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Sistemas Operacionais
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Distribuídos e
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Multiprocessados
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Por André Macedo, Marcelo Moraes, Thaís Fernandes
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Sistemas Multiprocessados: Teoria e Prática com o K42, Notas de estudo de Sistemas Operacionais
Uma visão geral de sistemas multiprocessados, focando no sistema k42. O texto aborda a centralização de chamadas ao sistema, comunicação entre processos, modelo cliente-servidor, performance, preemptividade e mecanismos ipc. Além disso, discute-se a implementação de serviços de sistema em nível de usuário e a tecnologia utilizada para objetos compartilhados.
O que você vai aprender
- O que é o modelo cliente-servidor em sistemas multiprocessados?
- Quais são as vantagens de usar mecanismos IPC em sistemas multiprocessados?
- Qual é a centralização de chamadas ao sistema em sistemas multiprocessados?
- Como a comunicação entre processos ocorre em sistemas multiprocessados?
- Como o K42 mantém boa performance em sistemas multiprocessados?
Tipologia: Notas de estudo
2022
1 / 74
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Estudo de caso:K42Estudo de caso:K
Teoria: Sistemas DistribuTeoria: Sistemas Distribuíídosdos
Estudo de caso: AmoebaEstudo de caso: Amoeba
Sistemas Multiprocessados:Sistemas Multiprocessados:
Hardware Hardware
Multiprocessadores UMAMultiprocessadores UMA
Tempo de acessoTempo de acesso àà memoria uniformememoria uniforme MemMemóória privadaria privada CacheCache MemMemóória compartilhadaria compartilhada Modelos:Modelos: BarramentoBarramento úúniconico (^) Chaves crossbarChaves crossbar (^) Redes de comutaRedes de comutaçãçãoo
Conectam no mConectam no mááximo 100 CPUsximo 100 CPUs
Sistemas Multiprocessados:Sistemas Multiprocessados:
Hardware Hardware
Multiprocessadores NUMAMultiprocessadores NUMA
EndereEndereççoo úúnico de memnico de memóória compartilhadaria compartilhada Acesso remoto feito atravAcesso remoto feito atravéés de LOAD/STOREs de LOAD/STORE Acesso local mais rAcesso local mais ráápido que o remotopido que o remoto
NC NUMA: sem cacheNC NUMA: sem cache
CC NUMA: com cache (cache coerente)CC NUMA: com cache (cache coerente)
Baseado em diretBaseado em diretóório: acesso por hardwarerio: acesso por hardware especial especial
Sistemas Multiprocessados:Sistemas Multiprocessados:
Software Software
SincronizaSincronizaçãçãoo
Necessidade de um equivalente aoNecessidade de um equivalente ao test settest set and lock and lock (TSL)(TSL) (^) Trava no barramento: hardware especialTrava no barramento: hardware especial (^) Gasto de CPU com teste da trava (spin lock)Gasto de CPU com teste da trava (spin lock) Uso de TSL com cacheUso de TSL com cache Mutex individual em cada cacheMutex individual em cada cache
Sistemas Multiprocessados:Sistemas Multiprocessados:
Software Software
EscalonamentoEscalonamento
Compartilhamento de tempoCompartilhamento de tempo Compartilhamento de espaCompartilhamento de espaççoo Escalonamento em bandoEscalonamento em bando
INTRODUINTRODUÇÃÇÃOO
O queO que éé o K42?o K42?
Novo kernel de sistema operacional paraNovo kernel de sistema operacional para sistemas de multiprocessadores de 64 bits com sistemas de multiprocessadores de 64 bits com cache coerente cache coerente
Open sourceOpen source
Em constante evoluEm constante evoluçãção, incorporandoo, incorporando mecanismos inovadores e t mecanismos inovadores e téécnicas decnicas de programa programaçãção modernaso modernas
MotivaMotivaçãçãoo
K42K
Terceira geraTerceira geraçãção da pesquisa de sistemaso da pesquisa de sistemas operacionais multiprocessados. operacionais multiprocessados. Primeira geraPrimeira geraçãção: Hurricane OSo: Hurricane OS Segunda geraSegunda geraçãção: Tornado OSo: Tornado OS Desenvolvidos do zero especialmente para osDesenvolvidos do zero especialmente para os multiprocessadores de mem multiprocessadores de memóóriaria compartilhada de hoje (NUMA) compartilhada de hoje (NUMA)
ObjetivosObjetivos
PerformancePerformance
EscalabilidadeEscalabilidade
LocabilidadeLocabilidade
CustomizaCustomizaçãçãoo
ManutenManutençãçãoo
AcessibilidadeAcessibilidade
AplicabilidadeAplicabilidade
KernelKernel
Gerenciamento de memGerenciamento de memóóriaria Gerenciamento de processosGerenciamento de processos Infraestrutura de IPCInfraestrutura de IPC Escalonamento bEscalonamento báásicosico
System ServersSystem Servers
Bibliotecas em nBibliotecas em níível de aplicavel de aplicaçãçãoo
Evitar overhead de IPCEvitar overhead de IPC FlexibilidadeFlexibilidade
Orientada a objetosOrientada a objetos
Toda comunicaToda comunicaçãção entre processoso entre processos éé feitafeita entre objetos entre objetos
SuporteSuporte àà API do LinuxAPI do Linux
AtravAtravéés de uma camada de emulas de uma camada de emulaçãção queo que implementa chamadas ao sistema Linux implementa chamadas ao sistema Linux chamando m chamando méétodos em objetos K42.todos em objetos K42.
- ESTRUTURA DO K42ESTRUTURA DO K
- TECNOLOGIA DO K42TECNOLOGIA DO K
Suporta as interfaces externas e internas eSuporta as interfaces externas e internas e modelos de execu modelos de execuçãção do Linux, para suportaro do Linux, para suportar suas aplica suas aplicaçõções e kerneles e kernel
Design feito para que o K42 seja facilmenteDesign feito para que o K42 seja facilmente portado para novos hardwares e depois portado para novos hardwares e depois melhorado para explorar features espec melhorado para explorar features especííficas doficas do hardware utilizado hardware utilizado