[PDF] Vorlesung Betriebssysteme I Organisatorisches Vorkenntnisse

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Vorlesung Betriebssysteme I

Thema 1: Einführung

Robert Baumgartl

4. Oktober 2022

1/35Organisatorisches

2/35Vorkenntnisse

Bitte um Handzeichen - Wer hat schon

mit Windows gearbeitet? mit Linux (o.a. Unix) gearbeitet? einen der Editorenvioderemacsgenutzt? in C programmiert? makeeingesetzt? fork()beim Programmieren benutzt? in der Open-Source-Community mitgewirkt? einen Treiber geschrieben?

3/35Vorkenntnisse II

Wer weiß, was das ist?

char *foo(char*dest,const char *src) while *dest++ =*src++); ...und das? (Vorsicht! Nicht ausprobieren!)

4/35Wozu befassen wir uns mit Betriebssystemen?

... es gibt doch Windows!

Einige Gedanken:

Grundlagenfach der Informatik ("es geht nichtohneBS")

BS sind verflixt komplex!

aktiver Forschungsgegenstand

Betriebssysteme-Sicherheit

?Verteilung & Skalierbarkeit

Ressourceneffizienz, Resilienz (u.a.)

?Konferenzen: SOSP, USENIX, EUROSYS

5/35Einordnung der LehrveranstaltungBetriebssysteme 1 Programmierung 1

Rechnernetze

Betriebssysteme 2 Wahlpflichtmodul

Bachelorarbeit

ProjektseminarRechnerarchitektur

1. Semester

3. Semester

4. Semester

5. Semester

6. Semester(nur Inf.)

z.B. Virtualisierungz.B. Echtzeitsysteme (...natürlich über ein Betriebssystem-Thema!) 6/351 1.

Einführ ung(Gr undlegendeBeg riffe)

2.

Lin uxin a Nutshell

3.

Dateisystem

4.

Gr undlegendeBeg riffe,T eil2

5. 6.

K ommunikation

7.

Scheduling

8. 9.

Synchronisation, sof ernZeit

1. Bereitstellen v onDiensten und dafür notw endigen u.v.a.m.) 2.

Ressourcen verwaltunginklusiv eProtok ollierung

3. 4.

Basis für Schutz und Sicherheit

8/35Perspektiven auf Betriebssysteme

Nutzer

Administrator

Systemprogrammierer

Treiberprogrammierer

(feindlicher) Angreifer, "Hacker"

Forensiker

Controller

Lehrer

Wissenschaftler

9/35Ziel des Kurses

Vermittlung von vorwiegend praktischen Kenntnissen zu

Nutzung elementarer Werkzeuge

Automatisierung von Bedienhandlungen

Interaktion zwischen Applikationen und

Betriebssystem(en)

Unix-artigen und Windows-Betriebssystemen

10/35Eine kurze Geschichte der ...Betriebssysteme

Entwicklung der Rechensysteme

1.

Erste Re chner[ca. 1945]

kein BS 2.

Großrechne r( Mainframes) [ca.1960 ...heute]

IBM System/360:

OS/360

-Familie ?aktuellz/OS für heutige IBM-Mainfr ames 3.

Minicompute r[ca. 1970. ..1985]

DEC PDP 11:

UNIX [1970 . ..heute] ?DEC VAX 11/780:VMS [1977 . ..heute] 4.

W orkstations[ca. 1982. ..1995]

z.B. HP, Sun, Silicon Graphics u.v.a.m ?UNIX, d.h.,HP-UX ,SunOS ,IRIX , ... ?heute weitgehend verschwunden (durch High-End-PCs ersetzt)

11/35Eine kurze Geschichte der ...Betriebssysteme

Entwicklung der Rechensysteme, Teil 2

5. Mikrocompute r(P ersonalComputer) [ca. 1978. ..heute]1Homecomputer [ca. 1978 ...1994] Commodore PET, C64, Atari ST, Commodore Amiga, ... ?Homebrew-OS ("ROM-BIOS"),CP/M ,AmigaOS , ... ?heute weitgehend ausgestorben2Apple-Computer [ab 1984] macOS ?OS X(Gr undlage:Darwin , basierend aufBSD UNIX 4.4 )3IBM PC (XT, AT, 386er ...) [ab 1981]

MS-DOS

[1981 . ..1994] ?Windows →Windows 1.01 [1985] ...ME [2000] →NT 3.1 [1993] ...XP [2001] ...11[ab 2021] ?Linux[ab 1991]

12/352

Eine kurze Geschichte der ...Betriebssysteme

Entwicklung der Rechensysteme, Teil 3

6. Mobile Rech ner(Handys ,Smar tphones,T ablets)1"klassische" Mobiltelefone

Nokia, Ericsson, Motorola (u.v.a.m.)

?jeder sein eigenes BS2Symbian-Smartphones [1997 ...2012]

SymbianOS

?erstes BS für Smartphones und PDA: Nokia Communicator,

Ericsson P900, ...

