SISTEMI OPERATIVI E LABORATORIO (Indirizzo Sistemi e Reti) 20 luglio 2006 ESERCIZI RELATIVI ALLA PARTE DI TEORIA DEL CORSO

Transcript

1 SISTEMI OPERATIVI E LABORATORIO (Indirizzo Sistemi e Reti) 20 luglio 2006 Cognome: Nome: Matricola: Scelgo di svolgere: [ ] la parte relativa alla teoria. [ ] la parte relativa al laboratorio UNIX Ricordate che non potete usare calcolatrici o appunti. Siate sintetici nelle vostre risposte, anche quando è richiesto di motivarle, sono sufficienti poche righe per rispondere correttamente. ESERCIZI RELATIVI ALLA PARTE DI TEORIA DEL CORSO ESERCIZIO 1 (9 punti) a) Si consideri il problema dei produttori e consumatori, con buffer limitato ad m elementi, dove i codici del generico produttore e del generico consumatore sono i seguenti: semafori necessari con relativo valore di inizializzazione: semaphore mutex = 1; semaphore full = 0; semaphore empty = m; consumatore repeat wait(full) wait(mutex) <preleva dato dal buffer> <consuma dato> signal(mutex) signal(empty) forever produttore repeat wait(empty) wait(mutex) <produci dato> <inserisci dato nel buffer> signal(mutex) signal(full) forever Inserite le opportune operazioni di wait e signal necessarie per il corretto funzionamento del sistema, indicando anche i semafori necessari ed il loro valore di inizializzazione. b) Si supponga che, durante l esecuzione dei processi dei produttori e dei consumatori, in un dato momento il buffer sia pieno. Su quale semaforo si sospenderà un eventuale produttore che cerchi di entrare in sezione critica? (motivate la vostra risposta) Sul semaforo contatore empty, che ha valore 0 proprio ad indicare che non ci sono slot liberi nel buffer. 1

2 c) Che cos è una sezione critica di un processo? Una porzione di codice del processo in cui vengono accedute delle variabili condivise con altri processi e che deve essere eseguita senza intrecciarsi con i codici degli altri processi che accedono le stesse variabili. d) Quali sono le proprietà che deve garantire una corretta soluzione al problema della sezione critica? Progresso, attesa limitata e mutua esclusione. e) Descrivete brevemente i 3 problemi che si possono presentare a causa di una implementazione non corretta del problema della sezione critica. Deadlock: una situazione in cui n (>1) processi sono fermi in attesa che si verifichi un evento che può essere provocato solo da un altro degli n processi. Starvation: una situazione in cui un processo non riesce mai ad entrare in sezione critica per poter proseguire la propria computazione. Assenza di mutua esclusione: due o più processi contemporaneamente in sezione critica. f) Quale altra proprietà è auspicabile in una soluzione al problema della sezione critica? Che eviti il busy waiting. ESERCIZIO 2 (9 punti) ) Quattro processi arrivano al tempo indicato e consumano la quantità di CPU indicata nella tabella sottostante) Processo T. di arrivo Burst P1 0 9 P2 1 6 P3 1 5 P Calcolare il turnaround medio e il waiting time medio per i processi nel caso dell algoritmo di scheduling SJF preemtpive (shortest remaining time first). Turnaround medio: (0).P1 (1). P3.(6).P2.(12).P4.(15).P1 (23) P1 = 23; P2 = 11; P3 = 5; P4 = 4; 43/4 = 10,75 Waiting time medio: (basta ricordarsi di sottrarre al turnaround di ogni processo, la durata del suo burst): P1 = 14; P2 = 5; P3 = 0; P4 = 1; 20/4 = 5 b) Se ricalcolassimo il waiting time medio per un algoritmo di scheduling SJF non preeptive, otterremmo probabilmente un valore uguale, maggiore o minore del valore ottenuto al punto a)? maggiore. 2

