LU-OSI-m

Īsceļi: Kalendārs | PD | QEMU | Slaidi | Literatūra | Saites

Operētājsistēmu inženierija (OSI)

LU DF maģistru un doktorantu studiju kurss DatZ5048, meklēt eStudijās.

• Pasniedzējs: Leo Seļāvo (epasts: vards.uzvards @ gmail.com)
• Vērtējums = 40% mājas un praktiskie darbi, 10% aktīva dalība kursā, 20% KD1 un 30% KD2(eksāmens).

Praktisko un mājas darbu iesniegšana izpildāma noteiktajos datumos un laikos elektroniski, e-studijās.

• Iesniegšanas termiņa laiks ir 30 minūtes pirms lekcijas sākuma.
• Iesniegto failu vārdam jābūt sekojošā formātā, ar _svītru tukšumu vietā, piemēram: "OSI_MD1_Vards_Uzvards.pdf"
• Ja iesniedzams teksts, piemēram, eseja vai apraksts, tad failam jābūt PDF formātā, ja vien nav prasīts citādi uzdevuma nosacījumos.
• Ja iesniedzami vairāki faili, piemēram, programmas pirmkods, tad tie iepriekš arhivējami kā *.zip arhīvs ar tādu pat faila vārdu kā aprakstīts iepriekš: "OSI_MD1_Vards_Uzvards.zip".
• Ja darbs tiek iesniegts ar novēlošanos, rezultāts tiek samazināts par 50%. Ja darbs iesniegts vairāk kā nedēļu pēc termiņa, pasniedzējs darbu var nepieņemt.

• Mājas/praktiskie darbi iesniedzami kā saite uz GIT repozitoriju, piemēram github portalā. Ja mājas darbi balstās uz iepriekšējo, tad iespējams iesniegt saiti uz attiecīgo "branch" repozitorijā.

