Tema 2

A. Temario de Teoría (3C)
Tema 1: Objetivos y Programación de la Asignatura (1h)
Tema 2: Administración de Sistemas like_Unix ( 6 h)
• Introducción (Funciones del Administrador)
• Tareas rutinarias y de puesta a punto
Tema 3: Evaluación de rendimiento (4 h)
• Caracterización de la carga
• Modelos
• Simulación y monitorización
Tema 4: Sintonización de un S.O. (3 h)
• El arte de la Administración de Sistemas
• Estrategias de sintonización
Tema 5: Diseño de Sistemas Operativos ( 4 h)
• Filosofías de diseño
• Unix Multiprocesador
• Microkernels, Exokernels y SASOS
• S.O. Tiempo Real (S. O. Multimedia)
Tema 6: Sistemas Distribuidos (7 h)
• Implicaciones del procesamiento distribuido
• Sistemas Operativos Distribuidos
- Tipos de Sistemas
- Diseño de sus módulos
• Clusters y Grid
Diseño de Sistemas Operativos
• Introducción
• Filosofías de diseño
• Tendencias actuales (SMP, SSI, Extensiones)
Diseño de Sistemas Operativos
• Introducción
• Filosofías de diseño
• Tendencias actuales (SMP, SSI, Extensiones)
Introducción (I)
“Muchos son los usuarios que utilizan los sistemas
operativos, pocos los que los entienden y sólo una
minoría los diseñan” (M. Milenkovic)
S.O. = Módulos (estructuras de datos + algoritmos),
(Técnología + Ingeniería S/W)
El diseño de los S.O., es mas un proyecto de ingeniería que
una ciencia exacta
Introducción (II)
• Definición de abstracciones
• Proporcionar operaciones primitivas
• Garantizar el aislamiento
• Administrar el h/w
Se deberá tener una idea clara de lo que se quiere
Introducción (III)
Manejo de abstracciones:
Procesos
Ficheros
Semáforos
...
Operaciones primitivas + Estructuras de datos
Introducción (III bis)
"Dificultad que supone la implementación de los
módulos de forma aislada"
Introducción (IV)
Diseño de S.O. Elementos clave a tener presente:
- Ninguno entiende el producto por
completo
- Tipo de aplicaciones
- No es posible la división en subtarea
independientes
- Concurrencia y usuarios hostiles
- Aislamiento Vs compartición
- Vida larga del mismo, adaptarse
- Portabilidad y compatibilidad
- Generalidad
Introducción (V)
• Protegerse de los cambios (ciclo h/w & S.O)
• A la vista de los rápidos cambios:
¿Obviará el h/w los programas de control
La potencia del h/w hará más necesario el uso del
S.O. ?
¿ Será necesario redefinir las funciones del
kernel del S.O. ?
• Manejar la complejidad de las operaciones a
diferentes niveles de detalle (h/w y s/w , ns, ms, s,
etc)
Diseño de interfaces
Main goals:
The Mytical Man-Month
• Fred Brooks (OS/360, 75) 1000 líneas /año en
proyectos grandes. 2 años
- 1/3 Planificación (8 meses / n**2 )
- 1/6 Codificación
- 1/4 Prueba de módulos
- 1/4 Prueba del sistema
El papel de la experiencia
Traditional software design
progresses in stages
Alternative design produces a working
system
–that does nothing starting on day 1
Diseño de Sistemas Operativos
• Introducción
• Filosofías de diseño
• Tendencias actuales (SMP, SSI, Extensiones)
Filosofías de diseño
• Monolítica
• Modular
• Extensible
• Niveles
Eficiencia
Vs
Organización
Filosofías de diseño (I)
Simple structuring model for a monolithic system
Approximate structure of generic UNIX kernel
The client-server model
Structure of VM/370 with CMS
Structure of Minix
Logon
Aplic a c ión
Aplic a c ión
Sub siste ma
MS-DOS
Sub siste ma de
Se gurida d
Aplic a c ión
Subsiste ma
POSIX
Sub siste ma
de Win32
Modo Usua rio
Modo Núc le o
Se rvic ios de l Siste ma
Eje c utivo de Windows NT
(Object Manager, Virtual Memory Manager, .... )
Núc le o de Windows NT
(Estructuras y servicios básicos del SO)
Ca pa de Abstra c c ión d e l Ha rdwa re
(CPU, bus, controladores,...)
