O documento discute aspectos do kernel Linux, incluindo suas características, arquitetura, compilação e instalação. Aborda tópicos como gerenciamento de memória, processos, dispositivos, rede e suporte a múltiplas plataformas hardware.

1. Aspectos do Kernel do Linux e Instalação Prof. Mauro Tapajós

3. Levantar as questões relevantes sobre o assunto para a pesquisa em andamento do projeto

4. Investigar as dúvidas que ocorrerem aos participantes e esclarecê-las para que a pesquisa siga adiante

6. Totalmente customizável – pode ficar pequeno e compacto

7. Monolítico (é a escolha

8. Pode rodar em hardwares modestos

10. Rede (Ethernet, Fast e Giga, FDDI, HIPPI, Token Ring, WaveLAN, DEC Roamabout)

11. Com as bibliotecas adequadas pode até rodar programas escritos para outros SO’s

13. Multiprocessamento – pode trabalhar com vários processadores

14. Gerenciamento otimizado de memória, com suporte a memória virtual ( swap )

15. Faz a gestão de recursos da máquina (portas seriais, impressoras, rede, etc)

16. Continuamente atualizado (evolução de hardware)

18. Controla os filesystems , apresentando qualquer dispositivo de armazenamento numa forma padronizada

19. Implementa e suporta abstrações fundamentais ao sistema como processos, arquivos, dispositivos, usuários, rede, filesystems

20. Controla a distribuição de recursos do sistema

21. Realiza tarefas de manutenção rotineiras

23. Kernel reentrante – possibilidade de rodar vários processos em kernel mode

24. Não preemptivo (em sistemas monoprocessados)

25. Kernel control path – sequência de instruções executada pelo kernel em resposta a chamadas de sistema, interrupções ou exceções

26. É interessante se rodar com as interrupções habilitadas na maior parte do tempo

28. arm

29. cris (thin servers)

30. i386

31. Ia64 – itanium

32. m68k

33. mips e Mips64

34. parisc (HP)

35. ppc

36. s390 e s390x (IBM zSeries)

37. sh (superH Hitachi)

38. sparc e sparc64 (SUN)

42. Melhor suporte multiprocessador (SMP)

43. Suporte USB e PCMCIA interno no kernel e não em pacotes separados

44. Suporte genérico a portas paralelas

45. Melhor suporte a filesystems e NFSv3

46. Facilidade na importação de filesystems externos (tecnologia de filesystem virtual)

47. Melhor suporte a memória virtual

48. Novos dispositivos são suportados

49. Algumas Distribuições Linux

50. Layout Básico dos diretórios do Linux /bin Arquivos aplicativos/utilitários binários executáveis /sbin Arquivos binários executáveis essenciais ao sistema /etc Arquivos de inicialização, configuração e administração do sistema /root Diretório pessoal do usuário root /dev Arquivos de dispositivos /lib Bibliotecas /lib/modules Módulos que podem ser carregados no kernel /mnt Ponto de montagem de filesystems temporários /var Arquivos permanentemente atualizados e que mudam muito de tamanho como, por exemplo, logs e spools de impressão /usr Arquivos de aplicações do sistema /usr/src/linux Arquivos de código-fonte do kernel do Linux /usr/doc Alguns arquivos com documentação específica /boot Arquivos usados na inicialização (boot) /tmp Arquivos temporários /home Arquivos locais dos usuários /opt Arquivos de instalação de aplicações /lost+found Blocos de filesystem encontrados perdidos pelo comando fsck /proc Informações do sistema: processos, dispositivos, memória, filesystems, etc.

52. Permite acesso à várias informações sobre o que está acontecendo na máquina Exemplos: /proc/x – informações do processo de número x /proc/cpuinfo – processador, tipo, modelo, etc /proc/devices – lista de dispositivos no kernel atual /proc/modules – lista os módulos carregados no momento

53. Arquitetura do Kernel Applications System Libraries (libc) System Call Interface Hardware Architecture-Dependent Code I/O Related Process Related Scheduler Memory Management IPC File Systems Networking Device Drivers

54. Arquitetura do Kernel

55. Kernel Isola o hardware das aplicações (intermediário)

58. A outra parte é gerenciada pelo sistema de memória virtual, atendendo ao kernel, processos e caches de dispositivos de I/O

59. Cada processo terá sua área de endereçamento privativa

60. Várias cópias do mesmo processo podem compartilhar sua execução, separando apenas as áreas de dados

63. Somente parte do código de um programa é armazenada na memória físisca

65. Um mapeamento automático traduz endereços de memória em endereços físicos Memória Virtual

67. Paginação – cópia de partes (páginas) para o disco (4 kb)

68. Dependendo da aplicação, velocidade desejada e tamanho da RAM, o espaço de memória virtual pode ter de 1 a 3 vezes o tamanho da RAM

69. Pode-se ter 16 áreas de swap em disco, inclusive em discos diferentes!

70. Alguns comandos envolvidos: mkswap swapon / swapoff free Memória Virtual

72. Endereços errados podem causar crash

73. O kernel deve checar se os endereços estão coerentes antes de realizar a chamada (através de funções específicas) ou apenas tratar as falha a nível de kernel mode

74. Neste caso é enviado um sinal para o processo falho (SIGSEGV)

76. Usadas pelos device drivers

79. irq16 para SMP reschedule

80. Chamadas de Sistema Exemplos: kill () sigaction () sigprocmask () sigpending () ssetmask() sigsuspend() settimer fork

