Opre vizsga, 2008. június 11. megoldással

Ez az oldal a korábbi SCH wiki-ről lett áthozva. Az eredeti változata itt érhető el.

Ha úgy érzed, hogy bármilyen formázási vagy tartalmi probléma van vele, akkor kérlek javíts rajta egy rövid szerkesztéssel.

Ha nem tudod, hogyan indulj el, olvasd el a migrálási útmutatót

Beugró

Megjegyzés: ez az oldal jelenleg félkész, ha tudsz valamihez hozzáírni, akkor nyugodtan. Érdemes mindenhez forrást is írni (tankönyből, wikipédiából, diasorokból, stb.), hogy akit érdekel, hozzáolvashasson még az itt leírtakhoz.

Hiányzik még:

• beugró 10. kicsit részletesebben, érthetőbben
• nagykérdés 4. c) rész magyarul

1. Mi a virtuális gép koncepció lényege?

• A programok elől az operációs rendszer elfedi a hardver implementációs részleteit, és kibővíti azt plusz funkciókkal.
• Könyv 19. oldal

2. Definiálja a hosszútávú ütemezés fogalmát!

• A hosszútávú ütemező feladata az elindított feladatok rendszerbe, illetve a "futásra kész" várakozási sorba való beengedését szabályozni. Igyekszik a CPU-t és a perifériákat terhelő folyamatokat egyensúlyban tartani. Batch rendszerekre jellemző; a PC-k oprendszere általában azonnal indítja a folyamatokat, mikor azt a felhasználó kéri.
• Wikipédia: hosszútávú ütemező
• Könyv 140. oldal

3. Mikor fut a rövidtávú ütemező és mikor jár környezetváltással?

• Ha a futó folyamatnak lejár az időszelete (csak preemptívnél), önként lemond a processzorról (együttműködő folyamatok), blokkoló rendszerhívást hajt végre (pl. I/O művelet), egy másik szál futásra kész állapotba kerül (bekövetkezik, amire várt, vagy újonnan elindítanak egy szálat), egy szál prioritása megváltozik, esetleg egy szál processzor-affinitása megváltozik.
• Környezetváltással akkor jár, ha másik szál választódik ki futásra, mint ami eddig futott. Pl. Windows NT alatt, ha a legmagasabb prioritási szinten pontosan egy folyamat van, akkor megtörténhet, hogy ugyanaz a szál fut tovább, és nem történik környezetváltás.
• Wikipédia: rövidtávú ütemező
• Könyv 413. oldal

4. Hogyan lehet Test_and_Set utasítással kritikus szakaszba lépést (entry) és kilépés (exit) megvalósítani?

• Egy változót kijelölünk "lock object"-nek; ha ennek a tartalma 0, nincs senki a kritikus szakaszban. A kritikus szakasz elején egy ciklusban test-and-set-et hajtunk végre rá (az utasítást a ciklus feltételébe téve); ha valaki van a szakaszban már, a ciklusban fogunk keringeni, amíg ki nem lép belőle a másik. Amikor kilépett, a test-and-set következő végrehajtása beállítja a változót, és továbbengedi az egyik várakozó ciklust. A szakaszból kilépéskor pedig simán (nem test-and-set-tel) 0-ba állítjuk.
• Wikipédia: kölcsönös kizárás TestAndSet-tel
• Könyv 73.-74. oldal

5. Mit nevezünk vergődésnek és hogy lehet védekezni ellene?

• Ha több memóriára lenne szüksége a folyamatoknak, mint amennyi rendelkezésre áll, ezért túl gyakran keletkezik laphiba, és a processzor idejének nagy része haszontalan lapcserékkel telik.
• Védekezni ellene például azzal lehet, ha a laphiba-gyakoriság függvényében az ütemező változtatja a multiprogramozás fokát: ha kevés a memória, folyamatokat függeszt fel, és swappel ki; ha van elég, akkor épp ellenkezőleg.
• Wikipédia: vergődés
• Könyv 182.-186. oldal

6. Milyen részidőkből áll össze a háttértáron levő lapokhoz való tényleges hozzáférési idő? Kis vagy nagy lapok használata esetén kapunk "jobb" byte hozzáférést?