Ha rdwa re
Structure of Windows NT
Filosofías de diseño (II)
API
S.O.
Distribución de funciones ?
H/W
Diseño de Sistemas Operativos
• Introducción
• Filosofías de diseño
• Tendencias actuales (SMP, SSI, Extensiones)
Tendencias actuales
Nonpreemptive
System_call &
Kernel
kernel_flotante
Interrupciones
iSMP
SMP
EXTENSIÓN DE FUNCIONALIDAD
Time _ Sharing
Transparencia
R´S
SSI
Tipo S.O. Multiprocesador (1)
Bus
Each CPU has its own operating system
Tipo S.O. Multiprocesador (2)
Bus
Master-Slave multiprocessors
Tipo S.O.Multiprocesador (3)
Bus
• Symmetric Multiprocessors
– SMP multiprocessor model
Sincronización Multiprocesador
TSL (test and set lock)
Tendencias actuales
Nonpreemptive
System_call &
Kernel
kernel_flotante
Interrupciones
iSMP
SMP
EXTENSIÓN DE FUNCIONALIDAD
Time _ Sharing
Transparencia
R´S
SSI
1960
1990
1995+
Taxonomía (1/3)
A R Q U IT E C T U R A S
PARALELAS
S IS D
VECTOR
PRO CESSO R
S IM D
M IS D
M IM D
ARRAY
PRO CESSO R
M U L T ICO M PU TAD O R ES
Acoplamiento (memoria)
M U L T IPRO CESA D O RES
Taxonomía (2/3)
MULTICOMPUTADORES
MPP
S/W y Red propietario
Estabilidad del sistema
COW
Componentes comerciales
Taxonomía (3/3)
COW
Ok_idle
Negociar con el owner
NOD E D IC A D O
D E D IC A D O
Middleware
M O D IF IC A R
SCH ED U LER
CPU
M Á Q U IN A
V IR T U A L
PARALELA
+
CARGA
LOCAL
Headless WS
REXEC
M IG R A C IÓ N
P R IO R ID A D
CARGA
LOCAL
I/O= Red+ disco
No_owner
Tendencias en diseño de S.O.(1/2)
G
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2100
2100
F
L
O
P
S
¡ Experiencia !
Tendencias en diseño de S.O.(2/2)
JMiddleware
Application
PVM / MPI/ RSH
Middleware or
Underware
level SSI
–PVM, TreadMark (DSM),
Glunix, Condor, Codine,
Nimrod, ….
JApplication
level SSI
–PARMON, Parallel Oracle, ...
JOS
level SSI
–SCO NSC UnixWare
Hardware/OS
–Solaris-MC
–MOSIX, ….
MC
BEOWULF
COW
Mono
NOW
CCE
GLUNIX
MACH
AMOEBA
CHORUS
V System
SSI
Tendencias actuales
Nonpreemptive
System_call &
Kernel
kernel_flotante
Interrupciones
iSMP
SMP
EXTENSIÓN DE FUNCIONALIDAD
Time _ Sharing
Transparencia
R´S
SSI
Extensión de funcionalidad
Referencias
• Fred Brooks. “ The Mytical Man Month”
A. Wesley, 95
•
Crowley. “O.S. : A Design Oriented Approach”, 97
http://www.cs.unm.edu/~crowley/osbook/begin.
html
•
Saltzer 84. “End to End Arguments in System
Design”
•
Corbato 91. “On Building System that will Fail”
•
Lampson 84. “Hints form Computer System
Design”