3 c) SJF premptive potrebbe essere usato in un sistema time sharing? E SJF non preemptive? (motivate la vostra risposta) No, in entrambi i casi, perché non garantiscono assenza di starvation. Infatti, potrebbero arrivare in coda di ready sempre nuovi processi con un CPU time inferiore a processi già in coda e in attesa di essere schedulati. d) Qual è il più grave problema che può avere un algoritmo di scheduling a priorità, e come si risolve? La possibilità di starvation (come nel caso della risposta c). Con un meccanismo di aging. e) Quale algoritmo di scheduling è più adatto per un sistema time sharing, e per quali ragioni? Il round robin, perché garantisce l assenza di starvation (come del resto FIFO) ma anche un tempo di risposta migliore di altri algoritmi di scheduling (ad esempio SJF). f) Riportate il diagramma di stato della vita di un processo. Vedere il lucido della sezione ESERCIZIO 3 (9 punti) Descrivete brevemente i vantaggi e gli svantaggi dei tre metodi fondamentali di allocazione dei file su disco. Vedere i lucidi della sezione 12.2 b) Nel caso di file acceduti solo in maniera sequenziale, qual e il metodo di allocazione migliore (giustificate la vostra risposta)? L allocazione concatenata, poiché non soffre del problema della frammentazione esterna dell allocazione contigua, e ha un overhead inferiore all allocazione indicizzata. c) Perché si usa la FAT, e qual è lo svantaggio principale derivante dal suo uso? Per risolvere i problemi di inefficienza dell allocazione concatenata (vedere i lucidi e seguenti). Deve però essere tenuta sempre in MP, sottraendo spazio ai processi. d) Quanto è grande la FAT di un disco da 16 Gigabyte, con blocchi da 1 Kbyte (Ricordate che 2 30 =1 Gigabyte. Esplicitate i calcoli, specificando eventuali assunzioni che fate)? Nel disco ci sono in tutto 2 34 /2 10 = 2 24 blocchi. Per indirizzare un blocco sono necessari quindi 24 bit, o 3 byte. Poiché la FAT contiene una entry per ciascun blocco, e ogni entry contiene il numero di un blocco, la FAT occupa 3 * 2 24 byte = 48 Mega byte. e) che cosa sono il pathname assoluto e relativo di un file? 3

4 Pathname assoluto: il percorso che bisogna compiere a partire dalla radice del file system per raggiungere il file. Pathname relativo: il percorso che bisogna compiere a partire dalla directory corrente per raggiungere il file f) Un file A è contenuto in una certa cartella di un generico file system. Quanti path name assoluti diversi, e quanti pathname relativi diversi sono associati ad A (non considerate la presenza di eventuali link all interno del file system)? Un solo pathname assoluto e un numero di pathname relativi pari al numero di cartelle diverse presenti nel file system stesso. ESERCIZI RELATIVI AL LABORATORIO UNIX (il punteggio conseguito farà media con quello ottenuto nella parte di teoria) ESERCIZIO 4 (9 punti) (a) Indicate il contenuto di uno script shell (che chiameremo estrai) che, ricevuto in input il nome di un file di testo esistente (che chiameremo infile), e il nome di un nuovo file (che chiameremo outfile), inserisce in outfile la prima e l ultima riga di infile in ordine invertito. Lo script shell può utilizzare al massimo 2 file temporanei, che però devono essere rimossi dallo script shell quando non servono più. Ad esempio se il contenuto di un file pippo è il seguente: pippo: valeria aldo roberta bruno sandro paola la chiamata di: $>estrai pippo pluto produce il seguente file pluto: pluto: paola valeria estrai: head -1 $1 > primo tail -1 $1 > ultimo cat ultimo primo > pluto rm primo ultimo 4

