Linux - Um estudo de caso

Linux:
Um estudo de caso
Tiago Roberti Sampaio
www.trsampaio.com
Universidade Federal de Mato Grosso

Linux:
Um estudo de caso

Introdução
 Sistema de Arquivos
 Processos
 Gerenciamento de Memoria
 Entrada/Saída

História do Linux
 Uma breve história...

Licença
 A liberdade nº 0

Família Linux

Processos
 Comunicação Entre Processos
 Implementação de um processo
 Escalonamento

Processos
 Único thread de controle inicial (único Program
Counter)
 Executa um único programa

Processos
 Daemon
 Cron
 Cron é necessário?

Processos
Chamadas relacionadas
 Fork: Filho = Pid = 0.
 pid_t fork(void);

Processos
 Getpid: Fornece o Pid do processo.
 pid_t getpid(void);

Processos
 Waitpid: Chamada bloqueante.
 pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
 0, espera qualquer processo do grupo
 -1, espera qualquer processo
 >0, espera o processo nº pid

Processos
 Exec: Substitui a imagem.
 execl, execlp, execle, execv, execvp, execvpe –
executa um arquivo
 int execvp(const char *file, char *const argv[]);
 Cria uma instância do shell para buscar o arquivo
*file
 Diretório padrão /usr/bin/

Processos
 Sigaction: Modifica a ação de um sinal recebido pelo
processo.
 Signal vs Sigaction: Interrupções durante a execução
do *handler.

Comunicação
Inter-Processos
 Uso do Pipe: Bloqueante.
 Uso de Signals.

Processo
Implementação
 Task_struct: Representação de um processo.
 PCB: Lista duplamente encadeada no núcleo.
 Criado pela chamada Fork().
 Copy on Write

Processo
Implementação
 Thread: Multi-thread no núcleo.
 Chamada Clone: Útil na implementação de threads

Processo
Escalonamento
 Chaveamento.
 FIFO: Não preemptivo.
 Circular: Preemptivo e utiliza o quantum.
 Tempo Compartilhado: Prioridades.

Processo
Escalonamento
 Runqueue: faz uso de dois vetores.
 Ativo.
 Expirado: limite quantum excedido.

Gerenciamento de Memoria
 Chamadas de sistema relacionadas
 Implementação do Gerenciador
 Gerenciador de memória física
 Mecanismo de alocação de memória
 Paginação no linux
 PFRA

Gerenciamento de Memoria
 Espaço de endereçamento é composto de código,
dados e pilha.
 Código (instruções de máquina, tamanho fixo)
 Dados (variáveis dinâmicas)
 Pilha (variáveis de ambiente: argumentos da linha de
comando)

Chamadas de Sistema
Relacionadas
 Mmap: mapeia um bloco para a memória
 Munmap: remove um arquivo mapeado
 Bkr: Altera o tamanho do segmento de dados

Implementação do
Gerenciador
 Cada processo recebe 3GB de espaço virtual. (32
bits)
 E 1GB reservado para a tabela de páginas e dados do
núcleo.
 Um novo espaço pode ser criado com Fork+Escrita e
modificado pelo Exec.

Gerenciamento de Memória
Física
 Três zonas de memória:
 ZONE_DMA: para operações DMA.
 ZONE_NORMAL: páginas normais.
 ZONE_HIGHMEM: páginas com endereços altos e não
permanentemente mapeadas.
 O kernel mantém um estrutura de zonas para cada
um.

Gerenciamento de Memória
Física
 Memória Principal formada por:
 Núcleo.
 Mapa de Memória.
 Moldura de páginas.

Mecanismo de alocação de
Memória
 O espaço de endereçamento se encontra dividido em
áreas homogêneas contíguas e alinhadas em página.
 Separa e gerencia unidades fatiadas .

Paginação no Linux
 Implementada pelo núcleo e outra parte por um
processo chamado daemon de paginação
 O Linux faz distinção entre quatro tipos de páginas:
 Não recuperáveis;
 Trocável;
 Sincronizável;
 Descartável;

PFRA
 Responsável por manter o reabastecimento de
páginas livres a serem usadas .
 Ele tenta recuperar as páginas mais fáceis e depois
as mais difíceis.
 Durante o PFRA as páginas ficam ativas ou inativas.
 As inativas podem sofrer despejo.

