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Betriebssysteme

Mikrokernbasierte Betriebssysteme

Inhalt

Diese Vorlesung behandelt verschiedene Aspekte und Konzepte der Konstruktion und Implementierung von mikrokernbasierten Betriebssystemen. Im ersten Teil führen wir grundlegende Mechanismen ein, die benötigt werden um effizient ein System auf einem Mikrokern zu konstruieren. Im zweiten Teil der Vorlesung stellen wir tatsächliche Systeme aufbauend auf diesen Konzepten vor. Obwohl wir die Mikrokern-Arbeiten der TU Dresden bevorzugt beleuchten, werden auch Alternativen betrachtet.

Vorherige Teilnahme an der Vorlesung zu Mikrokernkonstruktion kann helfen einige Konzepte schneller zu verstehen, ist aber nicht erforderlich. Tatsächlich empfehlen wir, diese Vorlesung hier zuerst zu hören.

Zusätzlich zu dieser Vorlesung bieten wir auch ein Komplexpraktikum, in welchem Gruppen von 2-4 Studenten Teile eines Betriebssystems auf einem L4-Mikrokern bauen. Wir ermutigen Studenten zur Teilnahme an diesem Praktikum.

Die Vorlesung behandelt die folgenden Gebiete:
  • Das TU Dresden Betriebssystem (TUD:OS)
  • Basisdienste, die von der L4-Laufzeitumgebund (L4Re) bereitgestellt werden
  • Verwaltung von Ressourcen und Echtzeit
  • Virtualisierungskonzepte, besonders Para-Virtualisierung von Linux (L4Linux)
  • Konstruktion sicherer Systeme
  • Wiederverwendung von Standardsoftware in einer Mikrokernumgebung

Folien (nur in Englisch)

  1. Einleitung
  2. Inter-Prozess-Kommunikation
  3. Threads
  4. Speicher
  5. Echtzeit
  6. Gerätetreiber
  7. Ressourcenverwaltung
  8. Skalierbarkeit und Heterogenität
  9. Wiederverwendung
  10. Virtualisierung
  11. Sicherheits-Architekturen
  12. Trusted Computing
  13. Operating Systems vs. Fault Tolerance

Übungen

Wir führen zwei Arten von Übungen durch. Praktische Übungen bieten die Möglichkeit direkte Erfahrungen mit in der Vorlesung behandelter Software zu sammeln. Papier-Lese-Übungen trainieren das Lesen wissenschaftlicher Arbeiten ("Papiere") und sollen Diskussionen über Forschungsideen anregen. Inhalte aller Übungen sind prüfungsrelevant.

Praktische Übungen

17. Oktober 2017, Raum APB E069
Einführung
7. November 2017, Raum APB E069
Interprozess-Kommunikation (Lösung)
30. Januar 2018, Raum APB E069
Exception Handling im User Space

Papier-Lesen

In Vorbereitung auf diese Übungen wird verlangt, dass alle Teilnehmer das Papier gelesen haben. Weiterhin sollen mindestens drei Fragen zum Thema des Papiers vorbereitet sein. Diese können nicht verstandene Aspekte oder nicht überzeugende Argumente beinhalten, sowie Ideen, die beim Lesen aufkommen. Von jedem wird erwartet, das Papier während der Übung zusammenfassen zu können und die Fragen zu diskutieren.

21. November 2017
Per Brinch Hansen: "The Nucleus of a Multiprogramming System"
5. Dezember 2017
Galen Hunt: Singularity: Rethinking the Software Stack
19. Dezember 2017
Donald E. Porter et al.: Rethinking the library OS from the top down
23. Januar 2018
Bryan Ford, Mike Hibler, Jay Lepreau, Patrick Tullmann, Godmar Back, Stephen Clawson: Microkernels meet Recursive Virtual Machines
Stand: 2.2.2018, 11:53 Uhr
Autor: Dr.-Ing. Carsten Weinhold

Kontakt
Dr.-Ing.
Carsten Weinhold

Tel.: 463 38056
Fax: 463 38284
E-Mail-Kontaktformular

Regelungen
  • ModuleModule: INF-BAS4, INF-VERT4, DSE-E8
  • Credits6 Leistungspunkte
  • 2/1/0 = 3 SWS
Zeit und Ort

Dieser Kurs wird in diesem Semester nicht angeboten.