Systemsoftware

- Kernelspace = Speicherbereich, der dem Kernel zur Verfügung steht.- Userpace = Speicherbereich, der den Applikationen zu Verfügung steht.

- Abbildung von Funktionalität bzw. semantischer Bedeutung auf logische Geräte.- Festlegung der logischen Geräte und deren Funktionalität.- Festlegung der Zugriffsart (z.B. non-blocking, blocking).- Festlegung der unterstützten Systemcalls (lesen, schreiben, ioctl, poll).- Festlegung der Zugriffsrechte (wie viele Threads, Applikationen dürfen zu welchen Zeitpunkten wie auf das Gerät zugreifen).- Festlegung von IO-Controls.

Ein Thread kann mehrfach einen Treiber öffnen. Jedes Öffnen stellt eine Treiberinstanz dar.

Eine Treiberinstanz wird druch das Objekt "struct file" im Treiber representiert.

- Verwendung anderer Datenstrukturen- Interrupt Sperre- Semaphore und Atomic-Operations

- Memory Mapped IO- Zugriff über eigenen IO-Befehle (Ports)

Zugriff auf IO-Ports:- "in[bwl]" und "out[bwl]"Zugriff auf Hardware im Adreßbereich des Mikroprozessors (Memory Mapped IO):- "read[bwl]" und "write[bwl]"bwl = Zusammensetzung byte, word, longword, in[bwl] ist ein makro, das von einem Port(=bwl) jeweil ein, zwei, oder vier Bytel einließt

ber die Majornumber wird der Treiber identifiziert

ber die Minornumber können innerhalb des Treibers unterschiedliche Gerätedateien identifiziert werden.

Bei Blockdevices ist die Verwendung der Minornumber für die Angabe der einzelnen Partinoen festegelegt.

- Das Gerät kann mit vorhandenen Programmen angsprochen werden.- Sparsame Verwendung von IO-Controls- Automatische Hardwaredetektion- Vollständige Abbildung des API

User Level: Unterbrechung direkt auf die Hardware (1) oder zum Kernel Level (2)Kernel Level: Unterbrechung auf die Hardware (3)(1) HW-Interrupt(2) SW-Interrupt (Systemcall)(3) HW-Interrupt (während eines Systemcalls)HW-Interrupt beendet (Scheudler wird aufgerufen -> Kernel Level)Scheduler übergibt CPU einer Task auf User-EbeneVon der Userbene gelangt man durch einen SW-itnerrupt (systemcall) in die Kernelebene oder durch einen Hardwareinterrupt in die Interruptebene. Die Kernelebene selbst kann nur durch den Hardwareinterrupt unterbochen werden.Von der Hardwareebene gibt es keinen direkten Übergang zur Userebene. In jedem Fall wird erst die Kernelebene aktiv (z.B. Scheduler)

Mit dem Kernel-Kontext bzw. User-Context wird ein ebstimmter Zustand des Betriebssystems aus Sicher eines Treibers bezeichnet.So

Die Applikation triggert nicht direkt eine Funktion des Netzwerktreibers. Vielmehr übergibt sie die Aufträge an das Networksubsystem. Dieses erstellt einen Socketbuffer, der an den Netzwerktreiber weitergreicht wird.Empfängt umgekerht der Netzwerktreiber ein paket, reicht er dieses an die Netzwerkschicht weiter, die das Paket bearbetet, eventuell sogar vervielfältigt, un an die APplikation weiterreicht.

Nein, bei USB kommunizert der USB-Controller mit den Geräten. Der Treiber für den USB-Controller selbst benutzt möglicherweise die Befehle "inb" und "outb". Der Treiber aber für die Geräte beschreibt seinen Gerätezugriff im URB und übergibt diesen dem USB-Subsystem.URB = USB Request Block

- init_module- cleanup_module- probe- transmit- isr- receive

Die Firmware wird per copy bzw. cat auf das Gerät kopiert

DriverOpen(...){ if ( device==DonwloadDevice) { return -EBUSY; DeviceIsLocked = 1; } else { if( DeviceIsLocked) { return -EBUSY; } ...}

- Kernel- RootFS

STDIN, STDOUT, STDERR

- Geringe Ressourcen- Kurze Bootzeit- 24/7 Betrieb- System muss ohne Herunterfahren funktionieren -> stromlos ohne Vorwarnung- Lange Lebenszeit

- Firmware (Bios)- Bootloader- Kernel- Rootfilesystem

User-Code darf nicht im Kernel ausgeführt werden -> Security! Keine library wäre einfach austauschbar

