Capítulo 1 Introdução 1.1 O que é um sistema operacional 1.2 História dos sistemas operacionais 1.3 O zoológico de sistemas operacionais 1.4 Revisão sobre hardware de computadores 1.5 Conceitos sobre sistemas operacionais 1.6 Chamadas ao sistema 1.7 Estrutura de sistemas operacionais 1

Introdução Um sistema computacional consiste em hardware programas do sistema programas de aplicação 2

O que é um Sistema Operacional É uma máquina estendida Oculta os detalhes complicados que têm quer ser executados Apresenta ao usuário uma máquina virtual, mais fácil de usar É um gerenciador de recurso Cada programa tem um tempo com o recurso Cada programa tem um espaço no recurso 3

História dos Sistemas Operacionais Primeira geração 1945 – 1955 Válvulas, painéis de programação (não existiam sistemas operacionais) Segunda geração 1955 - 1965 transistores, sistemas em lote (sistemas operacionais típicos: FMS e IBSYS) Terceira geração 1965 – 1980 CIs e multiprogramação (sistema operacional OS/360) Quarta geração 1980 – presente Computadores pessoais 4

História dos Sistemas Operacionais 4a Geração : computadores pessoais Intel 8080 – CP/M IBM PC – DOS -> MSDOS IBM PC/AT utizando a CPU Intel 20286 Intel 80386, 80486… Apple Macintosh Windows 95, Windows 98… Windows NT, Windows 2000, Vista… 5

O Zoológico de Sistemas Operacionais Sistemas operacionais de computadores de grande porte Sistemas operacionais de servidores Sistemas operacionais de multiprocessadores Sistemas operacionais de computadores pessoais Sistemas operacionais de tempo-real Sistemas operacionais embarcados Sistemas operacionais de cartões inteligentes 6

Revisão sobre hardware de computadores (1) Bus Componentes de um computador pessoal simples 7

Revisão sobre hardware de computadores (2) (a) Um pipeline de três estágios (b) Uma CPU superescalar 8

Revisão sobre hardware de computadores (3) 2 - 20 MB 2 - 32 GB 200-1000 GB 200-1000 GB 400-1600 GB Típica hierarquia de memória números mostrados são apenas aproximações 9

Revisão sobre hardware de computadores(4) Estrutura de uma unidade de disco 10

Revisão sobre hardware de computadores (5) Um par base-limite e dois pares base-limite 11

Revisão sobre hardware de computadores (6) Passos para iniciar um dispositivo de E/S e obter uma interrupção Como a CPU é interrompida 12

Revisão sobre hardware de computadores(7) Estrutura de um sistema Pentium grande 13

Conceitos sobre Sistemas Operacionais (1) Processo é basicamente um programa em excecução Utiliza um espaço de endereçamento, uma lista de posições de memória S.O. armazena os processos numa tabela de processos Uma árvore de processos A criou dois processos filhos: B e C B criou três processos filhos: D, E, e F Comunicação interprocessos UID e GID 14

Conceitos sobre Sistemas Operacionais (2) (a) Um deadlock potencial. (b) Um deadlock real. deadlock = impasse 15

Conceitos sobre Sistemas Operacionais (3) Sistema de arquivos de um departamento universitário 16

Conceitos sobre Sistemas Operacionais (4) Antes da montagem, os arquivos do disco flexível são inacessíveis a partir da Raiz Depois da montagem do disco flexível em b, os arquivos do disco fazem parte da hierarquia de arquivos 17

Conceitos sobre Sistemas Operacionais (5) Dois processos conectados por um pipe: a saída padrão de um se liga à entrada padrão do outro 18

Os Passos de uma Chamada ao Sistema Os 11 passos para fazer uma chamada ao sistema read (fd, buffer, nbytes) 19

Algumas Chamadas ao Sistema para Gerenciamento de Processos 20

Algumas Chamadas ao Sistema para Gerenciamento de Arquivos 21

Algumas Chamadas ao Sistema para Gerenciamento de Diretório 22

Algumas Chamadas ao Sistema para Tarefas Diversas 23

Chamadas ao Sistema (1) O interior de um shell: fork() retorna o PID do processo filho ou 0 no caso de ser o processo filho 24

Os processos têm três segmentos: Chamadas ao Sistema (2) Os processos têm três segmentos: texto, dados e pilha 25

Chamadas ao Sistema (3) Dois diretórios antes da ligação de /usr/jim/memo ao diretório ast/note Os mesmos diretórios depois dessa ligação 26

Chamadas ao Sistema (4) Sistema de arquivos antes de uma montagem Sistema de arquivos depois da montagem 27

Chamadas ao Sistema (5) Algumas chamadas da interface API Win32 28

Estrutura de Sistemas Operacionais (1) Sistemas monolíticos Modelo simples de estruturação de um sistema monolítico 29

Estrutura de Sistemas Operacionais (2) Sistemas de camadas 30

Estrutura de Sistemas Operacionais (4) O modelo cliente-servidor 31

Estrutura de Sistemas Operacionais (5) O modelo cliente-servidor em um sistema distribuído 32

Estrutura de Sistemas Operacionais (3) Máquinas virtuais Estrutura do VM/370 com o CMS Ex.: DOS no Windows, JVM, etc 33

Hipervisores (classificação)

Hipervisores (classificação) Tipo 1 / Bare metal / Nativo Instalado diretamente sobre o hardware do servidor Exemplos: Vmware ESX, Microsoft Hyper-V, Citrix Xen Server, etc. Tipo 2 / Hosted Executado sobre um sistema operacional, como um processo do mesmo Exemplos: Oracle VirtualBox, Microsoft Virtual PC, etc.

Tipos de virtualização Virtualização completa Abstração completa do hardware Exemplos: Hyper-V, Vmware ESX, VirtualBox, Xen Server (versão Corporativa), etc.

Tipos de virtualização Paravirtualização Algumas chamadas podem ser executadas diretamente sobre o processador nativo, sendo mais rápido que a virtualização completa (mas isso antes de existir a virtualização assistida por hardware, como no Intel VT e no AMD-V) O sistema operacional da máquina virtual “convidada” precisa ser alterado Exemplo: Xen Server (versão Open Source)

Tipos de virtualização Virtualização a nível de sistema operacional (ou virtualização de kernel, ou baseada em conteiner) Utilização de mais de uma instância (containers, jails, etc) de “user space” O sistema operacional da instância convidado não pode ter o kernel diferente do host (ou seja, o SO é sempre o mesmo do host) Vantagens: baixo consumo de memória, flexibilidade na utilização de ferramentas de gerenciamento e migração de dados, não necessita da virtualização assistida por hardware, etc. Exemplos: LXC, OpenVZ, LinuxV-Server, FreeBSD Jail, etc.

Virtualização baseada em container

Softwares de Virtualização Bochs QEMU KVM Virtual PC Virtual Server VirtualBox VMware FreeBSD Jails XEN Valgrind MOL DOSEMU DosBox Parallels HyperV Linux LXC OpenVZ 40

Virtualização na nuvem

Virtualização na nuvem

Virtualização na nuvem

Unidades Métricas Os prefixos métricos 44