?Single-Core-Architektur ?wechselvolle Geschichte3Apple iPhone [ab 2007] iOS

Android

, basierend auf

Lin ux

?weitestverbreitetes BS überhaupt

13/35Plattformen fürs "Personal Computing"

verkaufte "Personal

Computing Units" pro

Jahr

Quelle:

http://twitpic.com/87nbjj

14/35Eine kurze Geschichte der ...Betriebssysteme

LeseempfehlungenGerard O"Regan:A Brief History of Computing.Springer Verlag,

2012Brian Bagnall:Volkscomputer.Aufstieg und Fall des

Computer-Pioniers Commodore und die Geburt der

PC-Industrie, Gameplan, 2011Linus Torvalds, David Diamond:Just for Fun: Wie ein Freak die

Computerwelt revolutionierte. dtv, 2002

15/35Aktuelle Betriebssysteme

Es gibt:

Windows-Familie (1.01→11)

Linux

MacOS X

... das wars, oder?

MS-DOS, RTEMS, QNX, FreeBSD, SymbianOS, PalmOS,

RTAI, HP-UX, BeOS, Minix, Chorus, L4, Mach, Amoeba, OS/390, DCP, TOS, CP/M, VMS, eCos, Contiki, OS/2 ...

16/35Aktuelle Betriebssysteme

Es gibt:

Windows-Familie (1.01→11)

Linux

MacOS X

... das wars, oder??

MS-DOS, RTEMS, QNX, FreeBSD, SymbianOS, PalmOS,

RTAI, HP-UX, BeOS, Minix, Chorus, L4, Mach, Amoeba, OS/390, DCP, TOS, CP/M, VMS, eCos, Contiki, OS/2 ...? ...ist kein Betriebssystem, sondern eine ganze Familie "unique" zusammen mit der Programmiersprache C in den 70er

Jahren entwickelt

einige Vertreter: *BSD, System V, Linux, HP-UX, AIX,

Solaris, Minix

sogar Microsoft hat ein UNIX entwickelt: XENIX (es ist aber schon lange tot) beliebt vor allem im Serverbereich (aber nicht nur!)

18/353

Philosophie von UNIX

1.

Small is beautiful.

2.

Mak eeach prog ramdo one thing w ell.

3.

Build a prototype as soon as possib le.

4.

Choose por tabilityo verefficiency .

5.

Store data in flat te xtfiles .

6.

Use softw arele verageto y ouradv antage.

7. Use shell scr iptsto increase le verageand por tability. 8.

A voidcaptiv euser interf aces.

9.

Mak ee veryprog rama filter .

(Mike Gancarz: The UNIX Philosophy, Digital Press, 1995)

19/35Lizensierungsaspekte

2 grundlegende Ideen:

Closed Source: Quellcode ist geheim,

"Betriebsgeheimnis", steht i.a. nur dem Hersteller zur

Verfügung

Open Source: Quellcode steht prinzipiell jedem zur Verfügung→kann modifiziert und weiterverteilt werden (und soll dazu ermuntern)

20/35Kommerzielle Lizenzen

kann (muss aber nicht) Einblick in Quellcode umfassen (z.B. für nichtkommerzielle Zwecke) erfordert meist Vertrag ("End User License Agreement" (EULA)) typische EULAs sind im EU-Raum jedoch unwirksam (zum

Glück)

Kosten für:

Entwicklungswerkzeuge

Bibliotheken (z.B.für Protokollstacks oder zum Debugging) (Schulung der Entwickler)

21/35GNU General Public License (GPL)

Richard Stallman, 1989

Kurzform:

1. Das W erkdarf für beliebige Zw eckev erwendetw erden (auch kommerziell). 2. Das W erkdarf beliebig w eitergegebenw erden,k ostenlos oder kostenpflichtig. Der Quelltext (auch eigener

Modifikationen) ist mitzuliefern.

3.

Das W erkdarf beliebig modifizier tw erden.

4. erfolgen. Weiterverbreitung von aus freien Werkenabgeleiteten

Werken→niemand kann die Verbreitung eines

ursprünglich freies Werk verhindern ("Virulenz") wichtigste Open-Source-Lizenz

Beispiele: Linux, eCos, GCC, emacs, vi

22/35Nachteile der GPL

untersagt das Vermischen von GPL-Code mit Code, der unter inkompatibler Lizenz steht (also alle closed source, aber auch freie Software) illegal im Linux-Kern (geduldet; "tainted kernel") erschwert die Migration zu freier Software, da in Unternehmen existierende kommerzielle Software nicht ohne weiteres in diese integriert werden kann Verletzungen werden verfolgt! (gpl-violations.org)

23/35Klassifizierung von Betriebssystemen

Kriterium: Nutzeranzahl

Single-User-BS

Multi-User-BS

Single-Tasking-BS

Multi-Tasking-BS

Kriterium: Kommunikation mit der Umwelt

BS zur Stapelverarbeitung (Batchbetrieb)

interaktives BS

BS für autonome Systeme

24/354

Klassifizierung von Betriebssystemen II

Kriterium: Verteilung

lokales BS verteiltes BS

Kriterium: Zielarchitektur/Einsatzzweck

Serverbetriebssystem

eingebettetes Betriebssystem

Echtzeitsystem

Mainframe-BS

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