TEMA 1

INTRODUCCION.

 

·      Administración de procesos.

·      Concurrencia de procesos.

·      Protección y seguridad informática.

·      Sistemas distribuidos.

·      Sistemas operativos reales.

 

 

 

 

 

Proceso.- Es un programa en ejecución. Mientras que el programa es una entidad pasiva, el proceso es una entidad activa. Un proceso es la entidad que puede ser asignada al procesador y ejecutada pro este.

 

Se pueden conseguir mejoras en el rendimiento si en lugar de ejecutar un programa dentro de otro, introducimos diferentes procesos concurrentes en el procesador (Programación concurrente o multitarea).

 

La multiprogramación (además de lo anterior supone gestión de memoria y archivos). Fue diseñada para mantener ocupados a la vez al procesador como a los dispositivos de E/S incluidos los dispositivos de almacenamiento de modo que se alcance el máximo rendimiento.

 

La clave de este mecanismo es que, como respuesta a las señales que indiquen que ha terminado una operación de E/S el procesador cambie entre los diversos procesos en memoria.

 

El SO es el encargado de suministrar el software que ayude al hardware a la gestión de procesos :

 

·       Creación / Eliminación.

·       Control de avance y retroceso.

·       Interrupciones.

·       Gestión de errores.

·       Asignación de recursos hardware.

·       Proveer de método de comunicación entre diferentes procesos (mensajes u señales).

 

 

                Un procesos, es un conjunto de ráfagas de CPU y E/S teniendo siempre en cuenta que la primera y la última ráfaga  van a ser siempre de CPU.

 

 

·       Desde el punto de vista del usuario .- Un proceso es un conj. De operaciones e instrucciones especificas destinadas a obtener un resultado a partir de una entrada de datos.

·       Desde el punto de vista del operador del sistema.- Se trata de informar al SO del conj. De las actividades que deben ser planificadas para conseguir  ejecución concurrente.

 

                                               Residir en memoria.

                                               Atributos à Recursos que necesita, Ficheros, Prioridades.

 

                El que un mismo proceso pueda dividirse en tareas independientes requiere, código complejo, introducción de señales. El programador de sistema tendrá que tener todo esto en cuenta a la hora de diseño.

               

·       Desde el punto de vista del SO .- Es la entidad mínima individualmente planificable. Va a constar de código y datos y se caracteriza por sus atributos y su estado dinámico.

 

 

n     Un proceso puede a su vez estar formado por varias tareas o hilos que pueden ejecutarse en modo concurrente. La unidad mínima ejecutable es la tarea o hilo.

 

Diferencias entre proceso e Hilo :

 

·       Los procesos tienen asignados diferentes secciones de memoria mientras que os hilos no.

·       A los procesos se les asigna recursos mientras que los hilos disponen de los recursos asignados al proceso.

·       A la hora de planificar si se pueden planificar los hilos de un mismo proceso.

 

 

Un proceso a lo largo de su vida en el sistema va a pasar por varios estados :

 

n     Nuevo

n     Listo.- Estructuras de datos.

n     Ejecución.- CPU.

n     Bloqueo.- Espera de E/S o Evento.

n     Suspendido.- Suspender proceso por requerimientos del sistema.

 

 

·       La concurrencia supone , que a un proceso al se le asigna CPU sale de ejecución y se le asigna la CPU a otro proceso, este proceso en espera puede estar esperando evento o en cola de espera.

·       Esto supone que los procesos entren y salgan de la CPU sin finalizar su ejecución. Por tanto, debe de haber algo donde se guarda la información del proceso y que informe del estado del nuevo proceso.

·       Toda la información relativa a estos se guarda en el BCP. Que consiste en una serie de posiciones contiguas de memoria donde se guarda el identificador del proceso, puntero a la siguiente instrucción, ficheros abiertos, recursos asignados, lista de recursos solicitados, prioridades, etc.

·       En el momento de creación del proceso hay que crear un bloque de control de procesos y hay que ver cual es el sistema de gestión de memoria del sistema.

 

Si la memoria se gestiona estática se reserva un espacio para contener TBCP (numero de procesos limitados al numero de bloques de la tabla).