• Először a laptáblából kell kikeresni a lap bejegyzését, és konstatálni, hogy nincs hozzá fizikai lap rendelve. Majd, ki kell választani egy szabad fizikai lapot (ha nincs, ki kell vinni egyet háttértárra), a szabad helyre beolvasni a lapot, majd újraindítani a laphibát okozó utasítást. Ezek közül a háttértárról olvasás nagyságrendekkel lassabbb a többinél, ezért lényegében ez határozza meg a teljes hozzáférési időt.
• Ha csak a háttértáron lévő lapokat nézzük, akkor, mivel kisebb lapot gyorsabban lehet beolvasni, ezért kisebb lapoknál gyorsabb a hozzáférés. Ha egy folyamat teljes munkahalmazát nézzük, akkor viszont a kisebb lapok több adminisztrációs költséggel járnak (gyakrabban kell háttértárhoz fordulni), és átlagban a nagyobb lapok adnak jobb eredményt.
• Könyv 175.-177. és 186. oldal

7. Az éppen futó taszkot megszakítja egy IT. Preemptív OS esetén mindig a megszakított taszk fogja-e visszakapni a futási jogot? Miért?

• Nem feltétlenül; például a preemptálás maga is úgy működik, hogy egy időzítő a szál quantumjának lejártakor megszakítást generál; ilyenkor értelemszerűen az ütemező általában nem ugyanazt a folyamatot választja ki futásra.
• Wikipédia: időszelet
• Windows ütemezés diasor, 8. dia

8. Melyik az az alrendszere a Windowsnak, ami nélkül nem tud futni?

• A Windows alrendszer, avagy Client/Server Runtime SubSystem (csrss.exe). Ennek kilövése kékhalált eredményez.
• Wikipédia: CSRSS
• Windows bevezető diasor, 25. dia

9. Mely utasításokkal és miért történik a memóriafoglalás két lépésben Windows alatt?

• A két lépés: Reserve és Commit. Az első csak címtartományt foglal, amögött nem lesz ténylegesen használható memóriaterület; a másik a már lefoglalt címtartományhoz rendel fizikai memóriát.
• (MZ): "a már lefoglalt címtartományhoz rendel fizikai memóriát" --> virtuális memóriát. A lefoglalt lap lehet a fizikai memóriában vagy a lapozófájlban.
• A folyamatok címtartományának töredezettsége csökkenthető azzal, ha a címtartományt már akkor előre foglalja, mikor a memóriára még nincs szüksége, és ez nem jár olyan memóriapocsékolással, mintha fizikai memóriát is foglalna ugyanakkor.
• Windows memóriakezelés diasor, 9. dia

10. Milyen részekből áll az RPC technológia?

• RPC: Remote Procedure Call, távoli eljáráshívás. Magas szintű folyamatok közti kommunikációt tesz lehetővé. Részei:
• interfész leírás
• programgenerátor
• kommunikációs infrastruktúra
• Unix folyamatok kommunikációja diasor, 12. dia

11. UNIX alatt milyen rendszerhívásokra van szükség ha a user elindít egy programot ( folyamat létrehozása és programkód betöltése)?

• Folyamatot létrehozni a fork() hívással, majd betölteni a programkódot pedig az exec() hívással lehet

12. Soroljon fel legaláb 4 UNIX folyamatok között kommunikációs megoldást!

• System V IPC: szemafor, osztott memória, üzenetsor
• Csővezeték és nevesített csővezeték
• Jelzések
• Socketeken keresztüli kommunikáció
• RPC
• Folyamat-nyomkövetés
• Unix folyamatok kommunikációja diasor, 2. dia
• Könyv 312.-322. oldal

Nagyfeladatok

1. Ismertesse a multiprogramozott rendszerek működését. Vezesse le ebből a multiprogramozott operációs rendszerek fő feldatait. Mutassa be a legfontosabb különbségeket a SPOOLING rendszer és a multiprogramozott rendszer között.

