Notas de Aula - MAC 211 - Laboratório de Programação

Aula 9 - 23/3/2010

Noções Básicas de Sistemas Operacionais

• SO é o administrador do computador, ele gerencia os recursos de Hardware
• Hierarquia de Armazenamento
• registradores
• memória cache
• memória principal
• disco magnético
• disco óptico
• fitas magnéticas
• Esquemas dos SOs modernos
• núcleo monolítico
• micronúcleo
• Figura 2.4 e 2.5 do Elmasri
• Camadas
• Hardware
• Núcleo (Kernel)
• Bibliotecas de tempo de execução (runtime libraries)
• programas executáveis
• serviços do SO (servidor de impressora, servidor de http), daemons
• programas dos usuários
• controladores de dispositivos de E/S device drivers (quase sempre, ligado ao núcleo)
• processos
• modo privilegiado ou supervisor (núcleo) vs. modo usuário (nível do usuário, user-level)
• Características de SOs
• multi-tarefa, multi-usuário (time-sharing)
• sistemas de código-aberto vs. código fechado
• software livre vs. software restrito
• Funções de um SO
• execução de programas
• escalonamento
• operações de E/S
• manipulação do sistema de arquivos
• comunicação inter-processos (dentro de uma mesma máquina ou não)
• proteção
• detecção de erros
• alocação de recursos
• contabilidade

Bibliotecas estáticas vs. bibliotecas dinâmicas

• Bibliotecas dinâmica é um conceito inventado pela Sun e incorporado no SunOS pela primeira vez no início da década de 1990.
• Bibliotecas estáticas:
• o compilador acrescenta ao executável final o código das funções da biblioteca que o programa utiliza
• Bibliotecas dinâmicas:
• as bibliotecas são ligadas ao executável em tempo de execução; 
• compilada como código independente de posição PIC (Position Independent Code)
• .dll no Windows, .so no UNIX
• há duas opções
1. carga na inicialização: ao carregar o programa, já carrega todas as bibliotecas dinâmicas
2. carga preguiçosa: apenas carrega a biblioteca quando ela for necessária (é a mais comum)
• Vantagens de bibliotecas dinâmicas:
• Com bibliotecas estáticas o tamanho do arquivo executável fica bem maior
• Com bibliotecas estáticas, o código da biblioteca é adicionado ao executável mesmo que em tempo de execução ele não seja utilizado
• Bibs dinâmicas são compartilhadas entre os vários programas que as usam (tanto na memória quanto no disco)
• Acertos (bug fixes) nas bibliotecas são aproveitados pelos programas antigos
• Menor uso de memória na máquina como um todo (imagine se libc fosse estática)
• É possível acrescentar novas funcionalidades sem mexer no programa principal (p.ex., novos itens num menu)
• Permite você fazer interposição de código
• Vantagens de bibliotecas estáticas:
• Com bibliotecas estáticas, a versão das bibliotecas é fixa, portanto, não há o perigo de incompatibilidade de versões
• Todas as bibliotecas estão dentro do executável portanto não há o risco de não se localizar uma biblioteca em tempo de execução
• Mudanças no comportamento das bibliotecas novas não afetam a corretude dos programas antigos
• busque na Web DLL hell
• A carga de um programa com bibliotecas dinâmicas é mais lenta
• Hoje em dia, bibliotecas dinâmicas é o padrão na maioria dos sistemas
• -shared opção do gcc para gerar bibliotecas dinâmicas
• -static no gcc, força a ligação com bibliotecas estáticas ao invés de bibliotecas dinâmicas
• Variáveis de ambiente:
• LD_PRELOAD - lista de bibliotecas a serem carregadas antes de todas as outras
• LD_BIND_NOW - faz as bibliotecas dinâmicas serem carregadas de uma vez no início (caso contrário, o padrão é carga sob demanda, i.e., lazy binding).
• LD_LIBRARY_PATH - indica de onde pegar as bibliotecas dinâmicas
• o comando ldd mostra as bibliotecas dinâmicas que serão carregadas para um executável num determinado contexto.
• Mais informações:
• man ld e man ldd
• artigo interessante no contexto do Solaris: Which is better, static or dynamic linking?
• bom tutorial sobre como criar bibliotecas e outros assuntos relacionados: Static, Shared Dynamic and Loadable Linux Libraries

• Próxima aula: shells (e.g. bash)