Kalendārs

Nedēļas datumi	Kursa saturs un lasāmviela	Darbi un termiņi
05.02.2019	Ievads, operētājsistēmas. Lekcijas piezīmes un "case study".
12.02.2019	PC aparatūra un x86 programmēšana. Lekcijas piezīmes Lasāmviela: Carter, Paul A. PC Assembly Language. July 23, 2006. (Piezīme: nelasīt 5, 6, and 7.2. nodaļas) Lasāmviela: Ritchie, Dennis M. "The Evolution of the Unix Time-sharing System." AT&T Bell Laboratories Technical Journal 63, no. 6, Part 2 (October 1984): 1577-93.	Pasludināts praktiskais darbs PD1.
19.02.2019	OS organizācija. Lekcijas piezīmes Lasāmviela: Engler, D. R., Kaashoek, M. F., and O'Toole, J. 1995. Exokernel: an operating system architecture for application-level resource management. In Proceedings of the Fifteenth ACM Symposium on Operating Systems Principles (Copper Mountain, Colorado, United States, December 03 - 06, 1995). M. B. Jones, Ed. SOSP '95. ACM, New York, NY, 251-266.	Pasludināts PD2.
26.02.2019	Adrešu apgabali lietojot segmentāciju. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: bootasm.S, bootother.S, bootmain.c, main.c, un init.c no xv6. Adrešu apgabali lietojot adrešu tabulas. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: setupsegs no xv6.
05.03.2019	Pārtraukumu un izņēmumu (exception) apstrāde. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: trapasm.S, trap.c, syscall.c, un usys.S no xv6.	PD1 nodošanas termiņš.
12.03.2019	Daudzprocesoru vides un slēgšanas mehānismi (locking). Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: spinlock.c un pārskatīt mp.c no xv6. Vēl par spinlock-iem, semaforiem un futex	PD2 nodošanas termiņš.
19.03.2019	Pavedieni, procesi un konteksta pārslēgšanās. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: proc.c, swtch.S, un sys_fork (sysproc.c) no xv6.	Pasludināts PD3.
26.03.2019	Procesi un koordinācija. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: proc.c, sys_exec, sys_sbrk, sys_wait, sys_exit, un sys_kill no xv6.	PD3-A nodošanas termiņš.
02.04.2019	Faili un disku ievads/izvads. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: iread, iwrite, filewrite, fileread, wdir, mknod1 un saistīto kodu no sistēmas izsaukumiem iekšā fs.c, bio.c, ide.c un file.c no xv6. Vārdu piešķiršana (naming). Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: namei un pārējo no fs.c, sysfile.c un file.c no xv6.	PD3-B nodošanas termiņš. Pasludināts PD4.
09.04.2019.	Augstas veiktspējas failu sistēmas. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: Journaling the Linux ext2fs Filesystem
15.04.2019. - 22.04.2019.	Lieldienu brīvdienas
23.04.2019	Vidus semestra kontroldarbs
30.04.2019	Plānošana (scheduling). Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: Mogul, Jeffrey, and K. K. Ramakrishnan. "Eliminating Receive Livelock in an Interrupt-driven Kernel." Proceedings of the USENIX 1996 Annual Technical Conference. San Diego, CA: January 1996.	PD4-B nodošanas termiņš.
07.05.2019	Mikrokodoli. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: Liedtke, Jochen. "Improving IPC by Kernel Design." 14th ACM Symposium on Operating System Principles (SOSP). Asheville, North Carolina: 5-8 December 1993.	PD4-C nodošanas termiņš.
14.05.2019	Virtuālās mašīnas. Lekcijas piezīmes 2010. Lekcijas piezīmes 2009 (atsaucās uz "Disco" publikāciju). Lasāmviela: Keith Adams, Ole Agesen, "A Comparison of Software and Hardware Techniques for x86 Virtualization" (VMware). Lasāmviela (neobligāta): Bugnion, Edouard, Scott Devine, and Mendel Rosenblum. "Disco: Running Commodity Operating Systems on Scalable Multiprocessors." In Proceedings of the Sixteenth ACM Symposium on Operating Systems Principles. Saint-Malo, France: October 1997.	PD4 visu daļu nodošanas termiņš.
21.05.2019	Mērogojama koordinācija. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: Mellor-Crummey, John M., and Michael L. Scott. "Algorithms for Scalable Synchronization on Shared-Memory Multiprocessors." ACM Transactions on Computer Systems 9, no. 1 (January 1991): 21-65. Lasāmviela (papildus): Andrew Baumann, Paul Barhamy, Pierre-Evariste Dagandz, Tim Harrisy, Rebecca Isaacsy, Simon Peter, Timothy Roscoe, Adrian Schupbach, and Akhilesh Singhania, "The Multikernel: A new OS architecture for scalable multicore systems." In Proceedings of the 22nd SOSP, Big Sky, MT, USA, Oct 2009.	PD5 (individuālā projekta) tēmas izvēle (iesūtīt e-pastu).
28.05.2019	Čaula (shell). Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: Duff, Tom. "Rc - The Plan 9 Shell." Lasāmviela: Haahr, Paul, and Byron Rakitzis. "Es: A Shell with Higher-order Functions." In USENIX Technical Conference Proceedings (Winter 1993): 51-60.
04.06.2019	Kursa nobeiguma kontroldarbs	KD2
(papildus tēmas)	OS kļūdas un testēšana. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: Engler, Dawson, David Yu Chen, Seth Hallem, Andy Chou, and Benjamin Chelf. "Bugs as Deviant Behavior: A General Approach to Inferring Errors in Systems Code." Symposium on Operating Systems Principles. Stanford, CA: Computer Systems Laboratory, Stanford University, 2001, pp. 57-72. Lasāmviela: Andy Chou, Junfeng Yang, Benjamin Chelf, Seth Hallem, and Dawson Engler. "An Empirical Study of Operating Systems Errors." XFI. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: Erlingsson, Úlfar, Martín Abadi, Michael Vrable, Mihai budiu, and George C. Necula. "XFI: Software Guards for System Address Spaces." Presented at the Symposium on Operating System Design and Implementation (OSDI), Seattle, WA, November 6-8, 2006. Drošība: OKWS. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: Krohn, Maxwell. "Building Secure High-Performance Web Services with OKWS." In Proceedings of the USENIX 2004 Technical Conference. Boston, MA: June 27-July 2, 2004, pp. 185-198. Multics un UNIX. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: Corbató, F. J., J. H. Saltzer, and C. T. Clingen. Multics - The First Seven Years. Presented at the Spring Joint Computer Conference, 1972. Montvale, NJ: The American Federation of Information Processing Societies Press, 1972. OS servisu abstrakcijas. Lekcijas piezīmes. Lasāmviela: Pike, Rob, Dave Presotto, Sean Dorward, Bob Flandrena, Ken Thompson, Howard Trickey, and Phil Winterbottom. Plan 9. 4th ed. Murray Hill, NJ: Bell Laboratories.
04.06.2019	Eksāmens 12:30 Projektu demo sesija (kā daļa no eksāmena)	Termiņš visiem nodevumiem

