Implementação de Serviços de Rede - Aula 1 - Estrutura do Sistema Operacional

1AULA :
Campus Charqueadas
Prof. Esp. Cleber Schroeder Fonseca
Implementação de Serviços de Rede
TSI-4AN

2AULA :
Campus Charqueadas
Estrutura do sistema
operacional

3AULA :
Campus Charqueadas
Introdução
● É formado por um conjunto de
rotinas que oferecem serviços
aos usuários, aplicações e ao
próprio sistema. Esse conjunto
de rotinas é denominado
kernel.
● É importante não confundir o
kernel com outras aplicações e
utilitários que acompanham o
SO.
Aplicativos
Utilitários
Núcleo do
sistema operacional
Hardware

4AULA :
Campus Charqueadas
Introdução
● O sistema operacional é diferente de uma
aplicação sequencial com início, meio e
fim.
● Os procedimentos são executados sem
uma ordem pré-definida, com base em
eventos assíncronos.

5AULA :
Campus Charqueadas
Introdução
● As principais funções do núcleo do sistema
operacional:
– Tratamento de interrupções e exceções;
– Criação e eliminação de processos e threads;
– Sincronização e comunicação entre processos e threads;
– Gerência de memória;
– Gerência do sistema de arquivos;
– Gerência dos dispositivos de I/O;
– Suporte a redes locais e distribuídas;
– Contabilização do uso do sistema;

6AULA :
Campus Charqueadas
Chamadas de sistema
● Chamadas de sistema (System Calls) são
solicitações de recursos de hardware
realizados por utilitários e aplicativos ao
SO.
● Com a finalidade de compartilhar os
recursos de forma organizada e protegida,
como proteger a memória utilizada por um
programa ou a monopolização do
processador.

7AULA :
Campus Charqueadas
Chamadas de sistema
● São implementadas pelo kernel do SO.
● As chamadas podem ser agrupadas
segundo sua função:
– Gerência de processos e threads
– Gerência de memória
– Gerência do sistema de arquivos
– Gerência de dispositivos

8AULA :
Campus Charqueadas
Modos de acesso
● Para garantir a segurança do SO, algumas
instruções somente podem ser executadas
pelo kernel, são conhecidas como
instruções privilegiadas.
● Já as instruções que podem ser
executadas por todos os aplicativos, são
conhecidas como instruções não-
privilegiadas

9AULA :
Campus Charqueadas
Modos de acesso
● Para garantir que somente o kernel possa
executar instruções privilegiadas, o
processador deve possuir um mecanismo
de proteção chamado de modos de
acesso.
● Na maioria dos processadores existem
dois modos de acesso:
1) Modo Usuário
2) Modo kernel (ou supervisor)

10AULA :
Campus Charqueadas
Proteção do sistema
● Para realizar a proteção de um sistema de
computação é necessário proteger:
– Os periféricos
– O processador
– As memórias

11AULA :
Campus Charqueadas
Proteção de periféricos
● Para proteger os periféricos, os programas
devem ser impedidos de acessar os
dispositivos de I/O.
● Somente o sistema operacional deve
acessar as instruções de I/O.
● A única maneira que os programas tem de
acessar os dispositivos de I/O é através de
chamadas de sistema.

12AULA :
Campus Charqueadas
Proteção do processador
● Em programas multi-programáveis, os
programas compartilham a utilização do
processador.
● Cada programa pode utilizar o sistema por um
tempo determinado (time slice).
● Se algum programa tiver privilégio de modificar o
time slice ele poderá monopolizar o processador.
● Para proteger o processador, todas as instruções
de alteração do time slice devem ser
privilegiadas.

13AULA :
Campus Charqueadas
Proteção da memória
● Para que a memória possa ser utilizada
por diversos programas de forma
protegida, um programa não pode ter
acesso à memória do outro.
● Essa proteção é feita através de um
hardware específico.
● Para saber qual a área alocada por um
programa, o hardware armazena em dois
registradores posição inicial e final da
memória alocada.

14AULA :
Campus Charqueadas
Arquitetura monolítica
● Na arquitetura monolítica, os módulos do
SO são compilados e linkados como um
único e grande programa executável.
● Todos os componentes do SO, estão
contidos no mesmo espaço de
endereçamento do núcleo.
● Com isso os componentes conseguem se
comunicar diretamente.
● Essa arquitetura apresenta um excelente
desempenho.

15AULA :
Campus Charqueadas
Arquitetura monolítica
● O fato de os componentes estarem juntos
em um único programa executável dificulta
muito a manutenção do código e correção
de erros.
● Um erro em um componente pode
comprometer todos os demais.

16AULA :
Campus Charqueadas
Arquitetura de camadas
● Cada camada oferece um conjunto de
funções que podem ser utilizadas apenas
pelas camadas superiores.
● Neste tipo de implementação, as camadas
inferiores são mais privilegiadas.
● As camadas são modulares.
● Uma desvantagem é a perda de
performance, pois cada camada exige uma
mudança no modo de acesso.

17AULA :
Campus Charqueadas
Arquitetura de máquina
virtual
● Sistema computacional formado por níveis,
onde o nível mais baixo é o hardware, e o
mais alto são as aplicações.
● O modelo de Máquina Virtual (VM), cria
um nível intermediário entre o hardware e
o SO, denominado gerência de VM.
● Neste nível são criadas VM's
independentes onde cada uma oferece
recursos de hardware virtual incluindo
modos de acesso, interrupções, I/O, etc.

18AULA :
Campus Charqueadas
virtual
● Além de permitir vários SO's sendo
executados ao mesmo tempo, todas as
VM's são totalmente isoladas uma da
outra.
● O problema dessa arquitetura é sua
grande complexidade, devido à
necessidade de se compartilhar e
gerenciar os recursos de hardware entre
as diversas VM's.

19AULA :
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virtual
Hardware
Gerenciador de VM's
Ap
SO
HV
VM
Ap
SO
HV
VM
Ap
SO
HV
VM
Ap
SO
HV
VM

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