LU-LSP-b21
Īssaites: Kalendārs | Uzdevumi | Resursi | Šodiena: 05.11.24 : Rītdiena: 6.11.24 (ja ir lekcija)
Linux sistēmas programmēšana (LSP)
LU DF bakalaura studiju kurss DatZ3122, meklēt eStudijās.
- Pasniedzēji:
- Leo Seļāvo (epasts: vards.uzvards @ gmail.com)
- Krišjānis Nesenbergs
- Vērtējums = 15% praktiskie darbi, 35% mājas darbi, 20% kontroldarbs un 30% eksāmens.
- LSP kursa atsauksmes no iepriekšējiem gadiem.
Praktisko un mājas darbu iesniegšana
- Mājas darbus iesniegt e-studijās vai darbu testēšanas serverī, atkarībā no darba specifikācijas.
- Faila nosaukumam jābūt formā LSP_MD1_Vards_Uzvards.c - mainot atbilstošo uzdevuma kodu (MD1) un faila formātu pēc nepieciešamības.
- Nevajag arhivēt failus, ja vien tas nav prasīts uzdevuma nosacījumos
Praktisko darbu vērtēšanas kritēriji
- Praktisko darbu mērķis ir nostiprināt un parādīt izpratni par apgūto vielu, attiecīgi darbi ir jārisina patstāvīgi, tomēr jautājumu uzdošana pasniedzējam vai kolēģiem ir vēlama.
- Maksimālo vērtējumu par praktisko darbu var saņemt, ja tas iesūtīts līdz praktisko darbu lekcijas beigām (vai brīdim, kad vienojamies, ka publiski apskatīsim PD risinājumu).
- Pēc termiņa praktiskie darbi tiek pieņemti vēl tekošo nedēļu (līdz nākamās lekcijas sākumam) un tiks novērtēti, tomēr vairs ne ar maksimālo atzīmi.
- Papildus praktiskajos darbos un lekcijās var izpelnīties "plusiņus" ar dalību diskusijās, unikālu risinājumu un ideju piedāvāšanu, trāpīgu jautājumu uzdošanu, atbildēšanu uz kolēģu jautājumiem u.t.t., kas savukārt palīdzēs savākt +10% no kopējā vērtējuma "par darbu klasē".
Mājas darbu vērtēšanas kritēriji
- Mājas darbu iesniegšanas termiņa laiks ir attiecīgajā datumā līdz pusnaktij.
- Ja darbs tiek iesniegts ar novēlošanos (kaut vai 1 sekundi!):
- Tūdaļ pēc termiņa rezultāts tiek samazināts par 50%
- Nedēļu pēc termiņa darbi vairs netiek pieņemti.
Kalendārs
Datums | Tēma, saturs | Uzdevumi | |
---|---|---|---|
08.02.218:30 |
Unix un Linux operētājsistēmu pamatkoncepcijas. Linux sistēmprogrammētaja rīki (shell, gcc, make, manpages u.c.). |
| |
10.02.2115:00 |
Vispārīgs pārskats par programmēšanas valodu C. Datu struktūras. C standarti, kompilācija, bibliotēkas, linkošana, skalārie un saliktie tipi (t.sk pointeri un masīvi), funkcijas, nosacījumi, cikli. Resursi
|
| |
10.02.2117:00 |
Resursi
|
| |
15.02.218:30 |
Sistēmas izsaukumi un standarta bibliotēkas funkcijas faila ievadam un izvadam. Linux piedāvātās programmas darbam ar failu izvadu/ievadu (cat, tail, head, less, telnet u.c.). Failu ievada un izvada ātrdarbības uzlabošana, buferi., ņemot vērā sistēmas arhitektūru. |
| |
17.02.2115:00 |
