618 :BETRIEBSSYSTEM: Betriebssystem Fragen

02/03

Nennen Sie 4 Aufgaben des BS

• Häufig benötigte Funktionen/Dienste bereitstellen. Z.B. Tastatureingabe
• Unterschiedliche Hardware anpassen. Z.B. Graphikkarten..
• Hat uneingeschränkten Zugriff auf alle Hardwareressourcen (Kernel-Mode)
• Stellt Werkzeuge zur Rechnerverwaltung zur Verfügung

Auf den Rechnern laufen parallel die Prozesse des BS, die Software zur DB und Textverarbeitung. Erläutern Sie wie es möglich ist, dass auf nur einem Prozessor "parallel" mehrere Prozesse ablaufen können.

Der Scheduler (Teil des BS) unterbricht den gerade laufenden Prozess nach einer festen Zeit. Nun kann ein anderer Prozess gestartet werden. Die Prozesse erhalten so nacheinander immer ein kurzes Stück CPU Zeit (Zeitscheibe), scheinen "parallel" zu laufen.

Erstellen Sie eine Benutzer- und Rechtestruktur auf einem Server. Für die Verzeichnisse sind dabei die Rechte lesen, schreiben und löschen möglich. Rechte kann man für einen einzelnen Benutzer oder eine Gruppe vergeben. Benennen Sie dei Gruppen mit ihren Mitgliedern nach ihrem Tätigkeitsbereich. Zeigen Sie auf, welche Benutzer bzw. welche Gruppe über welche Rechte auf dem jeweiligen Ordner verfügt. Wie ist das an der GBS-SHA auf den Linux-Server mit den Schüler-Accounts gelöst?

Der Server wird mittels Differenzsicherung täglich gesichert (ist gelogen). Am Donnerstag fällt ihre Datenfestplatte aus. Sie tauschen die Platte aus und wollen nun den Datenbestand wieder herstellen.

1. Erklären Sie die Vorgehensweise. Die letzte Vollsicherung und das letzte differentielle Backup werden benötigt. D.h. Vollsicherung vom Freitag und das diff. Backup vom Mittwoch.
2. Die Dienstagssicherung ist defekt! Welche Probleme ergeben sich nun? Keine, wird hier nicht benötigt.

Erklären Sie den Aufbau und die Funktionsweise des FAT-Dateisystems.

File Allocation Table

Datei 1 ist auf Cluster 2 und 3 verteilt. Datei 2 verteilt sich auf 4, 5, 9.

In der Dateizuordnungstabelle stehen nur Informationen, in welchen Clustern sich die entsprechenden Daten befinden. Belegt eine Datei mehrere Cluster entsteht eine verkettete Liste.

n02/03

Dateisysteme

Hier ein vereinfachter Ausschnitt eines FAT-basierten Dateiverzeichnis. Es sind nur die Dateinamen und die Start-Cluster-Nummer gegeben.

Hier der Anfang der FAT

Geben Sie für die vier Dateien des Verzeichnisses die zugehörigen Clusterblöcke in der abgespeicherten Reihenfolge an.

Cuba.doc -> 3-13-22-5-21; Bonn.htm -> 14-18-12; Paris.doc -> 2-17-9-1-7-16; London.htm -> 10-6-8-11-20

Die Datei Paris.doc wird um drei Blöcke gekürzt. Danach wird die Datei London.htm um einen Block verlängert, wobei von den freien Blöcken der am weitesten links stehende belegt wird. Zeichnen Sie die veränderte FAT.

Paris.doc -> 2-17-9-1-7-16; London.htm -> 10-6-8-11-20-1

Multiprocessing

Drei Aufträge A,B,C stehen zum Zeitpunkt 0 zur Bearbeitung an. Für die Aufträge gilt: Dateieingabe1 -> warten, bis CPU frei -> CPU-Benutzung1 -> Dateieingabe2 -> warten, bis CPU frei -> CPU-Benutzung2.

Folgende Annahmen gelten:

• Priotitätsstufung A > B > C, d.h. bei sequentieller Bearbeitung wird erst A vollständig bearbeitet, dann B und danach C.
• Bei Multiprocessing wird die CPU dem ausführbaren Auftrag zugeteilt, der die höchste Priorität hat. Dabei können Aufträge mit einer geringeren Priorität unterbrochen werden.
• Zur Eingabe wird die CPU nicht benötigt. Eingaben können deshalb uneingeschränkt nebenläufig zu Aktionen anderer Aufträge erfolgen.
• Das Umschalten der CPU zwischen den Aufträgen kostet keine Zeit.

Geben Sie für die sequentielle Bearbeitung an, wann die CPU welchen Auftrag bedient und wann sie unbeschäftigt (idle) ist. Verwenden Sie die Darstellung:

0-5 idle -> 5-12 C -> 12-17 B (R3) -> 17-21 A -> ...; Hinweis: R3 Prozess unterbrochen, Restzeit.

