A Kompilieren des Kernels B Lineare Listen in Linux C Glossar Interessante WWW-Adressen Literaturverzeichnis...

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1 1 Einführung Was ist ein Betriebssystem? Betriebssystemkern Systemmodule Dienstprogramme Unterschiedliche Arten von Betriebssystemen Computer-Hardware CPU Busse Speicher Ein- und Ausgabegeräte System Calls und Interrupts Der eigentliche Aufruf Interrupts Ressourcen Zusammenfassung System Calls Von der Anwendung zum System Call Der Handler für System Calls Direkte Aufrufe Zusammenfassung Prozesse und Threads Grundlagen Linux Process Control Block Weiterführende Konzepte Die Prozess-ID Sessions und Process Groups Erzeugen von Prozessen Der ursprüngliche fork()-aufruf

2 XII Inhaltsverzeichnis Ausführen eines anderen Programms: exec() Prozesse und Vererbung Beenden eines Prozesses exit() und wait() Synchronisation Leichtgewichtige Prozesse Der neue fork()-system Call Die vfork()-variante Implementierung mit clone() Threads Zusammenfassung Scheduling Grundlagen Prioritätsgesteuert Round Robin Prioritätsgesteuert mit Feedback Länge der Zeitscheibe Mehrprozessor-Systeme Realtime Linux Scheduling Prioritätsarrays und Scheduling-Algorithmus Der Wechsel der Prioritätsarrays Prozesswechsel Realtime Realtime mit FIFO Realtime mit Round Robin Realtime System Calls Timesharing Dynamische Prioritäten und Zeitscheibenberechnung Timesharing System Calls Neue Prozesse Load Balancing Zusammenfassung Speicherverwaltung Grundlagen Segmentierung Paging Virtueller Speicher Ziele für Linux Vielzahl von Hardware-Plattformen Inhomogener Speicher NUMA-Architekturen Page Cache

3 XIII pdflush: Zurückschreiben veränderter Pages Slab: Verwaltung von Kernel-Objekten Frame-Allocation zum spätesten Zeitpunkt Prozess-Adressraum Memory Deskriptor Die Speicherbereiche System Calls Pagetable Page locking PSE Paging Pagefaults Zones und NUMA Anforderung zusammenhängender Frames Page Cache Swapping Kernel Caches pdflush Auswahlstrategie kswapd Verwaltung des Cache-Bereichs Slab Layer Zusammenfassung Synchronisation Grundlagen Race Conditions Ansätze zur Synchronisation Contention und Scalability von Sperren Deadlock Kernel Synchronisation Atomare Operationen Spinlocks Semaphoren Reader-/Writer-Locks Big Kernel Lock Synchronisation in Benutzerprogrammen Signale Semaphoren Zusammenfassung

4 XIV Inhaltsverzeichnis 7 Interrupts Grundlagen Erkennung eines Interrupts Geschwindigkeit versus Umfang Der Interrupt-Handler Implementierung Datenstrukturen Registrierung Interrupt Requests Interrupt Control Bottom Half Veraltete Ansätze Soft-IRQ Tasklets Bearbeitung von Soft-IRQs und Tasklets bei hoher Last Work Queues Warteschlangen Zusammenfassung Dateisysteme und Plattenverwaltung Grundlagen Unterstützung von Dateitypen Von der Lochkarte zur Platte Directory und Dateioperationen Implementierungen für Directories Zugriffsmethoden Bereitstellung von Speicherplatz Directory Datenschutz und Datensicherheit Unterschiedliche Filesysteme Festplattenzugriffe Virtual File System (VFS) VFS-Datenstrukturen für Dateien VFS-Datenstrukturen für Partitionen Suche nach einer Datei Filedeskriptoren: Geöffnete Dateien Die Verbindung zum Speicher Filesysteme System Calls Beispiel: read() Lesen ohne Readahead Lesen mit Readahead Elevator Extended Filesystem Der Superblock

5 XV Die Inode Indirektion und Finden der Blöcke Bereitstellung von Speicherplatz Zusammenfassung Kommunikation zwischen Prozessen Grundlagen Pipes Der prinzipielle Aufbau Beispiel zur Benutzung einer Pipe Nicht-blockierender Zugriff Schließen einer Pipe Named Pipes (FIFO) IPC Inter Process Communication IPC-Grundlagen Message Queues Benutzung von Message Queues Semaphoren Shared Memory Der System Call sys ipc() Sockets Schichtenmodell System Calls Implementierung Zusammenfassung Der Bootvorgang Grundlagen Vom BIOS zum Bootmanager Der Kernel Die Runlevel Module Zusammenfassung A Kompilieren des Kernels B Lineare Listen in Linux C Glossar Interessante WWW-Adressen Literaturverzeichnis Sachverzeichnis

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