                Gestión dimanica.- Donde no existe limitación de procesos.

 

Cuando un proceso comienza a ejecutarse vuelca el contenido del BCP en los registros de la CPU y cuando sale de CPU se realiza la operación contraria (Cambio de contexto) Para que el rendimiento de un sistema con multiproceso sea optimo el tiempo empleado en el Cambio de contexto tiene que ser despreciable frente al tiempo de CPU.

 

n     Los procesos van a provenir de 3 sistemas.-

 

·       Procesos por lotes.

·       Tiempo compartido.- Se asigna tiempo (cuanto) a cada proceso. Si todos los procesos tienen la misma prioridad el cuanto es el mismo, pero los procesos de mayor prioridad tiene un cuanto mayor. Procesos en Background .- Se ejecutan en tiempos de CPU libre, estos no entran en competición por cuantos de tiempo sino que van a la cola de Background.

·       Tiempo real.- Precisan tiempo de respuesta del orden de mili o microseg., que desalojan el proceso que esta en CPU.

 

n     En estos tipos de procesos hay que tener en cuenta 4 principales causas de error :

 

 

·       Sincronización incorrecta.- Mal diseño del mecanismo de señales. Puede dar lugar a perdida de señales o recuperación duplicada de estas

·       Fases de exclusión múltiple.- Un proceso puede dividirse en hilos, procesos de código independiente, esto es inviable, porque hay secciones de código criticas que hace volver al proceso a la ejecución secuencial, solo un proceso de los que esta operando puede seguir ejecutando y a los mecanismos empleados para que esa ejecución no sea concurrente se los llama mecanismos de exclusión mutua. Es habitual el caso en que dos usuarios o dos procesos intenten acceder a la vez a un recurso compartido. Si no se controlan estos casos puede producirse un error. Debe existir un mecanismo que permita que solo un proceso pueda realizar una transacción sobre una zona de datos.

·       Funcionamiento  no determinista del programa.- Los resultados del programa debe depender solo de las entradas de ese programa y no de otros procesos en ejecución paralela, por ello no se deja acceder a memoria asignada a otro proceso y se da la canalización de datos de entrada.

·       Interbloqueo.- Es posible que dos o más procesos estén suspendidos uno a la espera del otro. Cada uno está deseando que el otro libere un recurso deseado. La única forma de resolver interbloqueo es suspender uno de los procesos para liberar los recursos y que el resto pueda finalizar y así el proceso suspendido pueda terminar también.

 

 

 

n    Protección y seguridad de la información. (Publicación de la oficina de Estandares).

 

                El crecimiento de la utilización de sistemas en tiempo compartido y de redes de computadoras ha traído consigo un aumento por la preocupación por la protección de la inforamción

 

1)    Intentos organizados y deliberados de obtener información de las organizaciones del sector privado.

2)    Intentos organizados y deliberados de obtener información de las oficinas del gobierno.

3)    Adquisición inadvertida de información económica y mercantil.

4)    Adquisición inadvertida de información sobre personas.

5)    Intromisión del gobierno en los Derechos Individuales.

6)    Intrusión en Bases de Datos. (En la adquisición de datos financieros, económicos, y personales.)

7)    Atropello de derechos individuales por la comunidad de información.

 

 

·       Pueden construirse algunas herramientas de propósito general dentro de las computadoras y de los SO para dar soporte a varios mecanismos de protección y seguridad.

·       En general, interesan las problemas de control de acceso a las sistemas informaticos  y a la información almacenada en ellos.

·       Se han definido cuatro clases de políticas generales de protección:

 

1)    No compartición.- Los procesos están completamente aislados unos de otros y cada proceso tiene control exclusivo sobre recursos que le fueron asignados. Los procesos suelen compartir programas o archivos de datos haciendo copias y pasandolas a su propia memoria virtual.

2)    Compartiendo originales de programas o archivos de datos.- Con el uso de una unica copia reentrante, una unica copia fisica de un programa puede aparecer en varios espacios de memoria virtual, como archivos de solo lectura. Se requieren mecanismos especiales de bloqueo para compartir archivos de datos en los que se puede escribir y evitar que usuarios simultaneos interfieran unos con otros.

