernel verschiedene Auslegungen

5 Schnittstelle zur Hardware I/O Verwaltung Zuteilung von Speicherbereichen i h Ausführung von Programmen

6 Verwaltung der Prozessorzeit Input/Output Verwaltung von Geräten Laden und Unterbrechen von Programmen Bereitstellung von Schnittstellen für Programme

7 Lochkartensysteme Operator, Programmierer resident monitor Stapelverarbeitungssysteme mehrere Programme und Daten im Speicher behalten ersten Betriebssysteme Stapelverarbeitung/Batch Processing cmd.exe Windows Scripting Host/Powershell hll

8 Heimanwender Windows: 92% Mac OS: 5% Linux: 3% Windows Mac OS Linux tatsächlicher Marktanteil: schwer ermittelbar

9 Serverbereich Zahlreiche Unix Systeme Linux (z.b. Debian) Novell NetWare Vereinzelte Windows Systeme Cluster: Linux Systeme sehr verbreitet

10 Open Source Windows Zielsetzung: Kompatibilität zu Windows NT

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12 Ressourcenverwaltung Prozess Verwaltung Virtual Memory IPC System Calls (Software) Interrupts t (Hardware) idle loop execution domains

13 Monolithic Kernel Microkernel Hybrid Kernel Exo Kernel Nano/Pico Kernel

14 hohe Performance Abhängigkeit zwischen Komponenten Linux

15 Speicherverwaltung, Multitasking und IPC Services im User Space leichte Wartbarkeit Context switches High Level Programmiersprache BSD Derivate (z.b.: FreeBSD) HURD (Mach Kernel)

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17 Windows (NT Kernel) Macro Kernel ReactOS NetWare Mac OS X (Darwin) BSD Derivate

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19 Ring 0: Hypervisor Host System Kernel Anpassungen nötig Gast System greift auf Hypervisor des Hostsystems zurück XEN, Hyper V Virtual Machine Based Rootkit

20 Prozesse voneinander abschotten Befehlssatz für unprivilegierte Prozesse einschränken Gates Context Switch Hierachical protection domain

21 Austausch von Daten innerhalb mehrerer Threads oder Prozesse Weitergabe von Nachrichten (message passing) Synchronisation (synchronization) Gemeinsamer Speicher (shared memory) Remote Procedure Calls (RPC) D Bus Microsoft COM(+) OLE DCOM Windows Communication Foundation

22 externe Fragmentierung Lücken zwischen den Prozessen logischer Speicher: pages physikalischer Speicher: frames pages und zugehörige frames haben gleiche Größe page table

23 unterbrechende (preemptive) nicht iht unterbrechende (kooperativ) First Come First Served (FIFO Verfahren) Round Robin (Zeitscheibenverfahren) Prioritätsscheduling O(1) Scheduler Completely Fair Scheduler (CFS)

24 Treiber Programm ermöglicht mit Hardware zu interagieren Gerät und Betriebssystem spezifisch Linux Module: *.ko (Kernel Object) Mac OS X Module: *.kext (Kernel Extension) Windows: *.sys (System)

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26 Verbergen der Hardware Architektur vor dem Kernel geringere Änderungen im Kernel Code nötig Hardwareänderung: d HAL anpassen Windows NT Linux: gleichnamige Highlevelel Software

27 ermöglicht Anwendungen Zugriff auf Daten über Klartextnamen physische Adressen (Blocknummer, Spur, Sektor, ) auf dem Speichermedium Kernel Ebene: Kommunikation mit Gerätetreiber und Firmware des Speichersystems

28 Lineare Dateisysteme ersten Systeme zur Verwaltung von Daten, Lochkarten, Magnetbandsystemen Hierarchische Dateisysteme Verzeichnisstruktur, (Nicht) Journaling Dateisysteme Netzwerkdateisysteme: SMB (Server Message Block), CIFS (Common Internet File System) NFS (Network File System) Flash Dateisysteme: YAFFS (Yet Another Flash File System) CD ROM Dateisysteme: ISO9660 Joliet

29 Windows: (V)FAT/exFAT NTFS Mac OS: HFS, HFS+ Linux: ext,2,3,4,3,4 XFS JFS ReiserFS, Reiser4 Tux3 btrfs SUN: ZFS BSD: HammerFS

