Betriebssysteme at Technische Hochschule Köln

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Nenne drei Probleme und deren Lösungswege, die bei wachsenden Segmenten auftreten können.

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  1. Erklären Sie die Vor- und Nachteile zwei verschiedener Strategien für wechselseitigen Ausschluss.

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Was sind die Bestandteile von UNIX und wofür sind sie zuständig?

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Beschreiben Sie die Verfahren zur Deadlock-Vermeidung

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Was ist ein Filedeskriptor und was ein Filepointer? Erläutern Sie die Funktion von beiden kurz und prägnant.
Anschließend öffnen Sie die Datei "HelloWorld.txt" zweimal. Einmal direkt über den Filedeskriptor zum lesen und einmal über den Filepointer zum schreiben.

Wichtig!: Der Dateiname reicht als Pfad aus.

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Nennen Sie jeweils ein Protokoll, das auf den oben vorgestellten Architekturstilen basiert

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Beim Erstellen einer Nachrichtenwarteschlange können Berechtigungen übergeben werden. Welche der 3 Berechtigungen wäre passend, wenn nur der eigene Prozess schreiben und lesen dürfen soll aber alle anderen Prozesse nur Lesen?

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Der Systemaufruf fork() erzeugt eine exakte Kopie des aufrufenden Prozesses. Hinter dem Aufruf von fork() stehen nun die beiden

Prozesse, benennen Sie, um welche beiden es sich handelt.

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Was ist ein Deadlock?

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Warum ist das Textsegment schreibgeschützt?

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Erläutern Sie das Leser-Schreiber-Problem

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Identifizieren Sie die Art des wechselseitigen Ausschlusses im untenstehenden Codeausschnitt.


int a;

//Prozess 1

while(true){

            while(a!=0){

}

            kritischer_bereich_start();

            //Hier geschieht irgendetwas

            a=1;

            kritischer_bereich_ende();

                      

}


//Prozess 2

while(true){

            while(a!=1){

}

            kritischer_bereich_start();

            //Hier geschieht irgendetwas

            a=0;

            kritischer_bereich_ende();

}


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Exemplary flashcards for Betriebssysteme at the Technische Hochschule Köln on StudySmarter:

Betriebssysteme

Nenne drei Probleme und deren Lösungswege, die bei wachsenden Segmenten auftreten können.

Problem: Der Prozess kann in ein Loch hineinwachsen
Lösung: Das Loch kann alloziert werden (Reservierung von Speicher)

Problem: Der Prozess kann an die Grenze eines anderes Prozesses stoßen
Lösung: Der Prozess muss in eine größere Partition verschoben werden oder angrenzende Prozesse müssen ausgelagert werden.

Problem: Prozess kann nicht wachsen
Lösung: Blockierung oder Abbruch des Prozesses

Betriebssysteme

  1. Erklären Sie die Vor- und Nachteile zwei verschiedener Strategien für wechselseitigen Ausschluss.

Aktives Warten:    

Vorteil: keine Vorteile

Nachteile: Prozesse sind immer aktiv und fragen ständig an ob andere Prozesse fertig sind und sie weiter arbeiten dürfen. Dieses sorgt dafür das Rechenleistung für dieses ständige Anfragen verschwendet wird.


Sperren aller Unterbrechungen:

Vorteil: nützlich innerhalb des Kernmodus, da beispielsweise bei der Verwaltung der Liste der rechenbereiten Prozesse alle Änderungen nacheinander ablaufen müssen.

Nachteil:

Kann durch Verwendung bei Benutzerprozessen zum Systemstillstand führen.

Für Multiprozessorsysteme nicht geeignet.


Schlafen und Aufwecken

Vorteil: Prozesse werden blockiert wenn sie warten müssen und verbrauchen somit keinerlei Rechenleistung, weil sie von einem anderen Prozess wieder „aufgeweckt“ und somit aktiviert werden

Nachteil: Kann zu Deadlocks führen, falls die Aktivierung durch einen anderen Prozess vergessen wird.

Betriebssysteme

Was sind die Bestandteile von UNIX und wofür sind sie zuständig?

