SISTEMI OPERATIVI E LABORATORIO (Indirizzo Sistemi e Reti) 19 luglio 2004

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1 SISTEMI OPERATIVI E LABORATORIO (Indirizzo Sistemi e Reti) 19 luglio 2004 ESERCIZI RELATIVI AL LABORATORIO UNIX ESERCIZIO 1 (9 punti) (a) Considerate un File System Unix la cui radice (root) contiene un file regolare di nome pippo. Supponete di essere attualmente posizionati nella directory root ( current directory = / ). Riportate la sequenza di comandi necessari per creare all interno della root una sottodirectory firstdir, e poi all interno di first-dir una sottodirectory second-dir. Infine il comando per spostarsi dentro second-dir usando un path-name assoluto. $> mkdir first-dir $> cd first-dir $> mkdir second-dir $> cd /first-dir/second-dir b) Qual è in questo momento il valore dei link-counter di first-dir e di second-dir? first-dir: 3; second-dir: 2 c) Dovete copiare nella directory corrente (ossia second-dir) il file pippo contenuto nella root, cambiandogli però il nome in pluto. Riportate il comando Unix necessario, sia nel caso in cui, per il file pippo, si voglia usare un pathname assoluto, e sia nel caso in cui per pippo si voglia usare un pathname relativo. Per specificare la directory di destinazione (ossia second-dir) usate un pathname relativo. $> cp /pippo./pluto relativo $> cp../../pippo./pluto assoluto (al posto di./pluto si può anche semplicemente usare pluto). d) Si supponga che pluto sia un file eseguibile e che sia stato lanciato in foreground. Riportate la sequenza di comandi necessari per far proseguire l esecuzione del processo in background. CTRL-Z bg e) Se si volesse visualizzare l elenco di tutti i processi che stanno girando in background e si volesse poi far ritornare il processo associato a pluto in foreground, che comandi dovremmo usare? jobs fg

2 f) Riportate la combinazione di comandi Unix che si può usare per visualizzare il terzultimo processo presente nel sistema diverso da pluto, secondo il normale ordinamento prodotto dal comando che permette di visualizzare tutti i processi presenti nel sistema. Non usate file temporanei. (Assumente per semplicità che non esistano processi diversi da pluto il cui nome contenga come sottostringa pluto). Ad esempio, se l elenco dei processi presenti nel sistema è il seguente: 3958 pts/28 S 0:00 netscape 6854 pts/29 S 0:00 -csh 6873 pts/29 S 0:00 pluto 6878 pts/29 S 0:01 netscape 245 pts/30 S 0:00 -csh pts/31 S 0:00 pluto 3963 pts/28 S 0:01 pine pts/32 S 0:00 pluto il comando richiesto deve restituire la quintultima riga, (cioé la terzultima escludendo quelle associate al processo pluto) ossia: 6878 pts/29 S 0:01 netscape ps agx grep v pluto tail 3 head -1 ESERCIZIO 2 (9 punti) Questo esercizio fa ancora riferimento a quanto richiesto all esercizio precedente. Supponete che tutti i comandi indicati nelle domande possano essere correttamente eseguiti a) Disegnate la struttura interna di second-dir dopo che in essa è stato copiato il file pluto. Usate il rettangolo riportato qui sotto, scegliendo dei valori plausibili per l inode pluto b) Nella directory second-dir viene dato il comando ln pluto topolino. Disegnate la nuova struttura interna di second-dir. Che valori può assumere il link counter dell inode di topolino? pluto 40 topolino

3 Link-counter dell inode 40 >= 2 c) Riportate il comando Unix necessario per rimuovere pluto dalla directory second-dir. Disegnate la struttura interna della directory dopo l esecuzione del comando. Quali altri cambiamenti si verificano nel sistema a causa dell esecuzione del comando? $> rm pluto pluto 40 topolino Il link-counter dell inode 40 viene decrementato di 1. d) Supponete che ora venga anche dato il comando per rimuovere topolino dalla directory second-dir. Cosa succede nel sistema? Prevedete i due casi possibili. Nella Entry relativa a topolino al posto del valore dell inode viene scritto uno 0. Il linkcounter dell inode viene decrementato di 1. Se va a 0 l inode viene rimosso e i blocchi di dati associati al file vengono recuperati e diventano blocchi riutilizzabili (blocchi liberi). e) Nei blocchi di dati associati a quale inode è memorizzata la struttura interna della directory second-dir? (riportate il numero dell inode). 35 f) Cosa succede nell inode del file pluto quando viene dato il comando ln s pluto paperino? (ricordate che ln s permette di costruire un link simbolico). Niente.

