Systemsoftware Fragen1

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Henry Kingston

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Henry Kingston

About these flashcards

Diese Lernkarten decken fortgeschrittene Themen der Systemsoftware auf Universitätsniveau ab. Sie konzentrieren sich auf den Linux-Kernel, Gerätetreiber, RAM-Disks, RootFS und verwandte Konzepte wie Spinlocks, Workqueues und Dateisysteme. Die Karteikarten erklären die Funktionen und Aufgaben dieser Komponenten, vergleichen verschiedene Technologien und beschreiben deren Implementierung. Sie sind besonders nützlich für Studierende und Entwickler, die sich mit der Architektur und dem Betrieb von Linux-Systemen vertraut machen möchten.

Flashcards

51

Students

1

Language

German

Category

Computer Science

Level

University

Created / Updated

06.07.2016 / 06.07.2016

Welche Datentransfers müssen in einer Funktion driver_read() typischerweise realisiert werden?

lesen von daten aus einer datei oder aus der hardware in den speicherbereich der applikation

Die Funktionen, die zusammen einen Gerätetreiber bilden, lassen sich in drei Kategorien einteilen.
Beschreiben Sie diese Kategorien.
Geben Sie für jede Kategorie Beispiele an.

Modul : init_module
Eingabe / Ausgabe: write
Zugriffskontrolle: open

Schreiben Sie eine kurze Applikation, die auf die parallele Schnittstelle (/dev/lp0) ein Byte mit dem Wert 0xa5 ausgibt.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    FILE* file = fopen("/dev/lp0", "w");
    if (file == NULL)
        exit(EXIT_FAILURE);

    int data = 0xa5;
    int written = fwrite(&data, 1, file);
    int err = fclose(file);

    if (written == 1 && err == 0)
        exit(EXIT_SUCCESS);
    else
        exit(EXIT_FAILURE);
}

Welche speziellen Werkzeuge benötigt man unter Linux zur Treibererstellung?

Kernel version
Make tool

Was ist der Unterschied zwischen einem Character-Device und einem Blockdevice?

Ein / Ausgabe characterweise bei character-Devices.
Daten-Blockweise bei Block-Devices.

Wie lautet das Unix Kommando (inkl. der Parameter) um Gerätedateien anzulegen?

mknod [-m MODE] NAME TYPE [MAJOR MINOR]

Welche Aufgabe hat die Majornumber? Was ist die Minornumber? Worin liegt die zu Character-Devices unterschiedliche Bedeutung der Minornumber bei Blockgeräten?

Majornumber identifiziert den treiber zu gerät.
die Minornumber wird vom treiber interpretiert bei character device.
bei blockgeräten sind sie nicht frei.

Erklären Sie den Unterschied zwischen Interrupt Level und Kernel Level.

in interruptkontext:
    - beschränkte funktionsauswahl
    - kein schlafen legen
    - kein zugriff auf applikations speicherbereiche
in kernel-level
    - sämpliche funktionen des kernels
    - schlafenlegen

Skizzieren Sie ein Beispiel für einen kritischen Abschnitt innerhalb eines Treibers.

if(ressource nicht vorhanden)

schlafen legen

ISR -> schlafende threads aufwecken

evtl thread legt sich schlafen nach dem aufweckcall

Was ist ein Spinlock? Läßt sich ein Spinlock auf einem Einprozessorsystem einsetzen?

Ein Spinlock ist ein locking mechanismus der eine aktive warteschleife auslöst. sie lassen sich auf einprozessorsystemen einsetzen erzeugen aber eine ununterbrechbare endlosschleife.

Worin besteht der Unterschied zwischen einem Spinlock und einem Semaphor?

spinlock realisiert aktives warten.
semaphor lässt threads schlafen.
semaphor erlaubt auch mehreren threads eine ressource gleichzeitig zu verwenden.

Über welche Technologien lassen sich kritische Abschnitte schützen?

mutex
spinlock
semaphor
atomic integer
sequence lock

Nennen Sie zwei Ausprägungen von Softirqs.

tasklet
timer

Nennen Sie zwei Ausprägungen von Kernel-Threads.

workingqueue
eventqueue

Welche Ressourcen werden durch den Kernel verwaltet und müssen daher vom Treiber angefordert werden?

Prozesse
Speicher
Eingabe / Ausgabe

Über welchen Mechanismus kann ein Linux-Treiber Ausgaben machen?

logging

Welche Instanz versetzt eine Applikation in den Zustand wartend?

scheduler

Was ist ein Tasklet?

Einmalig abzuarbeitende Funktion. wird so bald möglich abgearbeitet.

Was passiert, wenn man innerhalb eines Treibers eine Workqueue aufgesetzt hat, der Treiber wieder entladen wird aber die Workqueue nicht aufgeräumt wird (Begründung)?

Fehler da die Workqueue den code zum abarbeiten nicht mehr findet.

Welche Bedeutung hat die globale Variable jiffies im Linux-Kernel?

The global variable jiffies holds the number of ticks that have occurred since the system booted

In welcher Programmiersprache ist der Linux Kernel geschrieben und warum?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

C Weil C auf vielen Plattformen etabliert ist

Warum muss zum Compilieren des Linux Kernels ein GNU Compiler verwendet werden?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Da der Linux Kernel meist in Kombination mit dem GNU System verwendet wird

Wie arbeitet der Kernel mit Gleitkommazahlen?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

Gleitkommazahlen klönnen nicht verwendet werden, da floating point register während systemcalls zu effizienz nicht gespeichert werden.

