LU-LSP-b11

Linux Sistēmprogrammēšana

LU DF bakalaura studiju kurss.

• Pasniedzējs: Leo Seļāvo (epasts: vards.uzvards @ gmail.com)
• Asistents: Atis Elsts

• Vēstkopa - Google grupa lu-lkp-b Lai pieteiktos, sekot

saitei ar savu google kontu.

Vērtējums = 40% mājas un praktiskie darbi, 10% dalība klasē, 20% KD1 un 30% KD2(eksāmens).

Praktisko un mājas darbu iesniegšana izpildāma noteiktajos datumos un laikos elektroniski.

• Iesniegšanas termiņa laiks ir 30min pirms lekcijas sākuma.
• e-pasta Subj. jānorāda sekojošā formā "LSP MD1 Vards Uzvards" - piemers MD1 iesniegumam.
• Iesniegto failu vārdam arī jābūt līdzīga formātā, bet ar svītru tukšumu vietā, piemēram: "LSP_MD1_Vards_Uzvards.pdf"
• Ja iesniedzami vairāki faili, piemēram, programmas pirmkods, tad tie iepriekš arhivējami kā *.tgz arhīvs ar tadu pat faila vārdu kā aprakstīts iepriekš: "LSP_MD1_Vards_Uzvards.tgz".
• Ja darbs tiek iesniegts ar novēlošanos, rezultāts tiek samazināts par:
  • 50% pirmo septiņu dienu laikā pēc termiņa, un
  • 50% plus 10% par katru nokavēto dienu septiņas vai vairāk dienas pēc termiņa.

Kalendārs

Datums, nedēļa	Kursa saturs	Uzdevumi
xx.xx.2011.	Ievads Unix un Linux operētājsistēmas un to programmēšanā. Lekcijas piezīmes un PD1:	Uzdots MD0 mājas darbs - Programmēšanas stils.
xx.xx.2011.	C elementi, kompilēšana un saites, atmiņas sadalījums procesā. Lekcijas piezīmes	Uzdots MD1 mājas darbs - Ģimenes koks. Termiņš: Pirmdiena, 20. septembris 23.59.
xx.xx.2011.	MD1 risinājums. Datu struktūras un algoritmi, datu tipi, kļūdu analīze, buferizēts un nebuferizēts failu ievads un izvads.	Jānodod MD1. Uzdots MD2.
xx.xx.2011.	Failu ievada un izvada ātrdarbība ņemot vēra sistēmas arhitektūru. Sistēmas izsaukumi faila ievadam un izvadam. Ātra "cat" sistēmprogrammas realizācija. Programma, procesi, lietotāja un grupas ID. Signāli. "echo" programmas koda analīze.	Jānodod MD2.
xx.xx.2011.	Faila izmēra noteikšana. Failu saites, stingrās un vājās (hard links, soft links). Failu glabāšana un pieeja operētājsistēmā. I-nodes. Sistēmas izsaukums stat(). Direktoriju struktūra. Izsaukumi opendir(), readdir() un closedir().	Uzdots MD3.
xx.xx.2011.	Programma rakstīšanai log failā. Log faili. Ekskluzīva rakstīšana ar open(...O_SYNC) un fcntrl() metodēm. 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().	Jānodod MD3.
xx.xx.2011.	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.	Uzdots MD4. Procedūru izsaukumu steka izdruka.
xx.xx.2011.	Atkārtojums par virtuālo atmiņu un procesa TEXT,DATA, HEAP un STACK segmentiem. Virtuālās atmiņas lapas. Page fault un segmentation fault. Atmiņas aizsardzība. setjmp() un longjmp().	Jānodod MD4. Uzdots MD5. myExit - setjmp() un longjmp() lietojums.
xx.xx.2011.	Vidus semestra kontroldarbs.	Jānodod MD5.
xx.xx.2011.	Dinamiska atmiņas izdalīšana. Heap, malloc() un free(). Dienesta informacija pie atmiņas izdalīšanas un atbrīvošanas. Brīvas atmiņas saraksti. Prasības malloc() in free() veiktspējai.
xx.xx.2011.	Atmiņas fragmentācija. Alokācijas algoritmi kas darbojas uz atmiņas fragmentiem. Daudz-uzdevumu vide. Procesi un procesu kontrole. Pavedieni. Kooperējošies procesi un preemptīvā daudzuzdevumu metode. Komanda ps. getpid() un getppid(). fork().	Uzdots MD6. Atmiņas fragmentācijas algoritmu novērtējums
xx.xx.2011.	Daudz-uzdevumu vide. Wait() un Exec(). System().	Jānodod MD6.
xx.xx.2011.	Klienta un servera arhitektūra. Sockets. Komunikācija starp nesaistītiem procesiem. Daudzlietotāju sistēmas (spēles) arhitektūra).
xx.xx.2011.	Serveri, iteratīvie un paralēlie. Klienta programmatūra un tas īpašības. Signāli. Alarm serviss un signāls. Procesa ielādēšana, uzsākšanās un pieci veidi kā process var beigties. exit() un _exit().	Kursa projekta definēšana.
xx.xx.2011.	Darbs pie projekta.	Jānodod projekta specifikācija un esseja.
xx.xx.2011.	Pavedieni.
xx.12.2011. - xx.01.2011.	Ziemassvētku un Jaungada brīvdienas
xx.xx.2012.	Eksāmens