Praktiskie darbi (PD)

• PD1
• PD2
• PD3
• PD4
• PD5
• PD6

• Kursa beigās jāiesniedz pašnovērtējums. Prezentācija ar 3 slaidiem, kur katrs atbild uz sekojošiem jautājumiem:
  • Kam ieteiktu OSI kursu
  • Ko kursā var apgūt, ko man tas deva, pozitīvais.
  • Kas sagādaja visvairāk grūtības, negatīvais, pārsteigumi.

QEMU

Praktiskajiem darbiem nepieciešams uzstādīt modificētu QEMU emulatoru. Ubuntu 11.04 vidē tas darāmas sekojoši:

binutils, GCC un GDB der jau tie, kas ir Ubuntu [1]. Lai uzstādītu «īpašo» QEMU no MIT kursa lapas, var izpildīt šādus soļus:

sudo apt-get install binutils build-essential 
sudo apt-get install checkinstall
sudo sed -i -e 's/TRANSLATE=1/TRANSLATE=0/' /etc/checkinstallrc
sudo apt-get build-dep qemu-kvm
wget -c http://web.mit.edu/6.828/src/qemu.2010/qemu-0.12.5-6828.2010-08-31.tar.gz
tar xzf qemu-0.12.5-6828.2010-08-31.tar.gz
cd qemu-0.12.5-6828
./configure --target-list="i386-softmmu"
make
sudo checkinstall
cd .. && rm -rf qemu-0.12.5-6828*

• "sed" rinda ir tāpēc: https://bugs.launchpad.net/ubuntu/+source/checkinstall/+bug/815506
• Pēdējam checkinstal var atbildēt "n", "<enter>", "<enter>"

Slaidi

• Ievadlekcija, operetajsistēmas
• X86 arhitektūra
• Adrešu segmentācija, virtuālās adreses un adrešu tabulas
• Multics

Literatūra un xv6

• Grāmata: "xv6 - a simple, Unix-like teaching operating system"

Lekciju lasāmviela un praktiskie darbi atsaucas uz xv6 pirmkodu. Tas ir pieejams divos formātus:

• kā PDF fails
• kā saarhivēta direktorija ar pirmkoda failiem
• kā direktorija ar pirmkoda failiem
• Piezīmes par vx6, tematiski organizētas.

Saites

• Rīki
• PDP-11 assemblera piezīmes. Dažos vecākos kursa uzdevumos vai tekstos varētu būt "iezagūšās" PDP asssemblera instrukcijas, piemēram "TST -(SP)".

• MIT OCW kurss kurš kalpo kā pamats mūsu kursam
  • Analogs kurss MIT 2014.g.
  • Analogs kurss MIT 2018.g.
  • References
  • [https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2016/xv6.html Xv6 operētājsistēma
  • Lecture notes and readings
• MIT lekciju video

Interesanti OS projekti un lasāmviela

• OSDev Wiki
• Baking Pi - how to write an OS for Raspberry Pi
• Gusc writing his own OS - check the comments - have interesting sources

---

Citi kursi (ko lasa Leo Seļāvo) LU