5 b) Modificate lo script shell in modo da non usare file temporanei estrai: tail -1 $1 > $2 head -1 $1 >> $2 c) rendete estrai eseguibile dal proprietario e dal suo gruppo. Inoltre, il file non deve essere scrivibile o eseguibile dagli altri utenti del sistema. chmod ug+x estrai chmod o-xw estrai d) Che comando si può usare per fare in modo che il comando estrai rimanga in memoria RAM pronto per essere lanciato (ossia per migliorare lo start-up di estrai) anche dopo la sua terminazione (dovuta ad una precedente chiamata)? Chmod +t estrai e) che comando dobbiamo dare per spostare (attenzione, non per copiare) estrai nella directory che sta due livelli sopra a quella corrente? )(ossia, se estrai è contenuto in dir1 la current directory dir1 è contenuta in dir2 e dir2 è contenuta in dir3, vogliamo spostare estrai in dir3). mv estrai../.. ESERCIZIO 5 (9 punti) a) A partire dallo scheletro di programma C riportato qui sotto, scrivete un programma C che si comporta come segue: 1. Il programma riceve in input due argomenti di tipo stringa (cioè verrà chiamato con: myprog stringa1 stringa2). 2. Il programma si forka producendo due figli che chiameremo rispettivamente figlio_1 e figlio_2. 3. Figlio_1 esegue una funzione predefinita myfunction1 passando alla funzione, come argomento, il primo argomento passato in input a myprog. Alla terminazione di myfunction1, figlio_1 termina. 4. Figlio_2 esegue una funzione predefinita myfunction2 passando alla funzione, come argomento, il secondo argomento passato in input a myprog. Alla terminazione di myfunction2, figlio_2 termina. 5. Il processo padre si mette in attesa della terminazione di un figlio (che potrebbe essere, indifferentemente, figlio_1 o figlio_2, poiché questo dipende della durata delle funzioni chiamate dai due processi figli). Quando un figlio è terminato, padre uccide l altro figlio e termina. 5

6 #include <stdio.h> #include <signal.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> int myfunction1(char *arg) {/* codice della funzione myfunction1 non ulteriormente specificato */} int myfunction2(char *arg) {/* codice della funzione myfunction2 non ulteriormente specificato*/} main(int argc, char **argv) { int p1, p2, terminated; p1 = fork(); if ( p1 == 0) { myfunction1(argv[1]); exit(0); } p2 = fork(); if ( p2 == 0) { myfunction2(argv[2]); exit(0); } terminated = wait(0); if (terminated == p1) kill(p2, SIGKILL); else kill(p1, SIGKILL); } b) se il codice di myfunction1 e myfunction2 fosse contenuto in due file eseguibili separati, richiamati da figlio_1 e figlio_2 mediante delle opportune execl, il programma che avete scritto funzionerebbe ancora? (Motivate la vostra risposta) Si, le exit(0) dei due figli non sarebbero più eseguite, ma i due processi figli terminerebbero normalmente e il padre uscirebbe comunque dalla wait. c) Myfunction1 restituisce un qualche valore intero che dipende dall elaborazione dell argomento passatogli in input. In quali modi sarebbe possibile rendere disponibile questo valore intero a padre? (motivate la vostra risposta). 6

7 I processi padre e figlio_1 hanno spazi di indirizzamento separati, per cui possono scambiarsi informazioni solo attraverso un file, una pipe, una coda di messaggi o un segmento di memoria condivisa. ESERCIZIO 6 (9 punti) a) viene eseguito il comando mkdir newdir. Qual è il valore del link counter dell i-node associato a newdir (spiegate la vostra risposta)? 2. Uno per il nome newdir contenuto nella parent directory, e uno per l alias. contenuto nella stessa newdir. b) Che cosa ci dice, in generale, il valore del link counter di una directory (ad esempio, cosa deduciamo dal fatto che il link counter vale N)? Quante sottodirectory contiene (se il link counter vale N, la directory contiene N-2 sottodirectory). c) Supponete che in newdir venga creato un file di testo pippo. Cosa accade del link counter di newdir? Nulla. d) Il link counter di pippo vale 1. Vengono eseguiti, in sequenza, i comandi: ln pippo newfile // si ricorda che ln è il comando per creare un nuovo hard link cp newfile pluto Qual è ora il valore del link counter di pluto? (giustificate la vostra risposta). 1. Infatti, pluto è un nuovo file che contiene una copia del contenuto del file pippo (o newfile), e quindi viene creato con il link counter a 1. e) un sistema Unix adotta blocchi dell hard disk da 512 byte, mentre il numero di un blocco è scritto in un puntatore da 4 byte. Qual è la dimensione massima di un file memorizzabile in questo sistema, seconda la normale allocazione gerarchica indicizzata usata da unix (è sufficiente riportare la formula, non il risultato finale)? (512 * 10) + (512 * 128) + (512* ) + (512* ) byte f) qual è il numero massimo di blocco che può indirizzare un puntatore del sistema (è sufficiente riportare la formula usata per calcolare il numero)?