BIT – Schaßan – WS 02/03 Basisinformationstechnologie HK-Medien Teil 1, 8. Sitzung WS 02/03.

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1 BIT – Schaßan – WS 02/03 Basisinformationstechnologie HK-Medien Teil 1, 8. Sitzung WS 02/03

2 BIT – Schaßan – WS 02/03 Literatur Tanenbaum, Andrew S. / James Goodman: Computerarchitektur. Strukturen, Grundlagen, Konzepte. München: Pearson Studium, 2001. Darin: Kap. 6 Tanenbaum, Andrew S.: Moderne Betriebssysteme. 2., verb. Aufl. München, Wien: Hanser, 1995.

3 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX System-Struktur

4 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX: Dateisystem

5 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX: Dateisystem (2) Jede Datei hat einen Besitzer, der die Zugriffsrechte festlegt. Es gibt drei Arten des Zugriffs: rLesezugriff (read) wSchreibzugriff (write) xAusführung (execute) Es gibt drei Klassen von Benutzern userBesitzer groupArbeitsgruppe, zu der der Besitzer gehört othersalle anderen Benutzer

6 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX: Dateisystem (3) Änderung der Rechte auch mit chmod Versteckte Dateien/Verzeichnisse beginnen mit einem Punkt (z.B. ".cshrc") Externe Dateisysteme (auf Disketten, CD- ROMs etc) müssen dem System erst gemeldet, in das System eingehangen werden (mount, umount)

7 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX: Datei-Implementierung Index-Node: Verbindung jeder Datei mit einer kleinen Tabelle, die Attribute und Plattenadres sen auflistet

8 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX: Prozessmanagement IPC: InterProcess Communication Prozessterminierung: auf Prioritäten basierend Signale: asynchrone Software-Interrupts

9 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX: Shell Shell = Kommando-Interpreter anfänglich nur Oberfläche für Befehlszeilen, später immer anspruchsvoller (Bourne-Shell sh, Korn-Shell ksh, C-Shell csh, etc) Die meisten UNIX-Befehle sind durch Optionen veränderbar und erhalten durch deren Anwendung eine erhöhte Funktionalität

10 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX: Shell (2) amc17@uk-web2$ ls CEEC Diss Kleio-CGI-August Materialien dsmerror.log scratch CEEC-DigKamera.ppt Homepage Kleio-CGI-Juni bin mail amc17@uk-web2$ ls -l total 244 Lrwxrwxrwx1 amc17 thaller22Oct 24 17:28CEEC -> /thaller/projekte/CEEC -rw-r--r--1 amc17 thaller213504Oct 2 15:24CEEC-DigKamera.ppt drwxr-xr-x2 amc17 thaller4096Jan 8 2002Diss Lrwxrwxrwx1 amc17 thaller29Oct 24 17:26Homepage -> /thaller2/hki/people/schassan drwxr-xr-x6 amc17 thaller4096Aug 9 2001Kleio-CGI-August drwxr-xr-x2 amc17 thaller4096Apr 11 2001Kleio-CGI-Juni Lrwxrwxrwx1 amc17 thaller26Oct 24 17:24Materialien -> /thaller/projekte/schassan drwxr-x---2 amc17 thaller4096Dec 28 2000bin -rw-rw-rw-1 amc17 thaller1318Jun 27 22:07dsmerror.log drwx------2 amc17 thaller4096Oct 27 2000mail drwxr-xr-x2 amc17 thaller4096Aug 6 2001scratch

11 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX: Shell (3) Die Shell selbst ist ein Prozess. Jedes Kommando erzeugt einen Prozess. Ein Pipe-Kommando erzeugt mehrere Prozesse. Die Prozesse lassen sich mit dem Befehl ps auflisten (und mit kill beenden). amc17@uk-web2$ ps PID TTY TIME CMD 30029 pts/6 00:00:00 bash 30036 pts/6 00:00:00 man 30043 pts/6 00:00:00 sh 30048 pts/6 00:00:00 pager 31980 pts/6 00:00:00 ps

12 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX: Pipes ls | wc –w Wie viele Dateien befinden sich im aktuellen Directory? cat Kapitel.1 Kapitel.2 | wc –l Wie groß sind Kap. 1+2 zusammen? grep –i Köln Kunden | sort > Koelsche.kndn Suche in Datei Kunden alle Vorkommen des Wortes Köln und speichere das Ergebnis sortiert in Koelsche.kndn (grep = global regular expression)

13 BIT – Schaßan – WS 02/03 UNIX: Kommando- Verknüpfungen cmd & führe Kommando im Hintergrund (in eigenem Fenster) aus. cmd1; cmd2 erst cmd1, dann cmd2 cmd1 | cmd 2 Pipe aus cmd1 und cmd2 cmd1 && cmd2 AND; nur wenn cmd1 fehlerfrei terminiert, dann cmd2 cmd1 || cmd2 OR; nur wenn cmd1 mit Fehler terminiert, dann cmd2

14 BIT – Schaßan – WS 02/03 Windows NT System-Struktur

15 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Module Verbesserungen des Betriebssystems gegenüber Windows 95/98 durch Modularisierung Kleiner Kernel im Kernel-Modus, Serverprozesse im Nutzermodus dadurch erleichterte Portierung auf andere Hardwaresysteme z.B. Hardware-Abstraktionsschicht

16 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Dateisystem Über das Kontextmenü (rechte Maustaste) und die Auswahl von Einstellungen, kann man die Rechte für den Zugriff auf bestimmte Verzeichnisse bzw. Dateien festlegen