Kernel:

  • das eigentliche Bestriebssystem
  • Kontrolle des gesamten Systems
  • Beaufsichtigt Scheduling und Anwendungen

Shell:

  • Kommando – Interpreter (dt.Schale)
  • Kommunikationsschnittstelle zwischen Benutzer und System

Utilities:

  • Programme für spezifische Aufgaben (bspw.: Sortieren)
  • Baukastenprinzip

Betriebssysteme

Beschreiben Sie die Verfahren zur Deadlock-Vermeidung

Deadlocks können verhindert werden, indem einer Transaktion bspw. die gesperrten Objekte weggenommen und einer anderen zugeteilt werden. Wird im System auf exklusive Sperren verzichtet, können alle Prozesse die Ressourcen gleichzeitig nutzen. Hier muss die Transaktion zusätzlich auf Datenkonsistenz überprüft werden.
Eine weitere Variante ist die Anordnung der Ausführungsreihenfolge von Transaktionen, abhängig von den benötigten Datenobjekten. Eine parallele Ausführung findet nur statt, wenn die Transaktionen keine gemeinsamen Datenobjekte nutzen. Bei diesem Vorgehen werden vor Transaktionsausführung alle genutzten Objekte benötigt.

Betriebssysteme

Was ist ein Filedeskriptor und was ein Filepointer? Erläutern Sie die Funktion von beiden kurz und prägnant.
Anschließend öffnen Sie die Datei "HelloWorld.txt" zweimal. Einmal direkt über den Filedeskriptor zum lesen und einmal über den Filepointer zum schreiben.

Wichtig!: Der Dateiname reicht als Pfad aus.

Ein Filedeskriptor ist eine kleine nicht negative Zahl zur Benennung einer Datei lokal im Prozess.
Ein Filepointer oder FILE* zeigt auf eine Struktur welche den Filedskriptor enthält diesen aber um Buffering und andere nützliche Features erweitert.


Filedeskriptor:
int fd = open("HelloWorld.txt", O_RDONLY);

Filepointer:
File *fp = fopen("HelloWorld.txt", "w");

Betriebssysteme

Nennen Sie jeweils ein Protokoll, das auf den oben vorgestellten Architekturstilen basiert

Geschichtete Architekturstil: TCP
Ereignisbasierter Architekturstil: MQTT

Betriebssysteme

Beim Erstellen einer Nachrichtenwarteschlange können Berechtigungen übergeben werden. Welche der 3 Berechtigungen wäre passend, wenn nur der eigene Prozess schreiben und lesen dürfen soll aber alle anderen Prozesse nur Lesen?

0644

Betriebssysteme

Der Systemaufruf fork() erzeugt eine exakte Kopie des aufrufenden Prozesses. Hinter dem Aufruf von fork() stehen nun die beiden

Prozesse, benennen Sie, um welche beiden es sich handelt.

Vaterprozess -> der Prozess, der fork() aufruft

Kindprozess -> der neu erzeugte Prozess mit neuer Prozess-ID

Betriebssysteme

Was ist ein Deadlock?

Eine Menge von Prozessen befindet sich in einem Deadlock-Zustand, wenn jeder Prozess der Menge auf ein Ereignis wartet, das nur ein anderer Prozess aus der Menge auslösen kann.

Sie verursachen einen Stillstand in der Verarbeitung von mindestens zwei gegenseitig abhängigen Prozessen bzw. Transaktionen. Die Abhängigkeit entsteht dadurch, dass die Transaktion auf eine Freigabe exklusiv gesperrter Datenobjekte warten.

Betriebssysteme

Warum ist das Textsegment schreibgeschützt?

Der Programmcode im Textsegment kann von mehreren Programmen gleichzeitig verwendet werden (Shared Libraries). Wenn der Code dynamisch änderbar wäre, würde dies auch andere Prozesse, die sich das Textsegment teilen, betreffen. So würden Fehler im jeweiligen Programm entstehen.

Betriebssysteme

Erläutern Sie das Leser-Schreiber-Problem

Es gibt zwei Arten von Prozessen, den Leser und den Schreiber. Der Prozess des Schreibers muss warten, solange gelesen wird und kann erst schreiben, wenn kein Interesse mehr vom Leser besteht. Leser und Schreiber wollen gemeinsam einen kritischen Abschnitt betreten, hierbei müssen folgende Bedingungen beachtet und eingehalten werden. In einem kritischen Abschnitt dürfen sich die Leser und Schreiber gemeinsam nur abwechselnd aufhalten. Es dürfen beliebig viele Leser, aber nicht beliebig viele Schreiber sich zur selben Zeit in dem kritischen Abschnitt aufhalten.

Betriebssysteme

Identifizieren Sie die Art des wechselseitigen Ausschlusses im untenstehenden Codeausschnitt.


int a;

//Prozess 1

while(true){

            while(a!=0){

}

            kritischer_bereich_start();

            //Hier geschieht irgendetwas

            a=1;

            kritischer_bereich_ende();

                      

}


//Prozess 2

while(true){

            while(a!=1){

}

            kritischer_bereich_start();

            //Hier geschieht irgendetwas

            a=0;

            kritischer_bereich_ende();

}


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