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Vorlesung: 1 Betriebssysteme IV 2003 Prof. Dr. G. Hellberg Studiengang Informatik FHDW Vorlesung: Betriebssysteme IV 2. Quartal 2003

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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

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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

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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).

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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

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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

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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

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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