4 ESERCIZIO 3 (9 punti) Si consideri il seguente programma C: pippo() { wait(0); printf("bye bye\n"); exit(0);} 1 main() 2 { 3 int i, myvar, p1, p2; 4 signal(sigusr1,pippo); 5 myvar = 0; 6 p1 = fork(); 7 if ( p1 == 0) {myvar = myvar+5; 8 printf("%d\n",myvar); 9 i = execl("/bin/date","/bin/date",0); 10 if ( i == -1 ) {myvar = myvar+5; 11 printf("%d\n",myvar); 12 kill(getppid(),sigusr1); 13 sleep(1000)} 14 else 15 {printf( tutto ok, ciao ciao\n");} 16 } 17 else {if (p1 == 0) myvar = myvar+1; 18 printf("%d\n",myvar); 19 for (;;) sleep(1);} 20 } si supponga che tutte le system call chiamate nel programma vengano correttamente eseguite (se non specificato diversamente nelle varie domande). a) qual è il valore stampato per la variabile myvar alle righe 8, 11 e 18, assumendo che le rispettive printf siano eseguite? Alla riga 8: 5; alla riga 11: 10; alla riga 18: 0; b) Che cosa succede se la execl di riga 9 fallisce (ad esempio non esiste il comando /bin/date)? Il processo figlio invia un SIGUSR1 al padre e termina. Il padre esegue una wait e termina anche esso. c) In quale caso viene eseguita la printf di riga 15? Mai d) Sia N il numero di processi presenti nel sistema prima di lanciare il programma riportato. Quanti processi saranno presenti nel sistema dopo la terminazione del processo figlio (prevedete sia il caso in cui la execl viene eseguita correttamente che il caso in cui invece fallisce. Specificate se contate o no anche eventuali processi zombie/defunct).

5 Se la execl non fallisce: N+2 (il processo padre + il processo figlio trasformatosi in zombie perché il processo padre non era in wait per la sua terminazione. Se la execl fallisce N. e) Che cosa fa la system call execl? Fa eseguire al processo chiamante il codice specificato nell argomento, e non ritorna mai al processo chiamante. f) Supponete che l istruzione di riga 12 venga sostituita da: kill(getpid(), SIGKILL). Che cosa succede se l istruzione viene eseguita? Il processo chiamante si suicida, il processo padre continua a ciclare all infinito. g) Indicate una modifica ad una riga del codice del processo figlio in modo tale da essere sicuri che il processo padre si metta in attesa della terminazione del processo figlio. Alla riga 8: kill(getppid(),sigusr1); ESERCIZI RELATIVI ALLA PARTE DI TEORIA DEL CORSO ESERCIZIO 1 (9 punti) a) Riportate il diagramma di stato della vita di un processo. Come può essere modificato il diagramma per descrivere le fasi della vita di un processo in un sistema che usa uno scheduling non-preemptive? Per un sistema non-preemptive basta eliminare l arco etichettato come interrupt, in modo che il processo possa abbandonare la CPU solo volontariamente (per il diagramma vedere i lucidi del cap 4.) b) indicate un esempio di algoritmo di scheduling preemptive e uno di scheduling non preemptive. Qual è la differenza tra uno scheduling preemptive e uno no? RR, FCFS. Per il resto della risposta vedere i lucidi del cap. 4. b) Quattro processi arrivano al tempo indicato e consumano la quantità di CPU indicata nella tabella sottostante) Processo T. di arrivo Burst P1 0 7 P2 2 6 P3 2 2 P4 6 1