17 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Dateisystem (2) Bei der Anmeldung zum System erhält der Anfangsprozess ein Access-Token vom Betriebssystem Das Access-Token enthält die Security-ID (SID) des Benutzers, d.h. eine Aufstellung der Sicherheitsgruppen, zu denen er gehört Alle weiteren Prozesse erben vom Anfangsprozess das gleiche Access-Token

18 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Dateisystem (3) Die Metadaten über die Dateien, Verzeichnisse, Rechte etc. werden in der Master File Table (MFT) verwaltet Das MFT ist selber eine Datei und kann sich an einer beliebigen Stelle auf der Platte befinden Der Header der MFT enthält Verweise zum Root-Verzeichnis, der Boot-Datei, zur Bad- Block-Datei, zur Freilistenverwaltung, etc.

19 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Dateisystem (4) Dem MFT-Header folgen die Cluster für Dateien bzw. Verzeichnisse Der Eintrag für jede Datei enthält Standardinformationen (Zeitstempel, Archivbits) Dateiname MS-DOS-Name Sicherheitsinformationen (ab NT 5.0 in separater Datei, nur ein Zeiger an dieser Stelle) Daten von kleineren Files (Immediate File)

20 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Datei-Implementierung Allokation mittels verknüpfter Liste und Indexeinsatz größter Nachteil: die gesamte Tabelle muss während der ganzen Arbeitszeit über im Speicher gehalten werden

21 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Sicherheitsmanager entspricht den Sicherheitsanforderungen des US-Verteidigungsministeriums (Orange Book), z.B.: Echtheitsgeprüfte Anmeldung Zugriffskontrollen, u.a. auf virtuelle Seiten, die vor der Wiederverwendung auf Null gesetzt werden müssen

22 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Subsysteme Die Subsysteme verfolgen den Zweck, direkte Systemaufrufe durch Nutzerpro- gramme zu verhindern Jedes Subsystem stellt einen (unterschied- lichen) Vorrat an Funktionsaufrufen zur Verfügung Das POSIX-Subsystem unterstützt minimal UNIX-Funktionen

23 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Win32-API API = Advanced Programming Interface gut dokumentierte Bibliotheksprozeduren, die Systemaufrufe teilweise direkt oder durch das Win32-Subsystem durchführen Anders als bei UNIX, wo die Menge der Systemaufrufe klein und öffentlich ist, gibt es bei der Win32-API meist mehrere Varianten, ein Ziel zu erreichen

24 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Handle Jeder Win32-API-Aufruf, der ein Kernel-Objekt erzeugt (d.h., Speicher anfordert), gibt als Ergebnis einen Handle an den Aufrufer zurück Das Handle kann anschließend benutzt werden, um Operationen auf das Objekt auszuführen Handles gehören zu dem Prozess, der das vom Handle referenzierte Objekt erzeugt hat; sie können nicht direkt an andere Prozesse weitergegeben werden

25 BIT – Schaßan – WS 02/03 Merkmale von Windows 95/98 Kein volles 32-Bit-System (aber Win32-API) Keine Sicherheitsvorkehrungen Keine geschützten File Mappings Kein privater Addressraum für jedes Programm Keine interne Unicode-Verwendung Kritische Betriebssystemdaten sind vom Benutzer überschreibbar

26 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: Linkage Ausführbare DOS-Programme enthalten in der.exe-Datei alle Unterroutinen, die zur Abarbeitung benötigt werden alle Routinen werden durch einem Linker zu einer festen Datei zusammengebunden statisches Linken

27 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: DLLs DLL = Dynamic Link Libraries Wiederverwendbare Routinen sollten allerdings nur einmal vorhanden und damit auch im Speicher sein Zusammenfassung der Routinen in DLLs, von wo aus sie zentral gestartet werden können

28 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: DLLs (2) Implizite Bindung das Nutzerprogramm wird statisch mit einer speziellen Datei, der Importbibliothek, gebunden Bei Start des Nutzerprogramms werden alle benötigten DLLs geladen Ein Dienstprogramm zieht bestimmte Informationen aus der DLL-Datei heraus (z.B. Datenstrukturen) Ein Nutzerprogramm kann mit mehreren Importbibliotheken verbunden werden Wenn eine Routine einer DLL tatsächlich benötigt wird, wird die komplette DLL in den Speicher geladen, es sei denn, sie evtl. schon dem Paging unterzogen wurden

29 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: DLLs (3) Explizite Bindung Setzt keine Importbibliotheken voraus und löst nicht das Laden der DLLs gleichzeitig mit dem Nutzerprogramm aus Das Nutzerprogramm erzeugt zur Laufzeit einen Aufruf, sich mit einer DLL zu binden Weitere Aufrufe holen die Adressen der benötigten Prozeduren Danach kann die Bindung aufgehoben werden Die Prozedur in der DLL hat keine eigene Identität, sondern läuft im Thread des Aufrufers und benutzt dessen Variablen

30 BIT – Schaßan – WS 02/03 NT: OLE OLE = Object Linking and Embedding seit Windows 3.1 ein neues Konzept zum Dateiaustausch Objekte sind Datenobjekte, die von Windows- Applikationen erstellt wurden und die mit einer Referenz auf diese Applikation ausgestattet sind Die erstellende Applikation heißt Server, die nutzende Client Das Ansprechen des Objektes ruft den Server auf

31 BIT – Schaßan – WS 02/03 Blockgrößen