Betriebssysteme

Vorteile:

• schnelles paralleles lesen
• Kopie sofort verfügbar bei Ausfall einer Platt

Nachteil:

• paralleles schreiben auf zwei Platten ist aufwendiger
• Kopie muss immer aktuallisiert werden

Fehlerkorrektur durch Paritätsbildung.

Aber Spindelsynchronisation nötig.

Aber Spindelsynchronisation nötig!

Block-Level Striping mit Paritätsinformationen auf separater Festplatte.

Keine Spindelsynchronisation.

Fehlertoleranz-Information jeweil auf anderer Platte gespeichert. (schneller)

RAID-Level 5 ist eine gute Kombination aus Datensicherheit und Speicherausnutzung

Bei RAID 5 müssen mindestens 3 Festplatten vorhanden sein.

Nachteile: Verkraftet nur den ausfall von einer Festplatte. Kapazitätverlust für Paritätsinformationen.

RAID  0 = striping

Hierbei werden zwei oder mehr Festplatten zu einer großen zusammengefasst.

Die Speicherkapazität errechnet sich mit.

Kap. kleinste Festplatte * Anzahl Festplatten

Vorteil:

schneller Datenzugriff

Nachteil:

Fällt nur eine Festplatte aus - sind alle Daten weg

Bei RAID handelt es sich um ein Zusammenschluss von zwei oder mehr festplatten. Dabei wird der Inhalt von jeweils zwei Platten gespiegelt.

Die kleinste Festplatte bestimmt die Kapazität 

Vorteile:

schneller Lesezugriff. (Ideal Doppelt so schnell)

Fällt eine Festplatte aus, kann man mit der anderen weirter arbeiten.

Nachteile:

100% Redundanz also auch doppelt so teuer wie normaler Speicherplatz.

• Multiprozessfähig
• Energieverwaltung
• Reaktion auf power failure
• Ein und Ausschalten im laufenden Betrieb
• PnP-fähig

• Initialisierungsprozeduren
• Abschlussprozedur
• Service-Funktion
• Datentransfer
• Interrupt-Service-Routine
• Error Logging

Verteilte Systeme: Aufteilung von Funktionen in einem Rechnernetz, wobei Betriebssystem auf jedem Rechner existiert. 

Verteiltes Betriebssystem:

Jede Betriebssystemfunktion existiert nur einmal im Netz

Funktionen des Betriebssystems werden durch Module repräsentiert. Dadruch sind sie leichter austauschbar - und man kann das Betriebssystem besser an die Anforderungen anpassen. Wenn zum Beispiel eine abgespeckte Version - speziell für den mobilen Einsatz gewünscht ist.

wichtigste Eigenschaften:

• Multitasking
• Threads
• Interprozesskommunikation
• Speicherschutz

Vorteil:

minimaler Kern, alle Funktionen modularisiert austauschbar

Nachteil:

Kommunikationsdauer zwischen Manager.

Vorteile:

• Flexibilität
• Transparenz
• Leistungssteigerung
• Fehlertoleranz

Nachteile

• Leistungseinbuße
• Kein Fehlertoleranz

Fazit:

• Alle BS sind Mischsysteme aus netzbasierten und lokalen BS-Funktionen

Layer 7: Anwendungsschicht (FTP)

Layer 6: Päsentationsebene (Kodierung)

Layer 5: Sitzungsebene (Sender/Empfänger)

Layer 4: Transportschicht (TCP)

Layer 3: Netzwerkschicht (Rounting, IP)

Layer 2: Datenverbindung (Ethernet)

Layer 1: pysikalische Signale (Bits->Impulse)

7. Anwendung : pipes

6. Präsentation: XDS, sockets

5. Sittung: ports, IP Adresse

4-3: Transport/Netzwerk: TCP/IP

2-1: Datenverbindung/Phys. Verbindung: Netzwerk Access Layer

VPN = Virtual Private Networks verschlüsseln die Kommunikation in Netzwerken auf der Anwenderebene.

Man fasst mehrere samples zu einem Paket zusammen und reduziert damit den Overhead.

Stichwort UDP, RTP

Symbolic Link:

Referenz auf die Zieldatei oder Zielverzeichnis.

Alle Änderungen werden vor dem eigentlichen Schreiben in einen reservierten Speicherbereich (Journal) aufgezeichnet. Damit wird die Konsistenz der Daten gewehrleistet. Absicherrung bei Systemabsturz und Stromausfall.

Zustandsbehaftet

Vorteile:

• schneller Zugriff
• effizienter Cache
• Vermeidung von Auftragskopien
• Dateisperrung möglich (Exklusiver, atomarer Zugriff)

Nachteile:

• Client crash (keine Löschen der Strukturen+Puffer)
• Server crash (kein Löschen der Struktur+Puffer)
• Begrenzte, gleichzeitige benutzte Dateienzahl

Fazit:

Verbindung mit Zustand kann Dateien reservieren, Auftragskpien vermeiden.

Verbindung ohne Zustand ist fehlertoleranter, kann mehr Benutzer gleichzeitig verwalten

Vorteil: Puffer auf Client beschleunigt Lesen/Schreiben

Nacteil: lokaler Puffer führt zur Inkonsistenz bei Zugriffen anderer Rechner.