3)    Subsistemas confinados o sin memoria.- En este caso los procesos se agrupan en subsistemas para cumplir una politica de protección en particular. Por ejemplo, un proceso ‘cliente’ llama a un proceso ‘servidor’ para llevar a cabo cierta tarea con datos. El servidor se protegerá de que el cliente no descubra el algoritmo con el cual realiza su trabajo y el cliente se protegerá  de que el servidor no descubra que tipo de trabajo esta realizando.

4)    Diseminación controlada de información .- A los usuarios y a las aplicaciones se les de credenciales de seguridad en un cierto nivel, mientras que a los datos y recursos se les dota de clasificaciones de seguridad. La politica se seguridad hace cumplir las restricciones relativas a que usuarios tiene acceso a que clasificaciones.

 

 

·       Gran parte del trabajo realizado en cuanto a protección y seguridad se puede organizar en 3 categorías :

 

n     Control de acceso (En cuanto al acceso a la información).- Regulación de acceso al usuario al sistema completo, a los subsistemas y a los datos, así como regular el acceso a recursos del sistema.

n     Control del flujo de información, regulando flujo de información que se suministra al usuario.

n     Certificación.- Demostración de que los mecanismos de seguridad funcionan. Demostración de que el acceso y los mecanismos de control se llevan a cabo de acuerdo a las especificaciones y a que estas cumplen las políticas de protección y seguridad deseadas.

 

 

 

 

 

 

 

 

Capas del Sistema Operativo (Clasificación genérica págs 73-75). .-

 

               

Capa 13	SHELL
Capa 12	Procesos de usuarios.
Capa 11	Directorio
Capa 10	Dispositivos
Capa 9	Sistemas de archivos.
Capa 8	Comunicaciones
Capa 7	Memoria virtual.
Capa 6	Almacenamiento secundario.
Capa 5	Procesos primitivos
Capa 4	Interrupciones
Capa 3	Procedimientos
Capa 2	Conjunto de instrucciones
Capa 1	Circuitos electrónicos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·       Capa 1.- Circuitos electrónicos. Objetos tratados son registros, celdas de memoria, puertas lógicas.

·       Capa 2.- Conjunto de instrucciones del procesador. Las operaciones de este nivel son las permitidas por el conjunto de instrucciones del lenguaje máquina.

·       Capa 3.- Añade concepto de procedimiento o subrurina. Operaciones de llamada y retorno.

·       Capa 4.- Introduce interrupciones, las cuales hacen que procesador salve el contexto actual e invoque  rutina de tratamiento de interrupción.

 

--- Las cuatros primeras capas anteriormente citadas no pertenecen al SO sino al hardware de la máquina.  ---

 

·       Capa 5.- Se introduce noción de proceso como programa en ejecución. Entre requisitos fundamentales de un SO que ofrezca soporte para varios procesos incluye capacidad de suspender y reanudar un proceso (Exige guardar cambios de contexto à Capa 4). Si un proceso necesita cooperación será necesario un sistema de sincronización. (Técnica sencilla à Semáforo).

·       Capa 6.- Dispositivos de almacenamiento secundario del ordenador. Se incluyen procesos para la planificación de estos dispositivos.

·       Capa 7.- Crea un espacio de direcciones lógicas para procesos. Organiza el espacio de direcciones virtuales en bloques que se pueden mover entre memoria principal y secundaris.

 

                3 esquemas.-

 

·       Paginación de longitud fija.

·       Segmentación de longitud variable.

·       Las dos anteriores.

 

·       Capa 8.- comunicación de información y mensajes entre procesos (Nivel 5 proporciona mecanismos de señalización). Una de las herramientas más potentes à Tubo à Canal lógico para flujo de datos entre procesos.

·       Capa 9.- Da soporte a almacenamiento a largo plazo de archivos con nombre. Los datos de almacenamiento secundario se contemplan en terminos de entidades abstractas de longitud variable en contraste con el enfoque a hardware del Nivel 6.

·       Capa 10.- Acceso a dispositivos externos.

·       Capa 11.- Mantienen asociación entre identificadores externos de recursos y objetos del sistema Estos se mantiene en un directorio. Las entradas no incluyen solo lo anterior sino también otras características.