Lekciju piezīmes

• 1. lekcija: Ievads Linux operētajsistēmā
• 2. lekcija: C elementi, kompilēšana un saites, atmiņas sadalījums procesā.

Praktiskie un mājas darbi

• MD0: Izlasīt kodēšanas stila dokumentus. Nekas nav jāiesniedz, bet būs diskusija nākamās lekcijas sākumā.
  • Kodēšanas stila ieteikumi
  • Linux kodola kodēšanas stils

• MD1: Ģimenes koka ģenerēšanas programma.

• MD2: Datu bāze ģimenes kokam.

• MD3: Vienādo failu meklēšana direktorijas kokā.

• MD4: Procedūru izsaukumu steka izdruka.

• MD5: Setjmp un longjmp.

• MD6. Atmiņas fragmentācijas algoritmu novērtējums

• MD7 - projekta protokola specifikācija. Skatīt arī PD: Klienta un servera arhitektūra
  • PD: Klienta un servera arhitektūra (praktiskā darba piezīmes)
  • MD7 projekta grupu risinājumi

Literatūra

• Advanced Programming in the UNIX(R) Envoronment, 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 Device Drivers," 3rd ed. by J. Corbet, A. Rubini and G. Kroah-Hartman,
  • O'Reilly Media, 2005, ISBN 0-596-00590-3, http://lwn.net/Kernel/LDD3/

• "Linux system programming" by Robert Love, O'Reilly Media, 2007, ISBN 0596009585

• "Understanding the Linux Kernel," 3rd ed. by D. P. Bovet and M. Cesati, O'Reilly Media, 2005, ISBN 0-596-00565-2

• "Linux kernel development 3rd ed." by Robert Love, Addison Wesley Professional, ISBN 0672329468

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

• "Structure and Interpretation of Computer Programs," second edition Harold Abelson and Gerald Jay Sussman with Julie Sussman (online version)

Saites

• 2010. gada kurss Linux kodola programmēšana

• Programming in C: A Tutorial (by Brian W. Kernighan)
• Gnu make dokumentācija
• Tipiskas unix direktoriju hierarhijas īss apraksts.

• Sockets:
  • Programming IP Sockets on Linux (tutorial)
  • Berkeley sockets (Wikipēdija)

• http://www.hiraeth.com/alan/tutorials/courses/unixprog.html
• http://www.advancedlinuxprogramming.com/
• http://lkml.org/
• The Linux Kernel Module Programming Guide

Atziņas

• Teach yourself programming in 10 years by Peter Norvig