• A multiprogramozott operációs rendszerek feladatai:
  • Tárgazdálkodás: annak biztosítása, hogy több folyamat és a rendszer kódja és adatai megfelelően el legyenek helyezve a rendelkezésre álló memóriában illetve háttértáron.
  • Ütemezés: a folyamatok állapotának nyilvántartása, és közülük bizonyos alkalmakkor a futtatandó kiválasztása; folyamatok indítása és leállítása.
  • Védelem: annak biztosítása, hogy a folyamatok csak ellenőrzött módon befolyásolhassák egymás és a rendszer működését.
  • Erőforrások adminisztrálása: az eszközök nyilvántartása, annak felügyelete, hogy mikor ki férhet hozzájuk. Bizonyos erőforrások esetén kölcsönös kizárás biztosítása, a holtpont kezelése vagy megelőzése.
  • Kommunikáció: lehetőség nyújtása a folyamatoknak az egymással, a hardverrel, a felhasználóval, a hálózattal illetve más gépekkel való kommunikációra. Folyamatok közti szinkronizációs eszközök biztosítása.
  • Felhasználóbarát környezet biztosítása.
• _FIXME_: különbségek
• Könyv 129. oldal

2. Ismertesse a holtpont (deadlock) kezelésénél alkalmazható ún. "elkerülés" módszerét. Térjen ki a módszer jellemzőire, az alkalmazásához szükséges feltételekre illetve a módszer megvalósításánál alkalmazott algoritmusokra.

• A holtpont problémájára négyféle megközelítés létezik:
  • Nem veszünk róla tudomást (strucc algoritmus);
  • Megpróbáljuk észrevenni, ha létrejön, és megszüntetjük (detektálás, feloldás);
  • Magát a rendszert úgy tervezzük meg, hogy ne alakulhasson ki (megelőzés);
  • Csak akkor teljesítjük az erőforráskérelmeket, ha biztosan nem vezet holtpontveszélyre (elkerülés).
• Elkerülés: a rendszer a folyamatok kéréseit csak akkor teljesíti, ha a teljesítés után kialakuló állapot biztonságos. Egy állapot akkor biztonságos, ha legrosszabb esetben (hirtelen mindenki a maximális igénnyel jelentkezik) sem alakul ki holtpont.
• A biztonságosság eldöntéséhez folyamatoknak előre be kell jelenteniük a maximális erőforrásigényüket; valamint az algoritmus nincs felkészítve arra, hogy új folyamatok indulnak el.
• Megvalósítani a bankár-algoritmus segítségével lehet, amit minden kérésnél eldönti, biztonságos-e teljesíteni:
  • Ellenőrizzük, hogy van-e annyi, amennyit kérnek; ha nem, leállunk.
  • Ellenőrizzük, hogy nem kér-e többet, mint szabadna (az előzetes bejelentés alapján). Ha igen, hibával leállunk.
  • Az aktuális erőforrás-foglaltsági táblázat alapján készítünk egy másikat: hogy milyen helyzet alakulna ki a kérés teljesítése esetén.
  • Az új állapotról eldöntjük, biztonságos-e. Ha igen, a kérést teljesítjük, ha nem, elutasítjuk.
• A biztonságosságot a Coffman-algoritmushoz hasonlóan ellenőrizzük:
  • Az adott állapotban megpróbálunk olyan folyamatot keresni, aki tovább futhat (mert kielégíthető az igénye), és frissítjük a táblázatot úgy, mintha lefutott volna, és felszabadította volna az erőforrásait.
  • Ezt ismételgetjük; ha elfogynak a folyamatok, akkor a kiinduló állapot nem volt holtponton a maximális kérések ellenére sem, tehát az állapot biztonságos.
  • Ha marad néhány folyamat, akik közül senki nem futhat tovább, akkor elég nagy kérés esetén az állapotból kialakulhat holtpont, tehát nem biztonságos.
• Ha minden erőforrásfajtából csak 1 van, akkor van egyszerűbb módszer is: az állapot akkor biztonságos, ha a foglaltsági gráfban nincs kör, még ha minden lehetséges kérés élét berajzoljuk, sem.
• Wikipédia: bankár-algoritmus
• Könyv 87. és 94.-98. oldal

