Linux e desenvolvimento operacional, Resumos de Competências em Linux

Baixe Linux e desenvolvimento operacional e outras Resumos em PDF para Competências em Linux, somente na Docsity!

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

Arquitetura do Kernel Linux

Alan Godoy S. Mello

Instituto de Computa¸c˜ao

7 de maio de 2009

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

O que ´e um kernel? Fun¸c˜oes do kernel Arquiteturas de kernel

(^1) Introdu¸c˜ao

O que ´e um kernel?

Fun¸c˜oes do kernel

Arquiteturas de kernel

(^2) Divis˜ao do kernel Linux

Sistema de arquivos

Gerenciamento de processos

Gerenciamento de mem´oria

Rede

Drivers de dispositivos

(^3) QEMU

Virtualiza¸c˜ao

QEMU

Usando o QEMU

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

O que ´e um kernel? Fun¸c˜oes do kernel Arquiteturas de kernel

Figura: Vis˜ao em camadas de uma arquitetura de computador.

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

O que ´e um kernel? Fun¸c˜oes do kernel Arquiteturas de kernel

Fun¸c˜oes do kernel

Abstrair o funcionamento do hardware, fornecendo um meio

de desenvolver aplica¸c˜oes que funcionem em diversas

configura¸c˜oes de m´aquinas e melhorando a eficiˆencia de

algumas atividades junto ao hardware.

Garantir a seguran¸ca da m´aquina e dos processos em

execu¸c˜ao, ao controlar quem e como os recursos do sistema

podem ser acessados.

Realizar uma divis˜ao adequada dos recursos entre os

processos, garantindo o isolamento de cada processo.

Prover ao usu´ario oacesso aos servi¸cos disponibilizados,

atrav´es de chamadas de sistema.

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

O que ´e um kernel? Fun¸c˜oes do kernel Arquiteturas de kernel

Figura: Intera¸c˜ao em um kernel monol´ıtico.

Monol´ıtico: todas as atividades b´asicas s˜ao executadas em

modo kernel, sendo que novas funcionalidades s˜ao providas

como m´odulos de kernel, ao inv´es de servidores em espa¸co de

usu´ario; busca maior eficiˆencia ao evitar trocas de contexto.

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

O que ´e um kernel? Fun¸c˜oes do kernel Arquiteturas de kernel

Figura: Intera¸c˜ao em um kernel h´ıbrido.

H´ıbrido: segue uma abordagem pr´oxima ao micro-kernel,

por´em os servidores podem executar c´odigo em modo kernel,

reduzindo os custos devido a trocas de contexto.

Ainda h´a outras como nanokernel ou exokernel.

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

Sistema de arquivos Gerenciamento de processos Gerenciamento de mem´oria Rede Drivers de dispositivos

Divis˜ao do kernel Linux

E poss´ıvel pensar um SO como composto de dois n´ıveis, como

na imagem abaixo.

Figura: Arquitetura b´asica do sistema operacional GNU/Linux.

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

Sistema de arquivos Gerenciamento de processos Gerenciamento de mem´oria Rede Drivers de dispositivos

A glibc permite a transi¸c˜ao entre o modo de usu´ario e o

modo kernel; ao realizar uma chamada de sistema, um

processo de usu´ario torna-se um processo do kernel.

O kernel Linux, em si, n˜ao ´e um processo, mas um gerenciador

de processos, executado nas seguintes situa¸c˜oes: em resposta

a uma chamada de sistema, exce¸c˜ao ou interrup¸c˜ao ou, mais

raramente, em alguma thread do kernel, que seja respons´avel

por executar algumas fun¸c˜oes periodicamente.

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

Sistema de arquivos Gerenciamento de processos Gerenciamento de mem´oria Rede Drivers de dispositivos

Figura: Mapa detalhado do kernel Linux.

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

Sistema de arquivos Gerenciamento de processos Gerenciamento de mem´oria Rede Drivers de dispositivos

Sistema de arquivos

O Linux fornece algumas camadas de abstra¸c˜ao para a

gerˆencia de arquivos. Essas camadas de abstra¸c˜ao permitem

que sejam utilizados m´ultiplos sistemas de arquivos em

m´ultiplos dispositivos de armazenamento.

Figura: Arquitetura do componente de sistemas de arquivos.

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

Sistema de arquivos Gerenciamento de processos Gerenciamento de mem´oria Rede Drivers de dispositivos

Cada sistema de arquivos deve lidar com algumas estruturas

b´asicas: o superblock, o inode e o dentry.

superblock: respons´avel por armazenar informa¸c˜oes como o

tipo do sistema de arquivos, tamanho, dispositivo, lista de

inodes e suas opera¸c˜oes b´asicas, como cria¸c˜ao e remo¸c˜ao de

inodes.

inode: representa um objeto do sistema de arquivos (um

arquivo ou um diret´orio), contendo informa¸c˜oes como dono,

grupo, permiss˜oes, blocos e opera¸c˜oes (como leitura e escrita

no arquivo).

dentry: respons´avel por estabelecer a rela¸c˜ao entre nomes de

arquivos e inodes.

Ao separar os arquivos de seus nomes, ´e poss´ıvel atribuir

v´arios nomes a um mesmo arquivo (hard link).

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

Sistema de arquivos Gerenciamento de processos Gerenciamento de mem´oria Rede Drivers de dispositivos

Figura: A estrutura do inode e suas opera¸c˜oes.

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

Sistema de arquivos Gerenciamento de processos Gerenciamento de mem´oria Rede Drivers de dispositivos

Inicialmente o kernel Linux n˜ao oferecia suporte a aplica¸c˜oes

com m´ultiplas threads, sendo que elas deveriam ser

implementadas em modo usu´ario; isso causava problemas pois

quaisquer chamadas que levassem ao bloqueio de uma das

threads do processo em n´ıvel de kernel fazia com que todas as

outras threads daquele processo acabassem bloqueadas.

Atualmente o Linux oferece esse suporte no kernel, sendo que

tanto processos como threads s˜ao implementados utilizando a

id´eia de processos leves (lightweight process).

Dois processos leves podem compartilhar alguns recursos,

como espa¸co de endere¸camento e arquivos abertos, de tal

forma que sempre que um dos processos modifica um dos

recursos, o outro pode imediatamente perceber a altera¸c˜ao.

logo

Introdu¸c˜ao Divis˜ao do kernel Linux QEMU

Sistema de arquivos Gerenciamento de processos Gerenciamento de mem´oria Rede Drivers de dispositivos

Figura: A representa¸c˜ao de um processo no kernel.