Zentrale Kontrolle (VersionsNr / Quersumme)

Delayed Write (Sammeln der Änderungen, dann erst schicken)

Wirte on Close (lokale Kopie geht an Server bei close())

Write Trough (Änderungen gehen am Puffer vorbei zum Orignial) 

Fazit:

Pffern auf Serverseite ist einfacher - auf Clientseite effizienter, aber komplexer.

Vorteile:

• Billigere Hardware (Anschaffung)
• Aktuelle Daten und Programme (zentralle Wartung)
• Billigere Wartung (Konfiguration)
• Höhere Datensicherheit (Ausfall, Viren)
• Ressourcennutzung (Massenspeicher)

Nachteile:

• Erhöhter Netzaufwand (HW für Netz und Server)
• Erhöhter Pufferaufwand (RAM für Netz und Datenpuffer)
• Benutzerbevormundung (Zentrale entscheidet über Daten + Apllikationen)

Zentrale Aktualisierung

Pro: konsistente Wartung

Contra: Nicht-einheitliche Systeme verboten

Dezentrale Aktualisierung

Pro: lokal angepasste Nicht-standardfkt.

Contra: arbeitsaufwändig

Kernfunktion zentral gewartet: Schattenserver!

• Initiale Festlegung gespiegelter Pfadteile
• Arbeit wie ein Netzcomputer (Daten + Programm + Cache)
• Aktualisierung durch Cache-Snooper

Vorteile:

• Automatische Datei- und Programmaktualisierung
• Automatische Datensicherung
• Netzunabhängiger stand-alone Betrieb möglich
• Benutzerangepaßte Konfiguration
• Rechnerunabhängige Konfiguration
• Geringe Wartungskosten

• Deklaration von Netz-bekannten Ordnern (Freigabe)
• Einrichtung als Offline Datei
• Resynchronisierung (Offline Aktualisierung)
• Semantik (Überschreiben, Speichern mit neuem Namen) individuell pro Datei oder einmalig für alle Dateien festgelegt.

Problem: Viele alte, teuer zu wartende Dienste

Lösung:

Kapselung durch Middelware Ansatz

Gemeinsames Kommunikationsprotokol

Voraussetzung: Modellierung der Geschäftsprozesse

• robuste,skalierbare Datenübertragung
• Kapselung
• Serviceorchestrierung
• Verteilte Services
• Zentrale Installation
• Gemeinsame Datenformate (XML)

• preisgünstige Anpassung und Änderung neuer Geschäftsprozesse
• Systeme werden beherrschbarer und leichter wartbar
• Outsourcing wird vereinfacht
• Bewährte, ältere Systeme können weiter genutzt werden.
• Ältere Einzeldienste können Stück für Stück durch moderne Verisonen ersetzt werden

Überladen von Unix-Programmcode bzw. Rücksprungadressen auf Stack.

Vorbeugung:

Benutzung von Stacksicherung

keine write auf read-only-Code

kein execute auf read/write-Daten zulassen

Einsatz einer sicheren Bibliothek libsafe

Idee: Verhindere, dass ein Virus (Wurm, Trojaner) entdeckt und beseitigt wird.

Angriff: Fange alle Aufrufe ab, die Dateien, Ordner, Prozesse auflisten können und manipuliere sie.

Treiber Methode --- Kernel-Rootkit 

ersetzt Teile des Betriebssystemkern durch eigenen Code.

API - Methode --- Userland-Rootkis

Benötigit keinen Zugriff auf Kernel-Ebene. Klinkt sich durch API-Methoden direkt in Prozesse ein.

Speicher-Rootkits

existieren nur temporär im Arbeitsspeicher - nach reboot des System sind sie nicht mehr vorhanden.

Datensammeln und Vergleichen -> wenn verdächtige Differenzen --> Rootkits

Capability-Erweiterungen:

Rollen-basiertes Modell: User können Rollen mit Capabilities annehmen

Vertraulichkeit: Kein User darf Objekte lesen/schreiben, die höher klassifiziert sind als er selbst

Programme kontrolliert Hardwaregeprüft auszuführen.

Vertrauenskette:

CPU->BIOS->BS-Lader->BS->Anwendung

Isolierung aller Prozesse von einander durch individuelle, leichte VMs.

Isolierung auch der grafischen Benutzeroberflächeninstanzen

Insolierung auch der benötigten BS-Kernfunktionen

Abgesicherte Arbeit auf gemeinsamen Dateien

Mikrokernbasis

Interface ist eine reine Schnittstelle

- gibt das Format von Funktionen, Daten und Protokollen vor

- keine Implementierung

VM haben zwei Schnittstellen

- werden über eine Schnittstelle angesprochen

- gibt Aufträge über zwei Schnittstellen an einen Unterauftragnehmer weiter d.h. eine weitere VM oder ein Gerät

- enthält keine Implementierung

leightweight:

- Implementierung durch Bibliothken

- ein blockierender Thread(I/O) blockiert alle anderen des selben Prozesses

- Sind dem BS nicht bekannt. Es gibt kein BS Scheduling (keine echte Parallilität)

Beispiel: Unix-C-Bibliothkes Threads

heavyweight Threads

werden beim BS angemeldet und verwaltet (Scheduling, (I/O Blockierung))

echte Palrallelität möglich auf Multiprozessorsystemen

Beispiel: Windows NT

Siehe Bild