30 Virtuelle Dateisysteme: Linux: proc, sysfs, usbfs, devpts FUSE: Filesystem in Userspace NTFS Treiber für Linux: ntfs 3g

31 Hardware Interrupt: Tastatur, Maus, Software Interrupt: für System Aufrufe IRQ (Interrupt Request) ISR (Interrupt Service Routine) nötig für PreemptiveScheduling

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33 C Linux 0.01: September 1991, Zeilen Code Linux : Dezember 2008, Zeilen Code GNU General Public License version 2 (GPLv2) Portierungen Supercomputer: > 85% Marktanteil Vanilla Kernel

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36 Darwin Apple Public Source License Hybrid Kernel basierend auf XNU (X ist Not Unix) und anderen Open Source Projekten Kernel basiert auf Mach 3 Microkernel

37 Rekursives Akronym: HIRD of Unix Replacing Daemons HURD of Interfaces Representing Depth OS Komponenten als Prozesse (Server) bereits seit 1990 in Entwicklung

38 BIOS Bootloader (z.b. im MBR) Kernel

39 Multistage Boot Loader Code zu groß für Boot Sektor Unterteilung in mehrere Stages Code für erste Stage (Stufe) im Boot Sektor weitere Stufen werden von 1. Stufe aus geladen die zweite Stufe ist FS tauglich lädt dritte Stage vom FS Chain Loader Bootloader Bootloader Aufruf z.b. GRUB Windows Bootloader Installations ti Mdi Medien für Betriebssysteme tib t

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41 Bootloader (LILO/GRUB/ ) Kernel Init SysVInit, Upstart einit, initng, openrc,

42 BootX Darwin Kernel launchd Aktivierung von Daemons bei Anfragen

43 Windows Versionen <= XP NTLDR (NT Loader) boot.ini Windows >= Vista winload.exe: Windows Boot Manager Boot Configuration Data (bcd) lädt Kernel (ntoskrnl.exe)

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45 X(.Org) Server: implementiert X Anzeige Protokoll Zih Zeichnen und Verschieben von Fenstern Interagieren mit Maus und Tastatur (XInput) Server/Client Prinzip Implementierung der GUI auf Client Seite Netzwerktransparenz Qt/Gtk+/Motif/ Direct Rendering Infrastructure (DRI) Direct Rendering Infrastructure (DRI) Mesa3D

46 proprietäre Treiber 3D Beschleunigung im X Server Neukonzipierungsaufwand Kernelbased Mode Settings (KMS) Gallium3DG D Graphics Execution Manager (GEM) XInput 2 Multi Pointer X (MPX) Waylandl d

47 Winziger Display server Möglicher Nachfolger von X

48 Ansammlung von Frameworks zur Darstellung von Fenstern und Grafiken Quartz Compositor o Quartz Extreme (Erweiterung des Quartz Compositor um Hardware Beschleunigung) QuickDraw Core OpenGL Quartz 2D Core Image Core Animation Core Video Core Graphics QuickTime Aqua GUI Design: Widgets, Farben, Schriftarten, Dateidialoge

49 Vorgefertigtes Set aus: Window Manager, Programmen, Libraries, Themes, Wichtigsten: Gnome, KDE Weitere: Blackbox, Openbox, Fluxbox, Enlightenment, Xfce, Window Maker, CDE, LXDE,

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51 Gtk+ (Gimp Toolkit) auf Unternehmen ausgelegt g Updates inkrementell möglichst hohe möglichst hohe Kompatibilität

52 Qt3 Toolkit keinen offiziellen Support bekannt für hochqualitative Programme Amarok (Musik Player) DigiKam (Photoverwaltung)

53 Qt4 Toolkit plattformunabhängig gg mobile Geräte Frameworks

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56 Interagieren mit Fenstern Effekte

57 Fenster Darstellung und Transformationen Mac OS X: Quartz Compositor Linux: Compiz Metisse Kwin (KDE Window Manager) Windows > Vista: Desktop Window Manager, Aero Oberfläche

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60 Stacking window manager überlappende Fenster, Windows XP Tiling window manager kein Fenster verdeckt andere

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