Vorlesung: 1 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg Studiengang Informatik FHDW Vorlesung:...
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Vorlesung: 1 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg Studiengang Informatik FHDW Studiengang Informatik FHDW Vorlesung: Betriebssysteme IV 2. Quartal 2003
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Folie 1
Vorlesung: 1 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Studiengang Informatik FHDW Vorlesung: Betriebssysteme IV 2.
Quartal 2003
Folie 2
Vorlesung: 2 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
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.
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Vorlesung: 3 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G.
HellbergGliederung Wiederholung Betriebssysteme I - III Motivation
Kommunikation in verteilten Systemen Einstieg: Problemstellung
Rechte Berechtigungen anhand einer praktischen Implementation
ISO/OSI-Referenzmodell Vergleich diverser Protokollstacks
(TCP/IP...) Einfhrung Netzwerkkomponenten und -technologien
Namensdienste (globale) Verzeichnisdienste (NDS, AD, iPlanet)
Problemstellungen in verteilten Systemen Einfhrung in
Netzwerkdienste Ausblick
Folie 4
Vorlesung: 4 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 1 Motivation :-) Was erwarten Sie von diesem
Vorlesungs-Quartal? Zentrale Fragestellungen: Was ist der zentrale
Unterschied von Betriebssystemen zu Verteilten Systemen? Warum
werden Verteilte Systeme entwickelt? Welche Problemstellungen sind
zu erwarten? Welche Lsungsanstze existieren? An welchen Stellen
haben Sie bereits Berhrung mit Verteilten Systemen gehabt?
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Vorlesung: 5 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 1 Wiederholung Allgemeine Begriffsdefinitionen
Enwicklung der Betriebssysteme und Netzwerke Konzepte fr Netzwerke
und Verteilte Systeme Mainframes und Terminals Netzwerke
Thin-Client-Architektur Problemstellungen Ausblick und
Motivation
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Vorlesung: 6 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 2 Prozesskommunikation ber Rechnergrenzen hinweg
Grundstzliches Protokolle / Protokollstacks (allgemein)
ISO/OSI-Referenzmodell TCP/IP Vergleich mit anderen Protokollstacks
Netzwerkhardware (berblick) Umsetzung bei den aktuellen BS in der
Praxis
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Vorlesung: 7 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 3 Fortgeschrittene Prozesskommunikation berblick
Einfhrung in die Mglichkeiten verteilter Systeme am Beispiel von
LANs Datenbertragung Netzwerkdienste Tools und Programme
Praxis-Beispiel 1: DHCP Praxis-Beispiel 2: NFS
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Vorlesung: 8 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 4 Einfhrung in Verteilte Systeme Historie und
Zielsetzungen Vorteile Verteilter Systeme Nachteile Verteilter
Systeme
Folie 9
Vorlesung: 9 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 4 Groschs Gesetz: Die Rechenleistung eines
Prozessors ist proportional zum Quadrat des Preises (doppelt so
hohe Kosten bei vierfacher Rechenleistung). Heute ganz andere
technische Entwicklungen
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Vorlesung: 10 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 4 Vorteile verteilter Systeme gegenber zentralen
Systemen Wirtschaftlichkeit Geschwindigkeit Verteiltheit
Zuverlssigkeit Erweiterbarkeit
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Vorlesung: 11 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 4 Leistung / Geschwindigkeit Eine Menge von
Mikroprozessoren bietet ein besseres Preis- / Leistungsverhltnis
als ein einzelner Grorechner Mit der derzeitigen Technologie knnte
man ein System aus 1000 modernen Prozessoren bauen, die jeweils 20
Mips besitzen Daraus ergbe sich eine Gesamtleistung von 20.000
Mips. Demgegenber mte ein einzelner Prozessor eine Instruktion in
0,05 Nanosekunden (50 Pikosekunden) ausfhren knnen. Licht bewegt
sich mit nur 1,5 cm in 50 Pikosekunden. Ein Computer mit dieser Gre
und mit der entsprechnenden Verarbeitungsgeschwindigkeit wrde
schmelzen (Wrmeproduktion).
Folie 12
Vorlesung: 12 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 4 Vorteile verteilter Systeme gegenber isolierten
Personalcomputern Gemeinsame Nutzung von Daten Gemeinsame Nutzung
von Gerten Kommunikation Flexibilitt
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Vorlesung: 13 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 5 Hardware-Konzepte fr Verteilung Bus-basierte
Multiprozessorsysteme Schalter-basierte Multiprozessorsysteme
Bus-basierte Multicomputersysteme Schalter-basierte
Multicomputersysteme
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Vorlesung: 14 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 6 Software-Konzepte fr Verteilung
Netzwerkbetriebssysteme und NFS (siehe oben) Echte verteilte
Systeme Mehrprozessor-Timesharing-Systeme
Folie 15
Vorlesung: 15 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Transparenz Flexibilitt
Zuverlssigkeit Leistung Skalierbarkeit Zusammenfassung
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Vorlesung: 16 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Transparenz
Ortstransparenz (die Benutzer wissen nicht, wo sich die
Betriebsmittel befinden) Migrationstranzparenz (die Betriebsmittel
knnen migrieren, ohne dass sich ihr Name ndert)
Replikationstransparenz (die Benutzer wissen nicht, wieviele Kopien
existieren) Nebenlufigkeitstransparenz (mehrere Benutzer knnen
automatisch Betriebsmittel gemeinsam benutzen)
Parallelittstranzparenz (Aktivitten knnen ohne das Wissen des
Benutzers parallel stattfinden)
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Vorlesung: 17 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Flexibilitt
Monolithischer Kern Mikrokern Basisdienste des Mikrokernes: Einen
Prozekommunikationsmechanismus Eine einfache Speicherverwaltung
Eine minimale Prozeverwaltung und ein einfaches Scheduling und Eine
einfache I/O-Funktionalitt
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Vorlesung: 18 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Zuverlssigkeit
Verfgbarkeit Fehlertoleranz die widersprchlichen Anforderungen sind
beim Entwurf zu beachten
Folie 19
Vorlesung: 19 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Leistung Minimale
Anforderungen an die Leistung trotz der Merkmale Verschiedene
Leistungsmae knnen verwendet werden (Benchmarks) Beachtung der
Krnungsgre der Berechnungen Feinkrnige Parallelitt Grobkrnige
Parallelitt
Folie 20
Vorlesung: 20 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Skalierbarkeit Fr welche
Anzahl von Systemen wurde entworfen (200, 200.000 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 Engpsse?
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Vorlesung: 21 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 7 Entwurfsentscheidungen Skalierbarkeit Es sollen
nur dezentrale Algorithmen mit den folgenden Eigenschaften
verwendet werden: Kein Rechner hat die vollstndige Information ber
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
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Vorlesung: 22 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
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 Zuverlssige und nicht
zuverlssige Primitive Implementierung des
Client-Server-Modells
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Vorlesung: 23 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 9 Client-Server-Modell RPC Wird ergnzt.
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Vorlesung: 24 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg
Vorlesungseinheit 10 Zusammenfassung und Wiederholung
Klausurvorbereitung Ausblick
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Vorlesung: 25 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. HellbergENDE
Fragen?
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Vorlesung: 26 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G.
HellbergGliederung Tannenbaum, Andrew, Moderne Betriebssysteme M.
Weber, Foliensatz Universitt Ulm Microsoft Whitepapers