LU-LSP-b

From DiLab
Revision as of 14:12, 20 February 2021 by Leo (talk | contribs) (24.02.21)
Jump to: navigation, search

Īssaites: Kalendārs | Uzdevumi | Resursi | Šodiena: 10.11.20 : Rītdiena: 11.11.20 (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, 25% mājas darbi, 10% dalība klasē, 20% KD1 un 30% Eksāmens.


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

08.02.21

08:30

Ievads kursā


Unix un Linux operētājsistēmu pamatkoncepcijas. Linux sistēmprogrammētaja rīki (shell, gcc, make, manpages u.c.).

  • MD0: Programmēšanas stils

10.02.21

15:00

Programmēšanas valoda C


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.

10.02.21

17:00

PD


PD_Intro:

  • Iekārtot darba vidi (Linux, teksta redaktors, kompilators)
  • Izveidot un pašiem nokompilēt "Hello world" C valodā
  • Iepazīties ar UNIX čaulas komandām un uzdot jautājumus par neskaidrībām.
  • Versiju kontroles sistēmas github pamati.

15.02.21

08:30

Darbs ar failiem


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.

17.02.21

15:00

Failu sistēma


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().

17.02.21

17:00

PD


PD_File: Failu kopēšana.

22.02.21

08:30

Atmiņas arhitektūra


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.

  • MD_Dir: Direktoriju koka apstaigāšana.

24.02.21

15:00

Failu piekļuves režīmi


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.

Termiņš: MD_Koks: Dzimtas koks.

24.02.21

17:00

PD


PD_Dir: Direktoriju koka apstaigāšana.

01.03.21

08:30

Virtuālā atmiņa


Virtuālās atmiņas lapas. Page fault un segmentation fault. Atmiņas aizsardzība. setjmp() un longjmp().

  • MD_Mem: Atmiņas rezervācijas funkciju salīdzinājums.

03.03.21

15:00

Dinamiskā atmiņa


Dinamiskā atmiņas izdalīšana. Heap, malloc() un free(). Dienesta informācija pie atmiņas izdalīšanas un atbrīvošanas. Brīvās atmiņas saraksti. Prasības malloc() un free() veiktspējai.

03.03.21

17:00

PD


PD_An: Programmas analīze.

08.03.21

08:30

Atmiņas fragmentācija


Atmiņas fragmentācija. Atmiņas rezervēšanas (allocation) algoritmi, kas darbojas uz atmiņas fragmentiem. Atmiņas 'spaiņi'.

  • MD_Frag: Atmiņas fragmentācijas algoritmu novērtējums (grupās)

10.03.21

15:00

KD1


KD1 kontroldarbs

10.03.21

17:00

PD


PD_KD: Kontroldarba analīze.

  • PD_KD

15.03.21

08:30

Atkļūdošana


Linux atkļūdošanas rīki un to lietošana.

  • MP_Game: Kursa projekta tēmas (spēles) izvēle

17.03.21

15:00

Daudz-uzdevumu vide


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().

17.03.21

17:00

PD


PD_Dbg: Atkļūdošanas rīki.

22.03.21

08:30

Procesa dzīves cikls


Procesa dzīves cikls: Procesa ielādēšana, uzsākšanās un pieci veidi kā process var beigties. exit() un _exit().

  • MP_Spec: Spēles noteikumu specifikācija

24.03.21

15:00

Pavedieni


Pavedieni. POSIX pavedieni. Mutex. Datu skriešanās (data race condition). Strupceļš (deadlock).

24.03.21

17:00

PD


PD_Thread: Programma kas taisa N pavedienus, kur katrs izdrukā M burtus.

29.03.21

08:30

Starpprocesu komunikācija.


Starpprocesu komunikācija. Faili. Pipes. Koplietošanas atmiņa. Signāli. Alarm serviss un signāls. Sockets.

  • MP_Prot1: Spēles komunikāciju protokols, 1. versija

31.03.21

15:00

Sockets


Sockets abstrakcija komunikācijai. Klienta un servera arhitektūra. Iteratīvie un paralēlie serveri. Komunikācija starp nesaistītiem procesiem.

31.03.21

17:00

PD


PD_Jmp: setjmp(),longjmp() un taimera signāls.

07.04.21

15:00

PD


PD_PSpec: Darbs pie kursa projekta. Spēles izvēle un specifikācija.

  • PD_PSpec

07.04.21

17:00

Servera klienta arhitektūra


TBD: Ieskatam servera/klienta komunikācijā PD11, bet nav jānodod.

  • MP_Prot2: Spēles komunikāciju protokols, gala versija

12.04.21

08:30

PD


PD_Net: Starpprocesu komunikācija tīklā.

14.04.21

15:00

TBD


TBD

14.04.21

17:00

Tekstuālā lietotāja saskarne.


Tekstuālā lietotāja saskarne. Ncurses bibliotēka.

19.04.21

08:30

PD


PD_PProt: Darbs pie kursa projekta. Komunikāciju protokola izstrāde.

  • PD_PProt

21.04.21

15:00

TBD


TBD

21.04.21

17:00

Grafiskā lietotāja saskarne


Grafiskā lietotāja saskarne. OpenGL. X-server.

26.04.21

08:30

PD


PD_KP: Darbs pie kursa projekta.

  • PD_KP

28.04.21

15:00

Konsultācija


Atbildes uz studentu jautājumiem

28.04.21

17:00

Eksāmens


Eksāmens, projektu demonstrācijas Eksāmena forma: projektu demonstrācija un prezentācija (darbība, pirmkods, diskusijas). Pirms eksāmena kodam kopā ar kompilācijas un palaišanas instrukcijām jābūt iesniegtam e-studijās!

03-14.05

2021

Sesija - 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
  • "Building Embedded Linux Systems" O'Reilly Media, 2008, ISBN 0596529686

Programmētāja resursi

Programmēšanas analīzes rīki

  • PMD - scans source code and looks for bugs, dead code, suboptimal code, overcomplicated expressions, duplicate code.

Linux veiktspējas analīze

Āķīgi uzdevumi un pieredze

Atziņas