- Character-Devices- Block-Devices- Netzwerk- SCSI- USB- Irda- Cardbus u. PCMCIA- Parallelport- I2C- I2O

- Überprüfung, ob es sich um den richtigen Prozessor/Architektur handelt- Aufsetzen der Page Tables für die Speicherverwaltung- Initialisieren und Aktivierung der MMU- Aufsetzen eines einfachen Error Handlings- Sprung zur start_kernel() Funktion des Kernels: main.c

- Architektur Setup (setup_arch())- Verarbeitung der Kernel Command Line- Initialisierung der Subsysteme- init Thread starten- start_kernel() wird zum idle Thread

Prozessmanagement, Memory Management, IO-Managment, Gerätetreiber, Systemcall-Interface

- Verteilung der Ressource CPU- Single/Multi-Core-Scheduling(vgl. 1_3_LinuxKernel, Folie 5)

- Adressumsetzung- Speicherschutz- Virtueller Speicher (Swap-Space)- Extended Memory(vgl. 1_3_LinuxKernel, Folie 5)

- Einheitliches Programmierinterface (API) für Zugriff auf Dateien und Geräte- Systemkonforme Integration von Hardware in Kernel (Treiberinterface)- Performanter Zugriff auf E/A (Page-Cache, E/A-Scheduling)- Filesysteme(vgl. 1_3_LinuxKernel, Folie 6)

- Standardisierter Zugriff auf Hardware- Pro Peripheriegerät, das aus der User-Ebene angesprochen werden soll, muss ein Gerätetreiber existieren- Alle Kernel-Komponenten, somit auch die Gerätetreiber, haben Zugriff auf den Kernel-Adressraum(vgl. 1_3_LinuxKernel, Folie 6)

Kernel-Image:- Einbinden der notwendigen Treiber- Compilieren für den entsprechenden Prozessor- Herausnehmen aller nicht benötigten Komponenten- Module: ja oder nein?RootFS-Image:- Systemprogramme- Konfigurationssoftware- Applikationen

Vorteile:- Konsistentes Filesystem bei jedem Neustart- Booten ohne Filesystemcheck- Einfache Systemaktualisierung- Eventuell Auswahl des Rootfilesystems (Debug/Test)- Schneller Zugriff- Auf RAM sind unbegrenzte Schreibzyklen möglichNachteile:- Modifikationen am RootFS gehen mit einem Neustart verloren, wenn diese nicht im Image durchgeführt werden- Für die Ramdisk wird Hauptspeicher (RAM) benötigt (2-8 MB)

1. BIOS2. Bootloader3. Kernel mit RootFS im Early-Userland4. /init (aus RootFS Early-Userland --> Enthält evtl. Treiber + Konfig)5. Falls Desktop/Server: Newmount der Ziel-Root Partition und Starten von /sbin/init (per exec!)

Vorteile:- Der Zugriff auf die Ramdisk ist schneller als der Zugriff auf den Flashspeicher.- Beim Flashspeicher ist die Anzahl der Schreibzugriffe limitiert.- Die Größe der Ramdisk ist frei wählbar.- Daten in Ramdisk 'temporär' -> System muss nicht runtergefahren werden.- Das Verfahren vereinfacht die Systemaktualisierung.Nachteile:- Ramdisk verbraucht Hauptspeicher- Die Daten sind doppelt vorhanden: Im Image selbst (z.B. auf Flashdisk) und in der Ramdisk- Modifikationen, die während des Betriebs im Root-Filesystem vorgenommen werden, sind nach dem Ausschalten des Systems verloren.

- Basisinitialisierung der Hardware- kopiert den Kernel mit dessen filesystem in den RAM- Initialisiert das System (init cpu um den start des OS zu ermöglichen) - Starte das system

First stage boot loader: Minimale Funktionalität: 2. Stage des Bootloaders laden (z.B. irgendwo auf der Platte)Second stage boot laoder: Volle Funktionalität: Keine Limits mehr für die Implementierung von Features. Kann selbst ein eigenes OS sein.

- /sbin: Kommandos für die Systemverwaltung- /sys: Virtuelles Dateisystem; Informationen über Geräte und Treiber- /tmp: Temporäre Dateien, werden mit jedem Reboot gelöscht; oft als tmpfs Dateisystem realisiert- /usr: Anwendungsprogramme; /usr/src: Linux Kernel Sourcen- /var: Logdateien, Spooldateien; temporäre Dateien (/var/tmp), PID Dateien

*.ko