LU-LSP-b

Īssaites: Kalendārs | Uzdevumi | Resursi | Šodiena: 10.11.2026. : Rītdiena: 11.11.2026. (ja ir lekcija)

Linux sistēmas programmēšana (LSP)

LU DF bakalaura studiju kurss DatZ3122, meklēt eStudijās.

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

• 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 dienas beigām.
• Pēc termiņa praktiskie darbi tiek pieņemti vēl tekošo nedēļu (līdz nākamās lekcijas sākumam) un tiks novērtēti, tomēr vairs ne ar maksimālo atzīmi.
• Praktiskajos darbos un lekcijās atzinīgi vērtējama ir dalība diskusijās, unikālu risinājumu un ideju piedāvāšana, trāpīgu jautājumu uzdošana, atbildēšana uz kolēģu jautājumiem u.t.t., kas var pozitīvi ietekmēt gala atzīmi kursā.

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
4.02.26 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.
4.02.26 12:30	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 UNIX čaulas populārākās komandas un lietojumi Lasīt Kas tas ir, Linux? - tagad vai līdz nākamajai lekcijai Lasīt C valodas pamācību no Drexel universitātes."	Uzdots PD_Intro
5.02.26 14:30	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
11.02.26 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.
11.02.26 12:30	PD_File Failu kopēšana.	Uzdots PD_File
12.02.26 14:30	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().
18.02.26 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.
18.02.26 12:30	PD_Dir Direktoriju koka apstaigāšana.	Uzdots PD_Dir Termiņš MD_Koks - Dzimtas koks.
19.02.26 14:30	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.
25.02.26 10:30	Virtuālā atmiņa Virtuālās atmiņas lapas. Page fault un segmentation fault. Atmiņas aizsardzība. setjmp() un longjmp().	Uzdots MD_Mem - Atmiņas rezervācijas funkciju salīdzinājums.
25.02.26 12:30	PD_An Programmas analīze.	Uzdots PD_An Termiņš MD_Dir - Direktoriju koka apstaigāšana.
26.02.26 14:30	Dinamiskā atmiņa Dinamiskā atmiņas izdalīšana. Heap, malloc() un free(). Dienesta informācija pie atmiņas izdalīšanas un atbrīvošanas. Brīvās atmiņas saraksti. Prasības malloc() un free() veiktspējai.
4.03.26 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)
4.03.26 12:30	PD_Malloc :: PD_Heap => Daudz-uzdevumu vide PD_Malloc Atmiņas rezervācija. PD_Heap Vienkāršs atmiņas alokators fiksēta izmēra objektiem.	Uzdots PD_Malloc Uzdots PD_Heap Termiņš MD_Mem - Atmiņas rezervācijas funkciju salīdzinājums. TERMIŅŠ pārcelts nedeļu uz priekšu servera ķibeles dēļ.
5.03.26 14:30	Atkļūdošana Linux atkļūdošanas rīki un to lietošana.	Uzdots MP_Game - Kursa projekta tēmas (spēles) izvēle
11.03.26 10:30	KD1 (Attālināti) KD1 kontroldarbs. Programmēšanas uzdevums pie datora, izmantojot apgūto vielu.
11.03.26 12:30	PD_Dbg (Attālināti) PD_Dbg Atkļūdošanas rīki.	Uzdots PD_Dbg (Nav obligāti jāiesniedz)
12.03.26 14:30	Daudz-uzdevumu vide => PD_Malloc :: PD_Heap (Attālināti) 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().
18.03.26 10:30	Pavedieni Pavedieni. POSIX pavedieni. Mutex. Datu skriešanās (data race condition). Strupceļš (deadlock). Resursi POSIX thread (pthread) libraries	Termiņš MD_Frag - Atmiņas fragmentācijas algoritmu novērtējums (grupās)
18.03.26 12:30	PD_Thread Programma kas taisa N pavedienus, kur katrs izdrukā M burtus. PD_KD Kontroldarba analīze.	Uzdots MP_Spec - Spēles noteikumu specifikācija Uzdots PD_Thread
19.03.26 14:30	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.	Termiņš MP_Game - Kursa projekta tēmas (spēles) izvēle
25.03.26 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
25.03.26 12:30	PD_Jmp :: PD_PSpec PD_Jmp setjmp(),longjmp() un taimera signāls. PD_PSpec Darbs pie kursa projekta. Spēles izvēle un specifikācija.	Uzdots PD_Jmp Uzdots PD_PSpec
26.03.26 14:30	Signāli Signāli. Alarm serviss un signāls.	Uzdots MP_Prot2 - Spēles komunikāciju protokols, gala versija Termiņš MP_Prot1 - Spēles komunikāciju protokols, 1. versija
8.04.26 10:30	Tekstuālā lietotāja saskarne. Tekstuālā lietotāja saskarne. Ncurses bibliotēka. Resursi Ncurses library, installation and use	Spēles noteikumi finalizēti.
8.04.26 12:30	PD_Net :: PD_PProt PD_Net Starpprocesu komunikācija tīklā. PD_PProt Darbs pie kursa projekta. Komunikāciju protokola izstrāde.	Uzdots PD_Net Uzdots PD_PProt
9.04.26 14:30	Dēmoni Programmas, kas izpildās fonā un ilgtermiņā. Rezidenta programmas. Init.d. Upstart. Systemd. Sesijas identifikators.	Termiņš MP_Prot2 - Spēles komunikāciju protokols, gala versija
15.04.26 10:30	Grafiskā lietotāja saskarne Grafiskā lietotāja saskarne. OpenGL. X-server.
15.04.26 12:30	PD_KP Darbs pie kursa projekta.	Uzdots PD_KP
16.04.26 14:30	Konsultācija Atbildes uz studentu jautājumiem
29.04.26 10:30	Eksāmens Vieta: Tā pati lekcijas 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 25% Prezentācija (bez slaidiem) 25%
xx.04-xx.05.2026	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.