Welche Dateien sind für die Konfiguration des Linux Kernels wichtig?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

/usr/src/linux/.config

Welche Tools stehen Ihnen für die Konfiguration des Kernels zur Verfügung?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

make config: abfrage
make menuconfig: menu
make xconfig: x basiertes tool

Wie läuft der Kernel BUILD Prozess im Detail ab?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

make clean: räumt auf
make depend: erzeugt dependencies
make bzImage: erzeugt haupt part
make modules: erzeugt module

Wie lässt sich der Kernel BUILD Prozess beschleunigen?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

make -j 8 bei 8 CPUs parallel

Welchen Output erzeugt der Kernel BUILD Prozess (Name der Output Dateien + Funktion)?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

bzImage kernel Image

Was bedeuten die Bootparameter root= initrd=?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

root device mit root file system
initrd initramdisk image

Welche RAM Filesysteme gibt es?

Keyboard commands:

= turn,

= for-/backward,

= scroll

ramfs
tmpfs

Was bedeutet 'Early User Land'?

Sammlung von Librarys und Programmen die verschiedene Funktionen bieten die wichtig genug sind um bereit zu stehen wenn der kernel bootet, aber nicht innerhalb des kernels laufen müssen.

Was ist der Unterschied zwischen initramfs und initrd?

initramdisk behandelt teil von RAM wie Festplatte.
initramdisk beansprucht immer bestimmte Bytezahl und kann nicht wachsen.
Initramfs beansprucht soviel speicher wie die Dateien die vorhanden sind.
Initramfs wächst mit veränderungen im Filesystem.

Was ist ein CPIO Archiv?

File-Archiv das Dateien hinein oder heraus kopiert. (copy in copy out)

Was ist das RootFS? Wozu benötigt man ein RootFS?

Filesystem das auf Speicher abgelegt ist und dem Kernel übergeben wird.
Auf dem RootFS sind die notwendigen Komponenten vorhanden die nicht im Kernel sind.
z.B. init, Gerätedateien. Das RootFs wird benötigt um das system zu booten und in
einen zustand zu bringen in dem andere Filesysteme eingehängt werden können.
meist /boot, /dev, /etc, /bin, /sbin manchmal /tmp

Wie arbeiten Systeme ohne RootFS?

booten direkt mit ramdisk image.

Welche verschiedene Arten von Programmen befinden sich im RootFS?

init startprogramm dass mit pid 1 startet
treiber module
System demonen z.B. Für Logging

Wie wird ein RootFS erzeugt?

CPIO archiv
make uImage

Was ist eine RAM Disk?

nimmt einen teil des Arbeistspeichers und behandelt ihn wie eine Festplatte.

Wie funktioniert das Booten mit einer RAM-Disk?

Disk Image wird beim booten in bestimmten bereich des RAms geladen und dem kernel
übergeben.

Was sind die Vor- und Nachteile einer RAM-Disk?

vorteile:
    - kurze zugriffszeit
    - bei Flash Anzahl schreibzugriffe begrenzt
    - Große Ramdisk frei wählbar
    - Daten in Ramdisk temporär
    - vereinfacht Systemaktuallisierung

nachteile
    - verbraucht Ram
    - Daten doppelt
    - Änderungen an oot-Filesystem werden nicht gespeichert

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Flashcards

Was ist ein Spinlock? Läßt sich ein Spinlock auf einem Einprozessorsystem einsetzen?

Ein Spinlock ist ein locking mechanismus der eine aktive warteschleife auslöst. sie lassen sich auf einprozessorsystemen einsetzen erzeugen aber eine ununterbrechbare endlosschleife.

Worin besteht der Unterschied zwischen einem Spinlock und einem Semaphor?

spinlock realisiert aktives warten.
semaphor lässt threads schlafen.
semaphor erlaubt auch mehreren threads eine ressource gleichzeitig zu verwenden.

Über welche Technologien lassen sich kritische Abschnitte schützen?

mutex
spinlock
semaphor
atomic integer
sequence lock

Nennen Sie zwei Ausprägungen von Softirqs.

tasklet
timer

Nennen Sie zwei Ausprägungen von Kernel-Threads.

workingqueue
eventqueue

Welche Ressourcen werden durch den Kernel verwaltet und müssen daher vom Treiber angefordert werden?

Prozesse
Speicher
Eingabe / Ausgabe

Über welchen Mechanismus kann ein Linux-Treiber Ausgaben machen?

logging

Welche Instanz versetzt eine Applikation in den Zustand wartend?

scheduler

Was ist ein Tasklet?

Einmalig abzuarbeitende Funktion. wird so bald möglich abgearbeitet.

Was passiert, wenn man innerhalb eines Treibers eine Workqueue aufgesetzt hat, der Treiber wieder entladen wird aber die Workqueue nicht aufgeräumt wird (Begründung)?

Fehler da die Workqueue den code zum abarbeiten nicht mehr findet.

Welche Bedeutung hat die globale Variable jiffies im Linux-Kernel?

The global variable jiffies holds the number of ticks that have occurred since the system booted

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