LU-LSP-b14

Linux sistēmas programmēšana (LSP)

LU DF bakalaura studiju kurss DatZ3101, meklēt eStudijās.

• Pasniedzējs: Leo Seļāvo (epasts: vards.uzvards @ gmail.com)
• Asistents: TBA
• Vēstkopa komunikācijai par kursa aktualitātēm, uzdevumiem, termiņiem un problēmām:
  • Google grupa lu-lsp-b@googlegroups.com Lai pieteiktos, sekot http://groups.google.lv/group/lu-lsp-b un pieslēgties ar savu google kontu, vai arī sūtīt epastu pasniedzējam.

• Vērtējums = 15% praktiskie darbi, 25% mājas darbi, 10% dalība klasē, 20% KD1 un 30% KD2(eksāmens).

• LSP kursa atsauksmes no iepriekšējiem gadiem.

Praktisko un mājas darbu iesniegšana

• Darbi jāiesniedz kā pielikums e-pasta vēstulei, nevis vēstules tekstā
• E-pasta tēmai jābūt formā "LSP MD1 Vārds Uzvārds", aizstājot MD1 ar faktisko darba kodu, un ierakstot savu vārdu un uzvārdu
• Faila nosaukumam jābūt formā LSP_MD1_Vards_Uzvards.c
• Nevajag arhivēt failus, ja vien tas nav prasīts uzdevuma nosacījumos

Mājas darbu vērtēšanas kritēriji

• Mājas darbu iesniegšanas termiņa laiks ir 30 minūtes pirms lekcijas sākuma
• Ja darbs tiek iesniegts ar novēlošanos (kaut vai 1 min), rezultāts tiek samazināts par:
  • 10% par ik dienu pirmo piecu dienu laikā pēc termiņa, un
  • 50% piecas vai vairāk dienas pēc termiņa.
  • Divas nedēļas pēc termiņa darbi vairs netiek pieņemti.

Kalendārs

Datums, nedēļa	Kursa saturs	Uzdevumi
02.09.2014.	Ievads kursā. Unix un Linux operētājsistēmu pamatkoncepcijas un vēsture. Linux sistēmprogrammētaja rīki (shell, gcc, make, manpages u.c.) Kas tas ir, Linux? - lasīt Linux.com rakstu UNIX čaulas populārākās komandas un lietojumi. Praktiskais darbs #1a.	Uzdots MD0 mājas darbs - programmēšanas stils - izlasīt un ņemt vērā turpmākajos darbos.
09.09.2014.	Vispārīgs pārskats par valodu C. Lasīt C valodas pamācību no Drexel universitātes. Praktiskais darbs #2a.	Uzdots MD1 mājas darbs - dzimtas koks.
16.09.2014.	Datu struktūras un algoritmi valodā C. Lekcijas piezīmes: apvienota ievadlekcija Praktiskais darbs #1
23.09.2014.	Darbs ar failiem; sistēmas izsaukumi faila ievadam un izvadam. Linux piedāvātās programmas darbam ar failu izvadu/ievadu (cat, tail, head, less, cp u.c.). Failu ievada un izvada ātrdarbība, ņemot vērā sistēmas arhitektūru. Lekcijas piezīmes Praktiskais darbs #2.
30.09.2014.	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().	Mājas darba MD1 nodošanas termiņš.
07.10.2014.	Programma rakstīšanai log failā. Log faili. Ekskluzīva rakstīšana ar open(...O_SYNC) un fcntl() 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(). Lekcijas piezīmes Praktiskais darbs #3 - direktoriju koka apstaigāšana.
14.10.2014.	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. Praktiskais darbs #4.
21.10.2014.	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(). Praktiskais darbs #5 - setjmp(),longjmp() un taimera signāls.
28.10.2014.	Dinamiskā atmiņas izdalīšana. Heap, malloc() un free(). Dienesta informācija pie atmiņas izdalīšanas un atbrīvošanas. Brīvās atmiņas saraksti. Prasības malloc() in free() veiktspējai. Atmiņas fragmentācija. Atmiņas rezervēšanas (allocation) algoritmi, kas darbojas uz atmiņas fragmentiem. Praktiskais darbs #6 - atmiņas rezervācija.
04.11.2014.	Daudz-uzdevumu vide. Procesi un procesu kontrole. Pavedieni. Kooperējošies procesi un preemptīvā daudz-uzdevumu metode. Komanda ps. getpid() un getppid(). fork().
11.11.2014.	Vidus semestra kontroldarbs. Atkļūdošana: Linux rīki un to lietošana. Darbs pie mājasdarbiem.
18.11.2014.	Daudz-uzdevumu vide. wait() un exec(). system(). Praktiskais darbs #9 - steka satura analīze un piekļuve stekam.
25.11.2014.	Klienta un servera arhitektūra. Sockets. Komunikācija starp nesaistītiem procesiem. Daudzlietotāju sistēmas (spēles) arhitektūra). Praktiskais darbs #10 - starpprocesu komunikācija.
02.12.2014.	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().
09.12.2014.	Pavedieni.
16.12.2014.	Kursa kopsavilkums. Darbs pie kursa projekta. Vienota komunikācijas protokola definēšana kursa projektam.
22.12.2014. - 04.01.2015.	Ziemassvētku un Jaungada brīvdienas
xx.01.2014.	Eksāmens xx:xx 312. telpā.

Mājas darbi

• MD0: Izlasīt kodēšanas stila dokumentus.
• MD1: 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.

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

Saites

• Intro to Linux kernel

• 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://lkml.org/
• The Linux Kernel Module Programming Guide

Linux veiktspējas analīze

• Top 10 Linux monitoring tools
• CPU analīze
• Disku I/O analīze

Atziņas

• Teach yourself programming in 10 years by Peter Norvig