Faila izmēra noteikšana. Failu saites, stingrās un vājās (hard links, soft links). Failu glabāšana un pieeja operētājsistēmā. i-node jēdziens. Sistēmas izsaukums stat(). Direktoriju struktūra. Izsaukumi opendir(), readdir() un closedir(). |
| |
17.02.2117:00 |
Failu kopēšana. |
| |
22.02.218:30 |
Atmiņas arhitektūra. Virtuālā atmiņa. TEXT, DATA, HEAP un STACK segmenti. Koplietošanas atmiņa starp procesiem. Procedūru izsaukumi. Parametru nodošana caur steku. Steka satura analīze un piekļuve stekam. |
| |
24.02.2115:00 |
Faila piekļuves tiesību režīmi pie open() un umask. Failu un i-node izsaukumi: chmod(), link(), unlink(), remove(), rename(), symlink(), readlink(), utime(), mkdir(), rmdir(), chdir(), getcwd(). Programma rakstīšanai log failā. Log faili. Ekskluzīva rakstīšana ar open(...O_SYNC) un fcntl() metodēm. |
| |
24.02.2117:00 |
Direktoriju koka apstaigāšana. |
| |
01.03.218:30 |
Virtuālās atmiņas lapas. Page fault un segmentation fault. Atmiņas aizsardzība. setjmp() un longjmp(). |
| |
03.03.2115:00 |
Dinamiskā atmiņas izdalīšana. Heap, malloc() un free(). Dienesta informācija pie atmiņas izdalīšanas un atbrīvošanas. Brīvās atmiņas saraksti. Prasības malloc() un free() veiktspējai. |
| |
03.03.2117:00 |
Programmas analīze. |
| |
08.03.218:30 |
Atmiņas fragmentācija. Atmiņas rezervēšanas (allocation) algoritmi, kas darbojas uz atmiņas fragmentiem. Atmiņas 'spaiņi'. |
| |
10.03.2115:00 |
KD1 kontroldarbs. Programmēšanas uzdevums pie datora, izmantojot apgūto vielu. |
| |
10.03.2117:00 |
Kontroldarba analīze. |
| |
15.03.218:30 |
Linux atkļūdošanas rīki un to lietošana. |
| |
17.03.2115:00 |
Daudz-uzdevumu vide. Procesi un procesu kontrole. Pavedieni (threads). Kooperējošies procesi un preemptīvā daudz-uzdevumu metode. Komanda ps. getpid() un getppid(). fork(), exec(), wait(). system(). |
| |
17.03.2117:00 |
Atkļūdošanas rīki. |
| |
22.03.218:30 |
Procesa dzīves cikls Procesa dzīves cikls: Procesa ielādēšana, uzsākšanās un pieci veidi kā process var beigties. exit() un _exit().
Starpprocesu komunikācija. Faili. Pipes. Koplietošanas atmiņa. Komunikācija starp nesaistītiem procesiem. Sockets abstrakcija komunikācijai.
|
| |
24.03.2115:00 |
Pavedieni. POSIX pavedieni. Mutex. Datu skriešanās (data race condition). Strupceļš (deadlock). Resursi |
| |
24.03.2117:00 |
Programma kas taisa N pavedienus, kur katrs izdrukā M burtus. |
| |
07.04.2115:00 |
Sockets Sockets abstrakcija komunikācijai. Klienta un servera arhitektūra. Iteratīvie un paralēlie serveri.
TBD: Ieskatam servera/klienta komunikācijā PD11, bet nav jānodod.
|
| |
07.04.2117:00 |
PD_Jmp setjmp(),longjmp() un taimera signāls.
Darbs pie kursa projekta. Spēles izvēle un specifikācija.
|
| |
12.04.218:30 |
Signāli. Alarm serviss un signāls. |
| |
14.04.2115:00 |
PD_Net Starpprocesu komunikācija tīklā.