Entrada e Saída
 Transmissão de rede
 Chamada de sistema para E/S
 Implementação E/S
 Módulos

Entrada e Saída
 Arquivos especiais (/dev).
 Esses arquivos são divididos em duas categorias:
Blocos;
Caracteres;
 Cada dispositivo tem um número associado
(primário/secundário)

Dispositivos

Transmissão de Rede
 Implementada em soquetes. Estes são os tipos mais
comuns:
 1) Fluxo confiável de bytes orientado a conexão;
 2) Fluxo confiável de pacotes orientado à conexão;
 3) Transmissão não confiável de pacotes;
 TCP e UDP

E/S
Chamadas de Sistema
 Apesar de cada dispositivo ter um arquivo especial
associado a ele, não necessita sempre de chamadas
especiais para ser acessado.

Implementação E/S
 Feita por um conjuntos de drivers e cada dispositivo
tem seu próprio. Sua função é interfacear o
dispositivo e o núcleo.

Módulos
 Módulos são trechos de códigos que podem ser
carregados enquanto o sistema está em execução

Sistemas de arquivos
 História
 I-Nodes
 Implementação
 Principais Sistemas de arquivos suportados

Estrutura dos I-Nodes
 Permissões do arquivo
 Tipo
 identificação do grupo relativo e do dono
 tempos (último acesso, última alteração do i-node,
última alteração do arquivo, etc.)
 contador de referências (quando uma referência do
arquivo é apagada o contador de referências é
decrementado, quando esse contador chega a zero, o i-node
e os blocos alocados para o arquivo são liberados)
 tamanho em bytes e endereço dos blocos alocados para
o arquivo.

Implementação
 VFS (Virtual File System)
 Superbloco
 Dentry
 I-Node
 Estrutura de dados Arquivo
 Suporte a diversos sistemas de arquivos

Principais Sistemas de
Arquivos Suportados
 EXT
 EXT2
 EXT3
 EXT4
 NFS

EXT
 Surgiu a partir do MINIX FS
 Extended File System
 Nomes de arquivos de até 255 caracteres
 Sistema de Arquivos de até 2GiB
 Tamanho de Arquivos de até 2GiB

EXT2
 Evolução do EXT
 Second Extended File System
 Sistema de Arquivos de até 4TiB
 Tamanho de Arquivos de até 2GiB

EXT2
 Superbloco
 I-Node
 Grupo de Blocos
 Mapa de bits de blocos
 Mapa de bits de I-Nodes
 tabelas de I-Nodes

EXT3
 Evolução do EXT2
 Third Extended File System
 Implementa Jornaling ( Diario )
 Sistema de Arquivos de até 16TiB ( blocos de 4KiB )
 Tamanho de Arquivos de até 2TiB ( blocos de 4KiB )

EXT4
 Surgiu a partir de uma bifurcação no
desenvolvimento do EXT3
 Fourth Extended File System
 Sistema de Arquivos de até ~2EiB
 Tamanho de Arquivos de até 16TiB

NFS
 Sistema de arquivos distribuido
 Criado para facilitar acesso remoto de arquivos
 Utiliza protocolos Cliente/Servidor

Bibliografia
 CARRIER, Brian. File system forensic analysis. Upper
Saddle River: Addison-Wesley, 2005.
 TANENBAUM, Andrew S. - Sistemas Operacionais
Modernos - Tradução Ronaldo A. L. Gonçalves, Luís A.
Consularo, Luciana do Amaral Teixeira - Revisão
técnica Raphael Y. de Camargo - São Paulo: Pearson
Prentice Hall, 2009. 3. ed.

Linux - Um estudo de caso

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Semelhante a Linux - Um estudo de caso

Semelhante a Linux - Um estudo de caso (20)

Mais de Tiago R. Sampaio

Mais de Tiago R. Sampaio (8)

Linux - Um estudo de caso