Содержание курса

Навигация

• Homepage
• Содержание курса
• Лабораторные работы
• Курсовые работы
• Билеты к зачёту

Неделя 1 (09.02.2017)

Лекция: введение

• мотивация
  • зачем нужны ОС
    • унификация работы с железом
    • разделение ресурсов
  • зачем нужно понимать, как работают ОС
    • абстракции протекают
• модель ядра
  • системные вызовы
  • процесс с точки зрения ядра
  • процессы в CPS-представлении
  • обработка системных вызовов ядром
  • fork, exec
  • блокирующие системные вызовы

Практика

Архив того, что происходило на паре: [zip]

• иллюстрация системных вызовов
  • strace
  • strace привычный hello
    • в панике убегаем
    • виновата стандартная библиотека
  • strace hello без библиотеки
  • ещё раз с библиотекой, но теперь не убегаем
• библиотеки
  • единицы трансляции
  • объектные файлы
  • статические, динамические
    • собираем статическую .o
    • собираем динамическую
      • rpath
      • LD_LIBRARY_PATH
• сборка (make)
  • зачем
  • граф зависимостей
    • вершины-файлы
    • .PHONY:
  • синтаксис
    • переменные
    • метапеременные

Неделя 2 (16.02.2017)

Лекция

• разделение памяти между процессами
  • виртуальная память vs физическая память
  • адресное пространство
  • страничная адресация
  • swap
  • примитивная аллокация памяти
• процесс
  • контекст
    • MMU
    • регистры
  • информация: uid, pwd, etc.
• файловая система
  • mount namespaces
  • mount, umount
  • inode
  • файловые дескрипторы
  • таблица файловых дескрипторов
  • open, close
  • chroot
  • dup, dup2
  • права доступа
    • RWX пользователь/группа/остальные
    • sticky bit, setuid, setgid
  • chmod, chown

Практика

• bash
  • презентация
  • Что читать: ABSG

Неделя 3 (02.03.2017)

Лекция

• дерево процессов
  • pid, ppid
  • process namespaces
  • zombie processes
  • wait, waitpid
  • fork bomb
  • fork vs. clone
  • threads
• пользователи
  • uid
  • setuid
  • real/effective uid

Практика

• bash

Неделя 4 (16.03.2017)

Лекция

• IPC
  • pipe, FIFO
  • shared memory
    • memory-mapped files
    • shared anonymous memory
    • shm_open
  • signals
    • standard signals
      • sigkill
      • sigstop/sigcont
      • sigint
      • sigterm
      • signal handlers, sigaction
    • realtime signals
  • other IPC methods

Практика

• код с пайпами
• cmake basics

Неделя 5 (23.03.2017)

Лекция

• Job control
• Группы процессов
  • Создание группы
  • foreground и background группы
  • Группы-сироты
• Сессии
  • Controlling terminal
• Демонизация
• RTFM
  • TLPI, глава 34
  • setsid(2), setpgid(2), tcsetpgrp(3)

Практика

• cmake

Неделя 6 (30.03.2017)

Лекция

• Терминалы
  • История
  • UART
  • Line discipline
  • Драйвер TTY
• Псевдотерминалы
  • Зачем
    • ssh
    • screen/tmux
    • xterm и компания
  • slave/master
  • posix_openpt(3), grantpt(3), unlockpt(3), ptsname(3)
• Состояния процессов
• Сигналы
• RTFM
  • The TTY demystified
  • LDD3, глава 18
  • TLPI, главы 37, 62, 64
  • termios(3)

Практика

• signals API
• gdb basics
• архив с кодом

Неделя 7 (06.04.2017)

Лекция

• Сокеты
  • Семейство
    • AF_UNIX, AF_INET, AF_INET6
  • Тип
    • SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM, SOCK_SEQPACKET
    • SOCK_RAW
  • Создание
    • socket, bind, listen, accept
    • socket, connect
  • Примеры: SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM
• Сеть
  • Модель OSI
  • Почему протоколов стек?
  • Коммутация
    • Канальная
    • Пакетная
      • MTU
  • Протоколы
    • IP
    • UDP
    • TCP
    • ICMP
    • DNS

Практика

• Терминалы и сокеты
• Отладка

Неделя 8 (13.04.2017)

Лекция

• Мультиплексирование ввода-вывода
  • Неблокирующий ввод-вывод
    • fcntl(2)
  • fork на каждого клиента
  • select(2)
  • poll(2)
  • epoll(7)
  • Level-triggered и edge-triggered методы
  • Неблокирующий accept-сокет
  • Сигналы
    • self-pipe trick
    • pselect, ppoll, epoll_pwait
  • O_ASYNC
    • Версия на realtime-сигналах

Практика

• Примеры кода про ввод-вывод
• Примеры кода про capabilities
• capabilities(7)
  • Сравнение с RUID/EUID
  • permitted/inheritable/effective set у процесса/файла
  • setcap(8)/getcap(8)
  • libcap(3)

Неделя 9 (20.04.2017)

Лекция

• откуда берется первый код
• system firmware
  • BIOS
  • EFI
• загрузчик
  • MBR
  • GRUB
  • chainloading
  • multiboot
• загрузка ядра
  • настройка CPU
  • initrd/initramfs
  • pivot_root

Практика

• init
• Лицензии

Неделя 10 (27.04.2017)

Лекция

• объектный файл
  • symbol table
  • relocation table
• статическая линковка
• динамическая линковка/загрузка
  • проблемы наивной реализации
  • PIC
  • GOT/PLT
  • глобальные переменные на x86_32
  • LD_PRELOAD
  • ленивая загрузка

Практика

• Переполнение буфера (+ файлы)

Неделя 11 (04.05.2017)

Лекция

• Кольца защиты
  • Userspace (3)
  • Kernelspace (2--0)
  • Hypervisor (-1)
  • SMM (-2)
  • AMT (-3)
• Прерывания
  • Real vs Protected mode
  • PF, GPF, DF, ...
  • Таймер, клавиатура, ...
  • Triple Fault
• Реализация системных вызовов
  • int
  • sysenter/sysexit, syscall/sysret
  • ud2
  • vdso
• Paging
  • Page Table/Page Directory/PDPT/PML4
  • Physical Address Extension
  • Большие страницы
  • Биты
    • Accessed, RW, Present, Dirty, ...
  • TLB
• Трюки с Page Fault
  • swap
  • memory overcommit
    • OOM-killer
  • Memory-mapped files

Неделя 12 (11.05.2017)

Лекция

• malloc/free vs mmap/munmap
• sbrk и карта памяти процесса
• SLAB для данных одного размера
• Free List Allocator
  • Улучшение времени поиска
  • first-fit vs best-fit
  • Фрагментация
    • Склеивание (coalescing)
• Композиция нескольких аллокаторов для разных размеров
  • Чей free вызывать?
• Hoard Allocator
  • Превращение любого аллокатора в многопоточный
  • False sharing
  • (*) Реализация Thread-local storage
• VMA
  • Реализация аналогично free list allocator