Darbs pie kursa projekta. Komunikāciju protokola izstrāde.
|
| |
14.04.2117:00 |
Tekstuālā lietotāja saskarne. Ncurses bibliotēka. Resursi |
| |
19.04.218:30 |
Programmas, kas izpildās fonā un ilgtermiņā. Rezidenta programmas. Init.d. Upstart. Systemd. Sesijas identifikators. |
| |
21.04.2115:00 |
Grafiskā lietotāja saskarne. OpenGL. X-server. |
| |
21.04.2117:00 |
Darbs pie kursa projekta. |
| |
26.04.218:30 |
Atbildes uz studentu jautājumiem |
| |
28.04.2115:00 |
Eksāmena forma: projektu demonstrācija un prezentācija (darbība, pirmkods, diskusijas). Pirms eksāmena kodam kopā ar kompilācijas un palaišanas instrukcijām jābūt iesniegtam e-studijās!
|
| |
28.04.2117:00 |
Eksāmena turpinājums |
| |
03-14.05.2021 |
Eksāmens 12.05.2021 15:00 - pēdējais termiņš. Vērtējumu izlikšana. |
|
Uzdevumi
Mājas darbi
- MD0: Izlasīt kodēšanas stila dokumentus.
- MD_Koks: Ģimenes koka ģenerēšanas programma.
- MD3: Vienādo failu meklēšana direktorijas kokā.
- MD4: Atmiņas rezervācijas funkciju salīdzināšana.
- MD5: Atmiņas fragmentācijas algoritmu novērtējums.
Eksāmens izpaužas kā kursa projekta aizstāvēšana.
Resursi
Pamācoši vingrinājumi un piemēri
- Failu I/O buferi un sekas: divi raksta, redzam trīs...
- Aprēķins, cik laika vajag pārkopēt 1 TB pa baitam bez bufera.
- Paging: piemērs 4K x 4K masīva apstaigāšanai, mainot indeksus: 4K vs 16M page faults
Literatūra
- Advanced Programming in the UNIX(R) Environment, Second Edition, by W. Richard Stevens, Stephen A. Rago. Addison Wesley Professional, 2005, ISBN 0-201-43307-9. (Indiešu eksemplāram ir ISBN 81-317-0005-4)
- "Linux system programming" by Robert Love, O'Reilly Media, 2007, ISBN 0596009585
- Advanced Linux Programming by CodeSourcery LLC,
- "Building Embedded Linux Systems" O'Reilly Media, 2008, ISBN 0596529686
- Sublime_Text_cheat_sheet - Lieliskā Sublime teksta redaktora taustiņu kombinācijas
- To become a good programmer... - C grāmatu saraksts
Programmētāja resursi
- Noderīgas Linux komandas
- Bash by Example @ibm/developerworks
- Intro to Linux kernel
- Programming in C: A Tutorial (by Brian W. Kernighan)
- GCC and make - par gcc kompilatoru no NTU
- Gnu make dokumentācija
- Tipiskas unix direktoriju hierarhijas īss apraksts.
- Sockets:
- Programming IP Sockets on Linux (tutorial @ gnosis.cx)
- Sockets Tutorial @ Linux Howtos
- Berkeley sockets (Wikipēdija)
- http://www.hiraeth.com/alan/tutorials/courses/unixprog.html
- http://lkml.org/
- The Linux Kernel Module Programming Guide
Programmēšanas analīzes rīki
- PMD - scans source code and looks for bugs, dead code, suboptimal code, overcomplicated expressions, duplicate code.
Linux veiktspējas analīze
- Top 20 Linux monitoring tools @cyberciti
- 20 rīki Linux veikstpējas monitoringam (IPTraf u.c.) @tecmint
- CPU analīze
- Disku I/O analīze
- IO profiling at Linux programming blog
- Tīkla analīze
- "bashtop" rīks veiktspējas analīzei
Āķīgi uzdevumi un pieredze
- C/C++ Tricky Programs
- Computers are exact, precise, and logical machines, until they aren’t.
- Advent of Code
Atziņas
- Teach yourself programming in 10 years by Peter Norvig
- Code review: Learn how NASA codes (blog), and Mars Code (ACM article)
- Things Every Hacker Once Knew
- Kāpēc CR+LF? - Par to kāpēc vēsturisku iemeslu dēļ Windows sistēmās teksta rindas beigās ir CR+LF, kamēr Unix sistēmā tikai LF