6 Calcolare il waiting time medio per i processi nel caso degli algoritmi di scheduling FCFS e SJF preemtpive. (Assumete anche che a parità di altre informazioni, quando è necessario scegliere tra due processi da mandare in CPU venga selezionato quello con il burst time più breve) Per ogni risultato riportate semplicemente la frazione che rappresenta il risultato cercato. FCFS: P1.(7)...P3 (9) P2 (15) P4 (16) (turnaround medio: P1=7; P2=13; P3=7; P4=10 turnaround time medio = 37/4) quindi: waiting time medio: P1=0; P2=7; P3=5; P4=9 waiting time medio = 21/4 SJF preemptive: P1 (2) P3 (4) P1 (6) P4 (7) P1 (10) P2 (16) (turnaround medio: P1=10; P2=14; P3=2; P4=1 turnaround time medio = 27/4) quindi: waiting time medio: P1=3; P2=8; P3=0; P4=0 waiting time medio = 11/4 c) in quale/quali tra gli algoritmi di scheduling FCFS, SJF e RR è conveniente usare un meccanismo di aging, e perché? Nell algoritmo SJF, per evitare il rischio di starvation. ESERCIZIO 2 (9 punti) Per tutte le risposte vedere i lucidi usati a lezione, sezione 7.4 a) riportate lo pseudocodice che descrive l implementazione dell operazione di wait su un semaforo. A cosa serve la system call usata nello pseudocodice? b) Quali informazioni ci da il valore corrente della variabile semaforica? c) I semafori servono per risolvere il problema della sezione critica, ma il codice di una wait è esso stesso una sezione critica. Come è possibile allora implementare correttamente questa system call? d) P1 e P2 sono processi concorrenti. Si vuole che l istruzione S1 del processo P1 venga sicuramente eseguita prima dell istruzione S2 del processo P2. Riportate un esempio di uso di wait e signal usate nel codice dei due processi che permette di ottenere questo risultato.

7 ESERCIZIO 3 (9 punti) Per le risposte alle domande a) e c) vedere i lucidi del capitolo 12 a) Elencate sinteticamente i vantaggi e gli svantaggi dell allocazione concatenata e dell allocazione indicizzata dei file su disco. b) Per questa domanda rispondete facendo riferimento prima all allocazione concatenata e poi all allocazione indicizzata. In un sistema i blocchi su disco sono grandi 512 byte, e vengono usati due byte per memorizzare il numero di un blocco. Un file X è lungo byte. Indicate, in totale, quanti blocchi devono essere usati per memorizzare il file (inclusi i blocchi necessari per implementare il metodo di allocazione usato). Qual è la quantità di memoria (in byte) non utilizzata su disco e che va sprecata a causa della memorizzazione del file? Motivate le vostre risposte. Allocazione concatenata: Ogni blocco contiene un puntatore da due byte al blocco successivo, e memorizza quindi 510 byte di dati del file. Sono quindi necessari 21 blocchi per memorizzare l intero file. L ultimo blocco contiene solo 40 byte di dati, mentre gli ultimi due byte sono usati per contenere il marker di fine file, per cui byte vengono sprecati. Allocazione indicizzata. Sono necessari 21 blocchi per memorizzare il file, di cui 1 è il blocco indice. Il blocco indice contiene 20 puntatori, per un totale di 40 byte, e i restanti byte vengono sprecati. c) descrivete brevemente la variante dell allocazione concatenata normalmente usata nei sistemi windows. Date un esempio usando un ipotetico hard disk da 16 blocchi contenente un unico file distribuito su 4 blocchi non adiacenti.. d) Sia dato un file grande 1MB, con dimensione dei blocchi di 2KB (occupazione totale, 500 blocchi da 2048 byte). Si assuma che le informazioni relative agli attributi del file sono già contenute in MP, e che un puntatore a blocco occupi 4 byte. Quanti accessi su disco sono necessari per scrivere un nuovo blocco tra il 250-esimo e 251-esimo blocco del file nel caso dei due tipi di allocazione? (Se necessario, specificate quali assunzioni fate nella risposta data, per ogni tipo di allocazione. Assumete che non sia disponibile la FAT). Alloc. concatenata: 252 accessi (250 necessari per seguire la catena, 1 per riscrivere in 250-esimo blocco, e 1 scrivere il nuovo blocco) Alloc. indicizzata: 3 accessi (uno per scrivere il blocco e due per aggiornare il blocco indice)