11.1 Inhalte der Vorlesung Was ist ein Betriebssystem Zwei Sichten. Was ist ein Betriebssystem Zwei Sichten (Forts.) Abstraktionen

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1 Betriebssysteme Sommersemester 2018 Betriebssysteme 11. Kapitel Resümee Was ist ein Betriebssystem Zwei Sichten 1. Virtuelle Maschine (Top-Down Sicht): Bietet dem Programmierer eine abstrakte Sicht auf die an Reale Eigenschaften der werden versteckt Beispiel: Festplatte/Dateisystem Reale Maschine (): Folge von Datenblöcken fester Größe Virtuelle Maschine (BS): Benannte Dateien variabler Größe Prof. Matthias Werner Professur Betriebssysteme 2 / 17 Was ist ein Betriebssystem Zwei Sichten (Forts.) 2. Verwalter für Ressourcen (Bottom-Up Sicht): Koordiniert Zugriff auf Prozessoren, Speicher, Platten, Terminals,... Zeitliche Ressourcenverwaltung: Anwendungen greifen nacheinander auf Ressourcen zu (z. B. Drucker) Räumliche Ressourcenverwaltung: Anwendungen greifen auf unterschiedliche Bereiche einer Ressource zu (z. B. Speicher) Abstraktionen Zwei zentrale Abstraktionen Prozess abstrahiert den Prozessor Adressbereich abstrahiert Hauptspeicher Fragestellung: Wie funktioniert die Abbildung von physischer Ressource auf Abstraktion? Prozess Virtualisierung über CPU-Zeit Isolierung, durchbrochen von Diensten zur Prozessinteraktion Adressbereich Bindung von Adressbereichen zu unterschiedlichen Zeitpunkten Zusätzlich: Virtualisierung über Sekundärspeicher 3 / 17 4 / 17

2 Ressourcenmanagement Design-Tradeoff Prozesse Management von CPU-Zeit Scheduling Verschiedene Ziele und Strategien Effizienter durch Prozesszustände Schöne Abstraktionen Prozesse brauchen wiederum Ressourcen (z.b. Speicher, Kommunikationsmöglichkeiten,...) Speichermanagment Belegen und Freigeben (+Wiedereingliedern) unterschiedliche Strategien Effizienz (auch) durch geeignete Datenstrukturen Bei virtuellem Speicher sind Auswirkungen drastischer (da langsamer Massenspeicher) hohe Effizienz geringer Overhead 5 / 17 Nebenläufigkeit Nebenläufigkeit durch Prozessabstraktion oder mehrere Prozessoren hergestellt interessant bei Interaktionen Drei Interaktionsarten Kommunikation Kanal Kooperation gemeinsame Daten Koordination Signalisierung Konzeptionell verschieden, in der Praxis oft zusammen Koordination löst viele Probleme (insbesondere der Kooperation), bringt aber auch neue Prioritätsinvertierung Deadlock Livelock 7 / 17 6 / 17 Was fehlt? In dieser Veranstaltung nur (einige!) grundlegende Betrachtungen Es fehlt: Drittes Kernkonzept (neben Virtualisierung und Nebenläufigkeit): Persistenz Dateisysteme Interaktionsstrukturen verschiedene Client-Server-Beziehungen Ein- und Ausgabe Treiberdesign, Policies Schutz und Sicherheit Mechanismen und Policies virtualisierung virtuelle Maschinen, Supervisor Benutzerschnittstellen Shells und GUIs... Außerdem etwas weiter gefasst: Betriebssystemtheorie Modellierung, Analyse Betriebssystem in speziellen Domains Eingebettete Systeme, verteilte Systeme 8 / 17

3 Vertiefungen Vertiefungen (Forts.) Echzeitsysteme, eingebettete Systeme Embedded Programming Lab (Professur Betriebssysteme, Wintersemester) Entwurf von Software für eingebettete Systeme (Prof. Masrur) Wintersemester /Software Codesign (Professur Hardt) Echtzeitsysteme (Professur Betriebssysteme, Sommersemester) Verlässliche Systeme (Professur Betriebssysteme, Wintersemester) Verteiltheit Vorlesung Betriebssysteme für verteilte Systeme Wintersemester Parallele Programmierung (Prof. Rünger) Multicore Programmierung (Prof. Rünger) Sicherheit verteilter Systeme / Management Verteilter Systeme (Prof. Gaedke) 9 / 17 Vertiefungen (Forts.) 10 / 17 Modellierung Vorlesung Betriebssysteme 2: Modellierung und Analyse Sommersemester Diskrete Optimierung (Prof. Helmberg, Mathematik) z.t. Geschäftsprozessmodellierung und -management (Prof. Dinter, Wirtschaftsinformatik) An der Professur Betriebssysteme gibt es eine Anzahl interessanter Forschungsthemen, u.a.: Betriebssysteme mit interpretierendem Kernel Betriebssystemunterstützung für verteilte mobile Systeme Scheduling für Molekulardynamiksimulationen In allen Bereichen gibt es Themen für studentische Arbeiten (Studien-, Bachelor- und Masterarbeiten) Details unter 11 / / 17

4 Betriebssysteme mit interpretierendem Kernel Compiled First-Level Second-Level First-Level 2nd Level User Domain Operating System Kernel Domain Operating System 1st Level Compiled Kernel Domain Betriebssystemunterstützung für verteilte mobile Systeme I Ziel: holistische Sicht auf verteilte Systeme I Vereinigung von Orts-/Mobilitätstransparenz auf Systemebene mit Orts-/ Mobilitätsbewusstsein auf Anwendungsebene I Neue Programmier- und Ausführungsmodelle I PylotOS: Betriebssystem für embedded Boards (Raspberry Pi,... ) mit einem Kernel in Python I Einsatz als Lehr- und Experimentalsystem 13 / / Reflexion Scheduling für Molekulardynamiksimulationen 11.4 Reflexion I Simulation von Molekulardynamik: latenz-kritische, inhomogene Taskgraphen á untypisch für HPC I Was hatten Sie erwartet? I Was war gut/schlecht? I Was sollte unbedingt beibehalten/besser weggelassen werden? I Was kann verbessert werden? I Wie lässt sich die Lehrveranstaltung besser ins restliche Curriculum einbauen? I Ansatz: Einheitliches Framework für verschiedene Architekturen, insbesondere GPUs 15 / / 17

5 Viele Erfolg bei den Prüfungen! Gute Erholung in der vorlesungsfreien Zeit! 17 / 17