Projekts kursā

Eksāmens izpaužas kā kursa projekta aizstāvēšana.

• Projekta specifikācijas dokuments pieejams e-studijās
• Doc

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
• Vai var uzrakstīt programmu bez main()
• So you think you know C - tests ar 5 jautājumiem.

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
• makefile vai Makefile?
• 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

• Mutex tutorial and example

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
  • Tīkla caurplūdes testi

$ yes | pv | ssh user@example.com "cat > /dev/null"
     97,3MiB 0:01:36 [1,28MiB/s][         <=>    ]

$ mtr -rw -c 100  <server_ip>
     HOST: <myhost>     Loss%   Snt   Last   Avg  Best  Wrst StDev
     1.|-- _gateway      0.0%   100    0.7   0.6   0.3   2.4   0.2
     2.|-- <server_ip>   1.0%   100    1.0   4.3   0.9  26.6   5.7

$ iperf3 -s    # startē serveri vienā galā
     Server listening on 5201
$ iperf3 -c <server_ip>    # startē klientu otrā galā
     Connecting to host <server_ip>, port 5201
     [  5] local 192.168.1.123 port 51846 connected to <server_ip> port 5201
     [ ID] Interval           Transfer     Bitrate         Retr  Cwnd
     [  5]   0.00-1.00   sec  1.42 MBytes  11.9 Mbits/sec    0   89.1 KBytes       
     [  5]   1.00-2.00   sec  1.62 MBytes  13.6 Mbits/sec    0    147 KBytes       
     ...
     [  5]   9.00-10.00  sec  2.30 MBytes  19.3 Mbits/sec    0    595 KBytes       
     - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
     [ ID] Interval           Transfer     Bitrate         Retr
     [  5]   0.00-10.00  sec  14.2 MBytes  11.9 Mbits/sec    0             sender
     [  5]   0.00-10.42  sec  11.6 MBytes  9.36 Mbits/sec                  receiver

$ nstat -az | grep -Ei "drop|overflow|retrans"
     TcpRetransSegs                  127923             0.0
     TcpExtLockDroppedIcmps          0                  0.0
     TcpExtListenDrops               1                  0.0
     TcpExtTCPLostRetransmit         11837              0.0
     ...

$ ethtool eth0
     Settings for eth0:
     Supported ports: [ TP ]
     Supported link modes:   10baseT/Half 10baseT/Full
                       100baseT/Half 100baseT/Full
                       1000baseT/Full
     ...

$ sudo ethtool -S eth0 | grep -E "errors|dropped|fifo|collision"
     collisions: 0
     rx_crc_errors: 0
     rx_missed_errors: 0
     tx_aborted_errors: 0
     tx_carrier_errors: 0
     ...

• "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
• Linux Timeline - Linux distributīvu vēstures diagramma.

• Linus ar Linus par Linux un ne tikai, kamēr būvē datoru priekš Linus (2025).

• Linux Distribution Timeline (2024) - liels attēls ar Linux distributīvu savstarpējo saikni un vēsturi.