0-17 idle -> 17-21 A -> 21-31 idle -> 31-34 A -> 34-46 idle -> 46-54 B -> 54-59 idle -> 59-61 B -> 61-66 idle -> 66-73 C -> 73-88 idle -> 88-92 C

Berechnen Sie dei Aufenthaltsdauer der Aufträge A,B,C (Zeitdauer von Beginn bis zur Fertigstellung des Auftrags) für sequentielle Bearbeitung und Multiprocessing. Sequentiell: A=34; B=61; C=92; Multipro.: A=34; B=29; C=36

Berechnen Sie die Auslastung der CPU in Prozent für beide Fälle. Seq.: 28/92 -> 30,1% Multip.: 28/36 -> 77,8%

Es bleibt ein Programm mit mehreren Threads immer wieder stehen und reagiert nicht mehr. Der Programmierer vermutet als Ursache einen Deadlock. Erklären Sie diesen Begriff. A wartet auf B und B wartet auf A, keiner rührt sich, sie sind blockiert, -bis zum Tode -> Deadlock.

Für das Sichern der Daten auf den Server wird das Großvater-Vater-Sohn Verfahren angewandt. Die Söhne werden durch differentielles Backup erstellt. Durch einen Systemfehler müssen unterschiedlichhe Verzeichnisse rekonstruiert werden. Geben Sie jeweils an, wie sie vorgehen müssen um an die Daten zu gelangen:

1. Das Verzeichnis /homer/elmar mit dem Stand der 2. Woche des aktuellen Monats. Die Vater-Sicherung (Vollsicherung) der 2. Woche muss eingespielt werden.
2. Das Verzeichnis /home/ralf mit dem Stand des Mittwochs der vorhergegangenen Woche. Zuerst muss die jüngste Vater-Sicherung (Vollsicherung) eingespielt werden, dann die letzte Sohn-Sicherung (differentielle Sicherung). 1. Vater-Sicherung So 2. Sohn-Sicherung Di

03/04

Betriebssysteme unterscheiden sich u.a. durch die verschiedenen Betriebsarten. Begründen Sie, ob die Kombination

1. Multi-Tasking / Single-User-Betrieb Multi-Tasking: Mehrere Prozesse können (scheinbar) gleichzeitig ausgeführt werden. Kombination ist möglich da ein Nutzer mehrere Prozesse am laufen haben kann.
2. Single-Tasking / Multi-User-Betrieb Single-Tasking: Nur ein Prozess kann ausgeführt werden. Damit Kombination möglich, dürfen die Nutzer nicht zur gleichen Zeit auf dem System arbeiten. Wegen Zugriffsschutz im Dateisystem durch Benutzerrechte.

möglich sind. Geben Sie gegebenfalls an, wie der entsprechende Begriff zu verstehen ist, damit die Kombination möglich ist.

Erläutern Sie den Begriff "Betriebsmittel" ("Ressourcen") im Zusammenhang mit dem Betriebssystem. Alle programmtechnisch nutzbaren Bestandteile eines Rechners: CPU, RAM, I/O, Festplatte...

Die Priorität der Anwendungsprogramme könnte zur Laufzeit verändert werden um sie zu beschleunigen. Über welche wesentliche Eigenschaft würde dieses BS verfügen? Begründen Sie Ihre Aussage und nennen Sie ein mögliches BS, das diese Anforderung erfüllt. Multitasking mit Scheduler, da zeitgleich mit anderen Programmen gearbeitet wird (Veränderung der Priorität). Z.B. Linus, Mac OS X, Win2K, WinXP...

Scheduler ermöglichen ein quasiparalleles Abarbeiten mehrerer Prozesse. Erläutern Sie den Begriff Prozess und die Aufgabe eines Schedulers. Prozesse sind Programme mit ihren Daten, die zwecks Abarbeitung durch den Prozessor im Arbeitsspeicher vorliegen. Ein Scheduler ist ein Teil eines Multitasking-BS, welches die Abarbeitungsstrategie der Prozesse bestimmt. D.h. wann ein Prozess auf der CPU laufen darf.

Bei BS werden unterschiedliche Prozessauswahlstrategien verwendet. Eine einfache Strategie ist "First Come First Served", eine oftmals angewendete ist "Round Robin". Folgende Bedingungen liegen vor:

• Drei Prozesse (P1, P2, P3) werden abgearbeitet. P1 benötigt 20 Zeiteinheiten (ZE), P2 benötigt 5 ZE, P3 3 ZE
• Ein Zeitquant (Dauer einer Zeitscheibe) beträgt 4 ZE. Nicht vollständig ausgenutzte Zeitquants können vom nächsten Prozess genutzt werden. Umschaltzeiten werden nicht berücksichtigt.
• Die Reihenfolge, in der die Prozesse in der Warteschlange vorliegen ist: P1, P2, P3.

Berechnen Sie die durchschnittlichen Wartezeiten für beide Strategien. Bewerten Sie an Hand der Ergebnisse die beiden Verfahren.

FCFS: 0+20+25 = 45 ZE / 3 = 15 ZE. Einfach aber ungeeignet für Multitasking..
RR: 8+11+8 = 27 ZE / 3 = 9 ZE. Aufwändiger Schedulingalgorithmus nötig.