LU-LSP-b22

From DiLab
Revision as of 22:52, 18 September 2022 by Leo (talk | contribs) (Pamācoši vingrinājumi un piemēri)
(diff) ← Older revision | Latest revision (diff) | Newer revision → (diff)
Jump to: navigation, search

Īssaites: Kalendārs | Uzdevumi | Resursi | Šodiena: 25.09.22 : Rītdiena: 26.09.22 (ja ir lekcija)


Linux sistēmas programmēšana (LSP)

LU DF bakalaura studiju kurss DatZ3122, meklēt eStudijās.

  • Pasniedzēji:
    • Krišjānis Nesenbergs
    • Leo Seļāvo (epasts: vards.uzvards @ gmail.com)
  • Vērtējums = 15% praktiskie darbi, 35% mājas darbi, 20% kontroldarbs 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

08.02.22

10:30

Ievads kursā

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

  • Uzdots MD0 - Programmēšanas stils
  • Uzdots MD_Koks - Dzimtas koks.

08.02.22

12:30

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.

Resursi

  • Klasiskā C programmēšanas valodas grāmata: Brian W. C. Kernighan & Dennis M. Ritchie, "The C Programming Language -- ANSI C," Prentice Hall, 1988
  • C Language Tutorial

09.02.22

8:30

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.

Resursi

15.02.22

10:30

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.

15.02.22

12:30

PD_File

Failu kopēšana.

16.02.22

8:30

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().

22.02.22

10:30

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.

  • Uzdots MD_Dir - Direktoriju koka apstaigāšana.

22.02.22

12:30

PD_Dir

Direktoriju koka apstaigāšana.

23.02.22

8:30

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.

01.03.22

10:30

Virtuālā atmiņa

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

  • Uzdots MD_Mem - Atmiņas rezervācijas funkciju salīdzinājums.

01.03.22

12:30

PD_An

Programmas analīze.

02.03.22

8:30

Dinamiskā atmiņa

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

08.03.22

10:30

Atmiņas fragmentācija

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

  • Uzdots MD_Frag - Atmiņas fragmentācijas algoritmu novērtējums (grupās)

08.03.22

12:30

PD_Malloc :: PD_Heap

PD_Malloc

Atmiņas rezervācija.

PD_Heap

Vienkāršs atmiņas alokators fiksēta izmēra objektiem.

09.03.22

8:30

KD1

KD1 kontroldarbs. Programmēšanas uzdevums pie datora, izmantojot apgūto vielu.

15.03.22

10:30

Atkļūdošana

Linux atkļūdošanas rīki un to lietošana.

  • Uzdots MP_Game - Kursa projekta tēmas (spēles) izvēle

15.03.22

12:30

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().

  • Termiņš MD_Frag - Atmiņas fragmentācijas algoritmu novērtējums (grupās)

16.03.22

8:30

PD_Dbg :: PD_KD

PD_Dbg

Atkļūdošanas rīki.

PD_KD

Kontroldarba analīze.

  • Uzdots PD_Dbg (Nav obligāti jāiesniedz)

22.03.22

10:30

Pavedieni

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

POSIX thread (pthread) libraries

22.03.22

12:30

PD_Thread

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

  • Uzdots MP_Spec - Spēles noteikumu specifikācija
  • Uzdots PD_Thread
  • Termiņš MP_Game - Kursa projekta tēmas (spēles) izvēle

23.03.22

8:30

Procesa dzīves cikls :: Starpprocesu komunikācija

Procesa dzīves cikls

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

Starpprocesu komunikācija

Starpprocesu komunikācija. Faili. Pipes. Koplietošanas atmiņa. Komunikācija starp nesaistītiem procesiem. Sockets abstrakcija komunikācijai.

29.03.22

10:30

Sockets :: Servera klienta arhitektūra

Sockets

Sockets abstrakcija komunikācijai. Klienta un servera arhitektūra. Iteratīvie un paralēlie serveri.

Servera klienta arhitektūra

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

  • Uzdots MP_Prot1 - Spēles komunikāciju protokols, 1. versija
  • Termiņš MP_Spec - Spēles noteikumu specifikācija

29.03.22

12:30

PD_Jmp :: PD_PSpec

PD_Jmp

setjmp(),longjmp() un taimera signāls.

PD_PSpec

Darbs pie kursa projekta. Spēles izvēle un specifikācija.

30.03.22

8:30

Signāli

Signāli. Alarm serviss un signāls.

  • Uzdots MP_Prot2 - Spēles komunikāciju protokols, gala versija
  • Termiņš MP_Prot1 - Spēles komunikāciju protokols, 1. versija

05.04.22

10:30

Tekstuālā lietotāja saskarne.

Tekstuālā lietotāja saskarne. Ncurses bibliotēka.

Resursi

05.04.22

12:30

PD_Net :: PD_PProt

PD_Net

Starpprocesu komunikācija tīklā.

PD_PProt

Darbs pie kursa projekta. Komunikāciju protokola izstrāde.

06.04.22

8:30

Dēmoni

Programmas, kas izpildās fonā un ilgtermiņā. Rezidenta programmas. Init.d. Upstart. Systemd. Sesijas identifikators.

  • Termiņš MP_Prot2 - Spēles komunikāciju protokols, gala versija

19.04.22

10:30

Grafiskā lietotāja saskarne

Grafiskā lietotāja saskarne. OpenGL. X-server.

19.04.22

12:30

PD_KP

Darbs pie kursa projekta.

  • Uzdots PD_KP

20.04.22

8:30

Konsultācija

Atbildes uz studentu jautājumiem

26.04.22

10:30

Konsultācija pēc vajadzības

10.05.22

10:30

Eksāmens

Vieta: LU DF 312.auditorija.

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

Pirms eksāmena eStudijās jāiesniedz projekta pirmkods zip failā. Tajā jābūt iekļautam arī readme failam.

Eksāmena vērtējuma plāns:

  • Pirmkods, serveris 25%
  • Pirmkods, klients 25%
  • Demo un darbības testēšana 30%
  • Prezentācija (bez slaidiem) 30%

02-14.05.2022

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
  • strlen no glibc
  • Quora atbildes par programmēšanas trikiem

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