Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Studiengang Informatik FHDW Vorlesung Betriebssysteme 3. Quartal 2002

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Betriebssysteme: Allgemeines In diesem vierten Theorie-Quartal der Vorlesung Betriebssysteme sollen aufbauend auf die bereits vermittelten Grundkonzepte und Architekturen von BS auf Netzwerke und deren Komponenten und Verteilte Systeme eingegangen werden.

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 1 Wiederholung Allgemeine Begriffsdefinitionen Enwicklung der Betriebssysteme und Netzwerke Konzepte für Netzwerke und Verteilte Systeme Mainframes und Terminals Netzwerke Thin-Client-Architektur Problemstellungen Ausblick und Motivation

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 2 Prozesskommunikation über Rechnergrenzen hinweg Grundsätzliches Protokolle / Protokollstacks (allgemein) ISO/OSI-Referenzmodell TCP/IP Vergleich mit anderen Protokollstacks Netzwerkhardware (Überblick) Umsetzung bei den aktuellen BS in der Praxis

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 3 Fortgeschrittene Prozesskommunikation Überblick Einführung in die Möglichkeiten verteilter Systeme am Beispiel von LANs Datenübertragung Netzwerkdienste Tools und Programme Praxis-Beispiel 1: DHCP Praxis-Beispiel 2: NFS

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 4 Einführung in Verteilte Systeme Historie und Zielsetzungen Vorteile Verteilter Systeme Nachteile Verteilter Systeme

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 4 Grosch´s Gesetz: Die Rechenleistung eines Prozessors ist proportional zum Quadrat des Preises (doppelt so hohe Kosten bei vierfacher Rechenleistung). Heute ganz andere technische Entwicklungen

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 4 Vorteile verteilter Systeme gegenüber zentralen Systemen Wirtschaftlichkeit Geschwindigkeit Verteiltheit Zuverlässigkeit Erweiterbarkeit

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 4 Leistung / Geschwindigkeit Eine Menge von Mikroprozessoren bietet ein besseres Preis- / Leistungsverhältnis als ein einzelner Großrechner Mit der derzeitigen Technologie könnte man ein System aus 1000 modernen Prozessoren bauen, die jeweils 20 Mips besitzen Daraus ergäbe sich eine Gesamtleistung von Mips. Demgegenüber müßte ein einzelner Prozessor eine Instruktion in 0,05 Nanosekunden (50 Pikosekunden) ausführen können. Licht bewegt sich mit nur 1,5 cm in 50 Pikosekunden. Ein Computer mit dieser Größe und mit der entsprechnenden Verarbeitungsgeschwindigkeit würde schmelzen (Wärmeproduktion).

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 4 Vorteile verteilter Systeme gegenüber isolierten Personalcomputern Gemeinsame Nutzung von Daten Gemeinsame Nutzung von Geräten Kommunikation Flexibilität

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 5 Hardware-Konzepte für Verteilung Bus-basierte Multiprozessorsysteme Schalter-basierte Multiprozessorsysteme Bus-basierte Multicomputersysteme Schalter-basierte Multicomputersysteme

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 6 Software-Konzepte für Verteilung Netzwerkbetriebssysteme und NFS (siehe oben) Echte verteilte Systeme Mehrprozessor-Timesharing-Systeme

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Transparenz Flexibilität Zuverlässigkeit Leistung Skalierbarkeit Zusammenfassung

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Transparenz Ortstransparenz (die Benutzer wissen nicht, wo sich die Betriebsmittel befinden) Migrationstranzparenz (die Betriebsmittel können migrieren, ohne dass sich ihr Name ändert) Replikationstransparenz (die Benutzer wissen nicht, wieviele Kopien existieren) Nebenläufigkeitstransparenz (mehrere Benutzer können automatisch Betriebsmittel gemeinsam benutzen) Parallelitätstranzparenz (Aktivitäten können ohne das Wissen des Benutzers parallel stattfinden)

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Flexibilität Monolithischer Kern Mikrokern Basisdienste des Mikrokernes: Einen Prozeßkommunikationsmechanismus Eine einfache Speicherverwaltung Eine minimale Prozeßverwaltung und ein einfaches Scheduling und Eine einfache I/O-Funktionalität

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Zuverlässigkeit Verfügbarkeit Fehlertoleranz die widersprüchlichen Anforderungen sind beim Entwurf zu beachten

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Leistung Minimale Anforderungen an die Leistung trotz der Merkmale Verschiedene Leistungsmaße können verwendet werden (Benchmarks) Beachtung der Körnungsgröße der Berechnungen Feinkörnige Parallelität Grobkörnige Parallelität

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Skalierbarkeit Für welche Anzahl von Systemen wurde entworfen (200, oder 2 Mio. Rechner?) Soll die Datenhaltung zentral erfolgen? Daraus folgt die Fragestellung, ob zentrale Konzepte wie Zentrale Komponenten Zentrale Tabellen Zentrale Algorithmen Sinnvoll sind. Entstehen dadurch nicht Engpässe?

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Skalierbarkeit Es sollen nur dezentrale Algorithmen mit den folgenden Eigenschaften verwendet werden: Kein Rechner hat die vollständige Information über den Systemzustand Die Rechner treffen nur Entscheidungen auf der Basis lokaler Informationen Der Ausfall eines Rechners terminiert nicht den Algorithmus und Es gibt keine impliziten Annahmen, dass eine globale Uhr existiert

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 8 Kommunikation in Verteilten Systemen Einleitung Schichtenprotokolle ISO / OSI-Referenz-Modell Verbindungsorientierte / verbindungslose Protokolle Die sieben Schichten im Detail Das Client-Server-Modell Ein Beispiel Die Adressierung Blockierende und nicht blockierende Primitive Puffernde und nicht puffernde Primitive Zuverlässige und nicht zuverlässige Primitive Implementierung des Client-Server-Modells

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 9 Client-Server-Modell RPC Wird ergänzt.

Vorlesung: Betriebssysteme © 2002 Prof. Dr. G. Hellberg 1 Vorlesungseinheit 10 Zusammenfassung und Wiederholung Klausurvorbereitung Ausblick