3. Magyarázza el a változó méretű memória partíciók lefoglalásánál használt

• a, first fit
• b, next fit
• c, best fit
• d, worst fit
• algoritmusokat. Egy rendszerben az adott pillanatban 300K, 650K, 100K, 600K, 200K és 1500K méretű szabad területek vannak. Hogyan fog a fenti négy algoritmus sorrendben 377K, 220K, 159K, 429K és 120K méretű partíciónak helyet foglalni?*

• First fit: az első olyan szabad blokkból foglal helyet, amelyikben elfér. Gyors, kb. 30% marad kihasználatlan.
  • 377K foglalása: a 650-esben fér el, marad: 300, 273, 100, 600, 200, 1500.
  • 220K foglalása: a 300-asban fér el, marad: 80, 273, 100, 600, 200, 1500.
  • 159K foglalása: a 273-masban fér el, marad: 80, 114, 100, 600, 200, 1500.
  • 429K foglalása: a 600-asban fér el, marad: 80, 114, 100, 171, 200, 1500.
  • 120K foglalása: a 171-esben fér el, marad: 80, 114, 100, 51, 200, 1500.
• Next fit: az első olyan szabad blokkból foglal helyet, amelyikben elfér, de nem az elejétől, hanem a legutolsó lefoglalttól kezdi. Kb. 30% marad kihasználatlan.
  • 377K foglalása: első foglalás, az elejétől kezdjük a keresést. A 650-esben fér el, marad: 300, 273, 100, 600, 200, 1500.
  • 220K foglalása: az előzőleg használt második blokktól kezdjük a keresést, abban el is fér. Marad: 300, 53, 100, 600, 200, 1500.
  • 159K foglalása: a második blokktól kezdjük a keresést, a 600-asban fér el, marad: 300, 53, 100, 441, 200, 1500.
  • 429K foglalása: a negyediktől kezdjük a keresést, abban el is fér, marad: 300, 53, 100, 12, 200, 1500.
  • 120K foglalása: a negyediktől kezdjük a keresést, a 200-asban fér el, marad: 300, 53, 100, 12, 80, 1500.
• Best fit: a legkisebb helyre teszi be, ahova még befér. 30%-nál több marad kihasználatlan.
  • 377K foglalása: a 600-asben fér el, marad: 300, 650, 100, 223, 200, 1500.
  • 220K foglalása: a 223-asban fér el, marad: 300, 650, 100, 3, 200, 1500.
  • 159K foglalása: a 200-asban fér el, marad: 300, 650, 100, 3, 41, 1500.
  • 429K foglalása: a 650-esben fér el, marad: 300, 221, 100, 3, 41, 1500.
  • 120K foglalása: a 221-esben fér el, marad: 300, 101, 100, 3, 41, 1500.
• Worst fit: a legnagyobb helyre teszi be. Kb. 50% marad kihasználatlan.
  • 377K foglalása: az 1500-as a legnagyobb, marad: 300, 650, 100, 600, 200, 1123.
  • 220K foglalása: az 1123-as a legnagyobb, marad: 300, 650, 100, 600, 200, 903.
  • 159K foglalása: a 903-as a legnagyobb, marad: 300, 650, 100, 600, 200, 744.
  • 429K foglalása: a 744-es a legnagyobb, marad: 300, 650, 100, 600, 200, 315.
  • 120K foglalása: a 650-es a legnagyobb, marad: 300, 530, 100, 600, 200, 315.
• Könyv 165.-166. oldal

4. A Windows memóriakezelése

• a) Milyen és mekkora részekből épül fel egy folyamat virtuális címtartománya 32 bites Windows operációs rendszeren? Mik tárolódnak az egyes részeken?
• b) Hol tárolhatja az operációs rendszer egy folyamat által lefoglalt virtuális memórialapokat? Mi alapján dönti el, hogy melyik lehetőséget válassza?
• c) Vázolja, hogy egy fizikai memórialapnak milyen állapotai lehetnek, milyen típusú memórialistán szerepelhet! Jellemezze az egyes állapotok közötti átmenetet!