82. Processos podem criar seus timers para controle temporizado de eventos

83. Necessidade de controle do kernel para estes timers (ordenação e ticks de 10 ms - i386)

85. Cada sinal tem um número e significação

86. Exemplos: SIGHUP 1 hangup SIGINT 2 interrupt SIGQUIT 3 quit SIGILL 4 illegal instruction SIGTRAP 5 trace trap SIGBUS 7 bus error SIGFPE 8 arithmetic exception SIGKILL 9 kill (cannot be caught, blocked, or ignored)

88. Os DD podem ser módulos do kernel e podem se carregados e descarregados dinamicamente sob demanda

89. O diretório /dev contém os arquivos de dispositivos ( não são drivers para o dispositivo)

90. Existem arquivos de dispositivos para dispositivos abstratos como /dev/null e /dev/log

91. Exemplo: Dispositivos para HD’s /hda1: primeiro HD primeira partíção /hda2: primeiro HD segunda partíção /hdb1: segundo HD primeira partíção /hdb2: segundo HD segunda partíção

93. O ponto de montagem é o diretório onde o filesystem é montado

94. Os drivers dos dispositivos são partes do kernel responsáveis em controlar os diversos hardwares da máquina

95. Os dispositivos se comunicam com o kernel através dos arquivos do diretório /dev

96. Acesso a dispositivos

98. Sistemas Multiprocessados – vários kernels control path

99. O procedimento de desabilitar interrupções de hardware não faz sentido em sistemas multiprocessados (outros processo de kernel podem acessar os dados protegidos na região crítica)

100. Semáforos ou spin locks podem ser usados para manter a integridade de estruturas de dados em sistemas multiprocessados

101. As estruturas de dados de processos ( tasks ) deve conter informação de que processador está executando o processo

103. Kernel mais genérico

104. Kernel com suportes específicos Pode-se gerar um kernel numa máquina mais rápida e depois copiá-lo para uma mais lenta

106. make dep

107. make clean

108. make zImage/bzimage/bzdisk

109. Cópia da imagem gerada para o diretório /usr/src/Linux/arch/i386/boot/zImage ou um diskette (bzdisk)

110. make modules

111. Make modules_install

112. Atualização do LILO (ou outro boot manager)

114. Checar se as versões de gcc e libc são as corretas

115. Ao chamar algum dos comandos config, será apresentado um lista das opções possíveis do kernel

117. Itens de Networking

118. Adequação para determinadas famílias de processadores

120. Linux usa módulos em razão da eficiência, normalmente device drivers

121. Quase todas as partes do kernel podem ser transformadas em módulos

122. O kernel possui uma tabela de símbolos que indica o módulo que deve ser carregado

123. Modernas arquiteturas podem realizar o check do hardware e o kernel pode identificar os dispositivos em tempo de boot para carregar os módulos correspondentes

125. Nos novos kernels, esta função pode ser feita pelo próprio kernel (opção kmod de compilação)

126. Alguns comandos envolvidos: modprobe insmod rmmod

128. Formato da Árvore de Código Fonte do Linux /usr/src/linux Documentation arch fs init kernel include ipc drivers net mm lib scripts alpha arm i386 ia64 m68k mips mips64 ppc s390 sh sparc sparc64 acorn atm block cdrom char dio fc4 i2c i2o ide ieee1394 isdn macintosh misc net … adfs affs autofs autofs4 bfs code cramfs devfs devpts efs ext2 fat hfs hpfs … asm-alpha asm-arm asm-generic asm-i386 asm-ia64 asm-m68k asm-mips asm-mips64 … linux math-emu net pcmcia scsi video adfs affs autofs autofs4 bfs code cramfs devfs devpts efs ext2 fat hfs hpfs … 802 appletalk atm ax25 bridge core decnet econet ethernet ipv4 ipv6 ipx irda khttpd lapb …

132. Subdiretórios para cada tipo de fs Código Fonte do Linux

137. Controle de processos ( fork.c, exec.c, signal.c, exit.c - acct.c, capability.c, exec_domain.c )

138. Suporte a módulos ( kmod.c, ksyms.c, module.c)

139. Outras operações ( time.c, resource.c, dma.c, softirq.c, itimer.c, printk.c, info.c, panic.c, sysctl.c, sys.c) Código Fonte do Linux

141. Analisadores de comandos e erros

143. Paginação e swapping , políticas, rotinas de baixo nível

144. Alocação e liberação de memória

145. Memória virtual

148. Patching Código Fonte do Linux

150. WEB: html, php, javascript

151. Linguagem C, C++

152. Java

153. Velhas Linguagens: cobol e lisp

154. Bibliotecas: sockets , rpc , motif (paga)

155. Comunicação entre processos: FIFO, RPC, IPC

157. gcc ( cc )

158. Ambientes gráficos ( xwpe , proprietários)

159. Bibliotecas dinâmicas e estáticas (.a e .so)

160. Linkagem: ld

162. Arquivo Makefile

163. Várias possibilidades ( target )

167. Baseado num pequeno utilitário de mesmo nome

171. Deve-se compilar o pacote, gerando seus executáveis

172. Normalmente vem na forma de um arquivo tar

173. LER A DOCUMENTAÇÃO!!!

174. O sistema deverá ter os aplicativos de compilação, linkagem e controle (citados na documentação)