Projetos de Sistemas Operacionais

RESUMO

Técnicas para projeto e implementação de Sistemas
Operacionais e seus componentes. Implementação e Avaliação de Sistemas
de Arquivos, Subsistema de Arquivos Linux e estruturas relacionadas.
Subsistema FUSE para montagem de sistemas de arquivos em Espaço de
Usuário. Introdução a Sistemas de Arquivos Criptografados. Estudo de
Casos.

1. Revisões de Sistemas Operacionais
   1. Estrutura e funcionamento
   2. Gerenciamento de Processos, Memória e Armazenamento
   3. Semáforos, atomicidade e concorrência
2. Trabalho 0: Aplicação Multithreads usando systemcalls
3. Estrutura de Sistemas de Arquivos (FS)
   1.  Implementação de Sistemas de Arquivos
   2. Implementação de Diretórios
   3. Métodos de alocação e gerência de espaço
   4. O VFS (Virtual File System)
4. Subsistema de I/O do Kernel Linux
   1. Disk scheduling
   2. Cache
   3. Emulação de Dispostivos
5.  Implementação de sistemas de arquivos
   1. Trabalho 1:
   2. FUSE e VFS
   3. Uso Instruções paralelas (Bibliotecas com SIMD)
   4. Análise de Eficiência e Desempenho
6. Estudo de Casos
7. Sistemas de Arquivos Criptográficos

AULAS

• • Aula 1
    • Apresentação do curso
    • Estrutura de Sistemas Operacionais
    • Capitulo 1 e 2 de [1]
    • Parte 1 de [7]
    • Outros detalhes: https://linux-kernel-labs.github.io/master/lectures/intro.html#basic-operating-systems-terms-and-concepts
  • Aula 2
    • Detalhes sobre o funcionamento das chamadas de sistema
      • https://linux-kernel-labs.github.io/master/lectures/syscalls.html
      • Reproduza os passos da seção: https://linux-kernel-labs.github.io/master/lectures/syscalls.html#virtual-dynamic-shared-object-vdso
    • Chamadas de sistemas em Sistemas de Arquivos
      • Escreva um programa que copia o conteúdo de um arquivo para um arquivo de destino. Este programa funciona primeiro solicitando ao usuário o nome dos arquivos de origem e destino. Escreva este programa usando a POSIX API. Certifique-se de incluir todos os erros necessários verificação, incluindo a garantia de que o arquivo de origem existe. Depois de ter projetado e testado corretamente o programa, se você usou um sistema que o suporta, execute o programa usando o comando strace. Explique que chamadas de sistema são feitas
    • Produza um relatório dessas atividades e entregue na próxima aula. Esses relatórios integralizarão a  avaliação final.
  • Aula 3-5
    • Conceitos de processos e sincronização
  • Aula 6-11
    • Gerenciamento de memória do Kernel Linux
      • Memória Física, Zonas e Paginação
        • https://www.kernel.org/doc/gorman/html/understand/understand005.html
        • https://www.kernel.org/doc/gorman/html/understand/understand006.html
      • Buddy System
      • Slabs
        • https://www.kernel.org/doc/gorman/html/understand/understand011.html
    • Memória Virtual
      • Espaço de Endereçamento
      • Paginação sob demanda
      • COW
      • Overcommit and Out of Memory Killer
        • https://www.kernel.org/doc/gorman/html/understand/understand016.html
    • Page Frame Reclaming
      • Políticas, Listas, Page Cache
        • https://www.kernel.org/doc/gorman/html/understand/understand013.html
        • https://lwn.net/Articles/712467/
    • Kernel Recipes 2017 – 20 years of Linux virtual memory: https://www.youtube.com/watch?v=pZghXbeCH5s

• Aula 12-17

• Conceitos básicos de FSs
  • Conceitos Básicos
    • Arquivos, Diretório e Links
  • Construção de FSs
    • Gerência de espaço livre
    • Alocação de espaço e arquivos
    • Implementação de diretórios
  • Camada de blocos
    • RAID
    • Algoritmos clássicos de escalonamento
    • Multi-filas
      • http://www.kernel.dk/blk-mq.pdf
    • Escalonamento de IO MQ
      • https://wiki.ubuntu.com/Kernel/Reference/IOSchedulers
      • https://pt.slideshare.net/kerneltlv/the-linux-block-layer-build-for-fast-storage
      • https://lwn.net/Articles/720675/
• https://events.static.linuxfound.org/sites/events/files/slides/lemoal-nvme-polling-vault-2017-final_0.pdf

ARTIGOS

VANGOOR, Bharath Kumar Reddy; TARASOV, Vasily; ZADOK, Erez. To {FUSE}
or Not to {FUSE}: Performance of User-Space File Systems. In: 15th {USENIX} Conference on File and Storage Technologies ({FAST} 17). 2017. p. 59-72.

TARASOV, Vasily; ZADOK, Erez; SHEPLER, Spencer. Filebench: A flexible framework for file system benchmarking. login: The USENIX Magazine, v. 41, n. 1, p. 6-12, 2016.

EDUARDO, Vandeir; DE BONA, Luis C. Erpen; ZOLA, Wagner M. Nunan.
Speculative Encryption on {GPU} Applied to Cryptographic File Systems.
In: 17th {USENIX} Conference on File and Storage Technologies ({FAST} 19). 2019. p. 93-105.

BONA, Luis CE et al. Freezing Time: a new approach for emulating fast storage devices using VM. In: 2018 IEEE 26th International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems (MASCOTS). IEEE, 2018. p. 16-24.

ROCHA, Pedro Eugênio; BONA, Luis CE. A QoS aware non-work-conserving disk scheduler. In: 012 IEEE 28th Symposium on Mass Storage Systems and Technologies (MSST). IEEE, 2012. p. 1-5.

DOS SANTOS, Leonardo A.; MAZIERO, Carlos A.; DE BONA, Luis Carlos E.
Avaliação de Caches em Dispositivos de Armazenamento Secundário com
SSDs.

BIBLIOGRAFIA

• [1] SILBERSCHATZ, Avi; GALVIN, Peter B.; GAGNE, Greg. Operating system concepts. 7.ed. Hoboken: Wiley. 2005.
• [2] TANENBAUM, Andrew. Sistemas operacionais modernos. Rio de Janeiro: LTC. 1999.
• [3] CESATI, Marco; BOVET, Daniel. Understanding the Linux Kernel. 3rd Edition: O’Reilly, 2005. voinici.ceata.org/~tct/resurse/utlk.pdf

• [4] ROBBINS, Kay; ROBBINS, Steven. UNIX Systems Programming:
  Communication, Concurrency and Threads. 8th ed., Prentice Hall, 2007.
• [5] GORMAN, Mel; Understanding the Linux Virtual Memory Manager. http://www.informit.com/content/images/0131453483/downloads/gorman_book.pdf
• [6] RAWAT, Umashankar. Secure and efficient distributed cryptographic file systems. 2013. http://shodhganga.inflibnet.ac.in/bitstream/10603/10894/18/18_conclusion.pdf
• [7] DOWNEY, Allen B., The Little Book of Semaphores, http://greenteapress.com/semaphores/downey08semaphores.pdf
• [8] Livros de SO Prof. Maziero: http://maziero.homenet.org:88/dokuwiki/doku.php?id=so:livro_de_sistemas_operacionais
• [9] Manual de Pthreads (mas você pode usar qualquer que encontrar): https://computing.llnl.gov/tutorials/pthreads/
• [10] Outra manual de Pthreads: http://advancedlinuxprogramming.com/alp-folder/alp-ch04-threads.pdf