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Betriebssysteme I

Wintersemester 1993/94

INHALTSVERZEICHNIS i Inhaltsverzeichnis 1 Einf"uhrung und "Uberblick 1 2 U N IX Einf"uhrung 3

2.1 Shell : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 3 2.2 U N IX Dienstleistungsprogramme (Utilities) : : : : : : : : : : : : : 4

3 Grundlegende Konzepte von U N IX 5

3.1 Prozesse : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 5 3.2 POSIX-Standard : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 6 3.3 Implementierung von Prozessen in U N IX : : : : : : : : : : : : : : : 6 3.4 Information in der Prozesstabelle : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 6 3.5 User structure : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 7 3.6 Realisierung von fork() : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 7 3.7 Leichte Prozesse : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 7 3.8 C-Thread "System Aufrufe" : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 8 3.9 Scheduling (Prozesslaufplanung) : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 9 3.10 Berechnung der Priorit"at eines Prozesses : : : : : : : : : : : : : : : : 10

4 Das U N IX Speichermodell 11

4.1 Virtueller Speicher : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 12 4.2 Swapping (Prozesstauschverfahren) : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 12 4.3 Paging (Seitentauschverfahren) : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 13 4.4 Der U N IX Seitentauschalgorithmus : : : : : : : : : : : : : : : : : : 13

5 Das U N IX Dateisystem 15

5.1 Implementierung des Dateisystems : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 16 5.2 Lesen einer Datei : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 17 5.3 Pipes : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 18 5.4 Input/Output : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 18

6 Interprozesskommunikation (IP C) 20

6.1 Zugriffskonflikte (race conditions) : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 20 6.2 Wechselseitiger Ausschluss mit aktivem Warten : : : : : : : : : : : : 20

6.2.1 Deaktivieren von Unterbrechungen : : : : : : : : : : : : : : : 20 6.2.2 Lock Variables (Schlossvariablen) : : : : : : : : : : : : : : : : 20 6.2.3 Strikte Abwechslung (strict alternation) : : : : : : : : : : : : 20 6.2.4 Peterson's L"osung : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 21 6.3 Die TSL Instruktion (test and set lock) : : : : : : : : : : : : : : : : 21 6.4 Sleep, Wakeup : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 22 6.5 C Thread Conditions : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 24 6.6 Semaphore : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 24 6.7 Monitore (Ausf"uhrungskontrolleure) : : : : : : : : : : : : : : : : : : 25 6.8 Nachrichtenaustausch (Message Passing) : : : : : : : : : : : : : : : : 26 6.9 Rendez-vous (siehe Ada) : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 27 6.10 "Aquivalenz der Konzepte : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 27 6.11 IPC in U N IX : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 27 6.12 IPC in System V : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 28

6.12.1 Semaphore in System V : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 28 6.12.2 Shared Memory : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 29 6.12.3 Messages : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 30 6.13 Bekannte IPC Probleme : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 30

6.13.1 Essende Philosophen (Dijkstra) : : : : : : : : : : : : : : : : : 30

ii INHALTSVERZEICHNIS

6.14 Prozessablaufplan (process scheduling) : : : : : : : : : : : : : : : : : 33 6.15 Karussell Laufplanung (round robin scheduling) : : : : : : : : : : : : 35 6.16 Laufplanung mit Priorit"aten : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 35 6.17 Mehrfachwarteschlangen : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 35 6.18 Zwei Ebenen Ablaufplanung : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 36

7 Das Betriebssystem Mach 37

7.1 Der Mach Mikrokern : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 37 7.2 Nachrichten in Mach : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 39 7.3 Speicherverwaltung : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 41 7.4 Mach Prozesse : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 42 7.5 Systemaufrufe zur Prozessverwaltung : : : : : : : : : : : : : : : : : : 43 7.6 Mach Threads : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 43 7.7 Scheduling : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 43 7.8 U N IX Emulation : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 43 7.9 Externe Speicherverwaltung : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 44 7.10 Der Netzwerk Nachrichtendienst (NND) : : : : : : : : : : : : : : : : 46