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Operating System Kernels

Microkernel
1. Funcionalidades
  1. Dividido em vários processos os chamados Servidores
    1. São essencialmente programas como todos os outros, exceto que o kernel concede alguns deles privilégios para interagir com partes da memória física que a maioria dos programas não possuem
2. Modos de operação
  1. Modo protegido
    1. Comunicação simplificado entre processos (IPC)
    2. Gerenciamento de memória
    3. Gerenciamento de threads
  2. Modo usuário
    1. Não precisam de acesso direto ao HW
    2. Serviços como rede, vídeo, são considerados não essenciais, e residem no user-space
3. Comunicação
  1. Troca de mensagem
    1. Mecanismo de comunicação entre processos, permite um servidor comunicar com outro servidor
4. Erros
  1. Afetam somente o processo que ocorre
5. Performace
  1. Utiliza o mínimo possível o "espaço do sistema", poucos recursos, lento
7. Exemplos
  1. Hurd
  2. Minix
8. Vantagens
  1. Mais seguro
  2. Mais fácil de portar para novas arquiteturas
  3. Mais fácil de expandir
Núcleo Monolitico
1. Funcionalidades
  1. Arquitetura de núcleo onde todo o núcleo é executado no espaço de núcleo no modo de supervisão. Ou seja, é um kernel que possui todos os códigos de suporte necessários. Funcionamento simples. Estrutura não visível.
2. Modos de operação
  1. Protegido
    1. Todos os drivers de dispositivo, agendamento, memória virtual, todos os processos Comunicação (não apenas a IPC simples como em Microkernel), o sistema de arquivos (virtual) e o sistema de chamadas
  2. Usuário
    1. Somente aplicativos
3. Performace
  1. Rápido, processa a capacidade de chamar todas as funções diretamente como um programa no modo usuário
4. Comunicação
  1. Serviços
    1. Chamadas de sistema
5. Erros
  1. Afeta todo o sistema
7. Vantagens
  1. Rapidez da execução
  2. Simplicidade de implementação
8. Desvantagens
  1. Limitado a inovações
    1. Dificuldade de manutanção
9. Versões
  1. Linux
  2. Unix
  3. MS-DOS
Kernel Híbrido
1. Microkernel
  1. Estabilidade
2. Monolitico
  1. Benefícios de desempenho
3. Tenta combinar aspectos e benefícios
4. Modos de operação
  1. Usuário
    1. Controladores de dispositivos
    2. Sistemas de arquivos
    3. E/S
  2. Protejido
    1. IPC
    2. Servidores
5. Desvantagens
  1. Maior trabalho para o fabricante de HW
  2. Problemas de latência (inerente microkernel)
6. Versões
  1. Windows NT
  2. XNU
  3. ReactOS
Subsistemas
1. Vista
  1. Não concluído...
2. Linux
  1. Arquitetura
    1. Monolitico e modular
    2. Capacidade para carregar e descarregar o Kernel-code
      1. Assim pode carregar drivers para novos dispositivos sob demanda
  2. Gerenciamento de processos
    1. Estrutura
      1. Arquivos abertos
      2. Endereçamento dos processos
      3. Status do processo
        RUNNING
        Tarefa em execução
        INTERRUBTIBLE
        Bloqueado, espera condição para despertar e mudar estado para RUNNING
        UNINTERRUBTILE
        Como INTERRUBTIBLE, porém não pode mudar para RUNNING
        ZOMBIE
        Tarefa terminou, pai fez a chamada de sistema wait4()
      4. PID
        Short INT (32768)
  3. Chamadas de sistemas
    1. Chamadas de funções que retornam sucesso ou falha
  4. Tratamento de interrupções
    1. Metade Superior
      1. Tmp critico
    2. Metade inferior
      1. Tmp ñ critico
      2. Softirqs
      3. Tasklets
      4. Work-queues
    3. Ativar ou desativar manualmente
  5. Sincronização do Kernel
    1. Shared-Memory-Applications
      1. Race conditions
    2. Bloqueio de recurso
      1. Deadlock
        Linux possui recursos contra Race condition e Deadlocking
    3. Semáforo
  6. Gerenciamento de tempo
    1. atualizar o sistema, hora do dia
  7. Gerenciamento de memória
    1. Paginas
      1. 4 kByte on 32Bit-Architecture and 8 kByte on 64Bit-Architecture
      2. Radix-Tree
        Árvore binária que permite uma pesquisa rápida para a página
  8. Monolitico
3. FreeBSD
  1. Monolitico e modular
  2. Gestão do processo
    1. Cada Thread um processo
      1. Estrutura proc
        PID
        Fork()
        Cópia do PID diferente da original
        Prioridade
        Status
        SIDL
        SRUN
        SSLEEP
        SSTOP
        SZOMB
  3. Process scheduling
    1. Usa time-share
      1. Peridiocidade varável
    2. short jobs
      1. I/O-bound
    3. base level
      1. round robin
  4. Interrupções
    1. Threads de interrupção

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