• a) Alapból 2GB felhasználói módú és 2GB kernel címterület van, ezt a /3GB kapcsolóval 3GB felhasználói és 1GB kernelre lehet módosítani. A felhasználói rész minden folyamatnak különálló, itt tárolódik a folyamat kódja, adatai, és a (user módú) verme. A kernel terület csak kernel módból érhető el, és minden folyamat ugyanazt látja. Itt található az Executive, a kernel és a HAL kódja, a rendszerszintű adatok, a kernel módú driverek, és minden szál kernel módú verme.
• Windows memóriakezelés diasor 5.-8. dia

• b) A memóriakezelő kevés szabad fizikai memória esetén háttértárra mentheti az egyes lapokat. Ezt a műveletet nevezzük lapozásnak (paging). A folyamatok a memórialapokat foglalhatják a rendszer ún.
  • lapozott memória tárából (paged memory pool) és a
  • nem lapozott memória tárából (nonpaged memory pool).
• A két memóriatár közötti különbség a lapozásnál van. A nem lapozott memória tárából történt memóriafoglalás esetén a kért memórialapot a rendszer állandóan a fizikai memóriában tartja, sosem menti háttértárra. Ezzel lehet biztosítani, hogy valamilyen szempontból fontos (például driverek által használt) memóriaterületek akkor is a fizikai memóriában maradjanak, ha ritkán használják őket.
• (MZ): a paged és nonpaged memory pool kernel módú memóriafoglalásra való csak, ez a válasz nem jó. Ráadásul az első kérdés nincs is explicite megválaszolva.

• c) lásd Windows memóriakezelés diasor 12. dia

5. Rajzolja fel a UNIX NFS kliens és szerver megvalósításának vázlatos felépítését, majd a rajz alapján ismertesse a virtuális fájlrendszerek működését és előnyét!

• A virtuális fájlrendszerek lényege, hogy a sokféle módon, fájlrendszerben tárolt fájlokat ugyanúgy kezelhessem, ne kelljen mindegyiket máshogy. Ez úgy oldható meg, hogy a konkrét FS-eket kezelő eszközök fölé rakok egy közös interfészt, ez a vnode/vfs interfész. Ha fájlt akarok megnyitni, az interfésztől kérem, és ő továbbpasszolja annak a kezelőnek, akihez tartozik, majd a választ vissza nekem.
• NFS: Network File System. Lényege, hogy másik gépen lévő fájl is ugyanúgy megjelenhet a helyi fájlrendszerben, mint a fizikailag itt lévők. Ehhez kell egy olyan eszköz, amitől ha fájlt kér valaki, akkor a kérést közvetíti a másik gépnek.

%ATTACHURL%/NFS_felepites.png

• A kliensben a vfs-től kérek egy másik gépen lévő fájlt. A vfs látja, hogy a kért fájl NFS fájlrendszeren van tárolva, ezért a NFS klienstől kéri. Ő a hálózati kapcsolaton keresztül RPC-vel kapcsolatba lép a másik gép NFS szerverével, és kéri tőle a fájlt. A szerver a saját gépe vfs-éhez fordul, aki a helyi fájlrendszertől (pl. ext2) kéri azt. A válasz ugyanezen az úton visszafele halad végig.
• Wikipédia: virtuális fájlrendszer
• UNIX fájlrendszerek diasor, 18. dia
• Könyv 339.-342., 366.-368., 372.-373. oldal

-- Velias - 2008.06.11.

-- G - 2008.06.15.

-- Tarzan - 2009.01.12.