Microsoft PowerPoint os5.pptx

(1)

Operating System

5

岩井将行岩井将行 5/12

(2)

第1回

ドウ • ハードウエアと_OS • _{CPUとデバイス、割り込み、記憶装置、ハード}_{CPUとデバイス、割り込み、記憶装置、ハド} ディスク装置、RAID、パリティドとプセメリド空間 • スレッドとプロセス、メモリアドレス空間、ファイルシステム、NIC、ソケット、カーネル

(3)

第2回

• _CUI • タイピングログインコマンド操作マニュアタイピング，ログイン，コマンド操作，マニュアル, シェルフイル操作デタ • ファイル操作，エディタ

(4)

第3回

プジブ • プロセス，ジョブ • プロセス管理時分割処理とプロセス切り替プロセス管理、時分割処理とプロセス切り替え、スケジューリング、プロセス表

(5)

第4回

憶装 • 記憶装置 • メモリ階層キャッシュアドレス空間物理アメモリ階層、キャッシュ、アドレス空間、物理アドレスと論理アドレス、ページング、チェックポインティング効率的な自動メモリ管理 GC インティング、効率的な自動メモリ管理、GC、フラッシュメモリ

(6)

第5回

権 • シェルとアクセス権 • 標準入出力フィルタコマンドシェルスクリプ標準入出力、フィルタコマンド、シェルスクリプト、ファイルのバックアップ、アクセス権、ドライブディレクトリファイル open/read/write ブ、ディレクトリ、ファイル、open/read/write • ファイルのメモリへのマッピング、アクセス制御、権限、

(7)

第6回

ネ • ネットワークと_OS • _{ethernet,ping,socket,tcp/udp,rpc,apach,http,s}_{ethernet,ping,socket,tcp/udp,rpc,apach,http,s} sh,ftp,remotewindow 最新の事情 • 最新のOS事情

(8)

第7回

試験

(9)

(10)

２回目のこり

ドウ • ハードウエアと_OS • _{CPUとデバイス、割り込み、記憶装置、ハード}_{CPUとデバイス、割り込み、記憶装置、ハド} ディスク装置、_{RAID、パリティ} ドとプセメリド空間 • スレッドとプロセス、メモリアドレス空間、ファイルシステム、NIC、ソケット、カーネル

(11)

第3回

プジブ • プロセス，ジョブ • プロセス管理時分割処理とプロセス切り替プロセス管理、時分割処理とプロセス切り替え、スケジューリング、プロセス表

(12)

プロセスの状態

「実行能なプ • 「実行可能なプロセス」とは_? • プロセスの状態プロセスの状態実行中? yes no 実行中? 実行 CPUが空き次第実行できる？ no yes

(13)

プロセスの状態

実行状態（） • 実行状態（running） – プロセスを実行している状態 – リソースは，そのプロセスのために確保されている • 実行可能状態（実行可能状態（ready）ready） – 実行できるが、CPUリソースが確保できていない状態 CPUリソスを確保した時点で実行開始される – CPUリソースを確保した時点で実行開始される • 待ち状態（wait） – CPU以外のリソースも確保できていない状態 – 入力待ちなどもこれに含まれる待含

(14)

状態遷移

実行能 CPUリソースが実行可能（ready） CPUリソスが割り当てられた（順番がまわってきた） CPU以外のリソースを獲得 or スパバイザル終了スーパバイザコール終了待ち実行割込み待ち（wait）実行（running）

(15)

オペレーティングシステム

オペレティングシステム

第４回

第回

メモリとメモリ管理メモリとメモリ管理

(16)

RAM(Random Access Memory)

通電中もデタを読書き能 • _{RAMは、通電中でもデータを読み書き可能で、} 電源を切ると記憶内容が失われる揮発性の電源を切る記憶内容失われる揮発性半導体メモリー • SRAM(Static RAM;スタティックラム) • DRAM(Dynamic RAM;ダイナミックラム)

(17)

SRAM

• SRAMはフィリップフロップ回路で構成された利用した半導体メモリーで DRAMはコンデンサーをした半導体メモリで、DRAMはコンデンサを利用した半導体メモリー。 • フリップフロップ回路は、自己保持回路ともいわれる。論理回路で構成される。コンデンサーは電れる。論理回路で構成される。コンデンサは電気を蓄えておく部品のことである。 • SRAMは、フィリップフロップ回路で構成され、 DRAMはコンデンサーで構成されるということを覚えて欲しい。

(18)

SRAM

論理回路ではなく _{ンデンサ(キパシタとも} • _{DRAM 論理回路ではなく、コンデンサ(キャパシタとも} 言われる)の充電状態を使用した記憶方式 SRAMはDRAMと比較した場合コンデンサの自然放 • SRAMはDRAMと比較した場合、コンデンサの自然放電によるデータ消失を防ぐための定期的なリフレッシュ動作（再書き込み）を与える必要がないシュ動作（再書き込み）を与える必要がない。 – 記憶領域へのシンプルかつ高速なアクセスが可能である。ただし、1bitあたりのトランジスタ数やその配線がDRAMと比べ複雑になるため、bitあたりのコストは高くなる。 • 比較的小容量であっても高速性が求められる揮発性領域( のレジスタやキ _{シメリ)} RAM領域(CPUのレジスタや、キャッシュメモリ)

(19)

DRAM

• Dynamic Random Access Memory • リフレッシュ（記憶保持動作）を必要とするダイナミックメモリ • キャパシタ（コンデンサ）に電荷を蓄えることにより情報を記憶し、電源供給が無くなると記憶情報も失われる揮発性メモリリ – 長期記録の用途には向かず、情報処理過程の一時的な作業記憶の用途に用いられる。用途に用いられる。 • DDR3‐SDRAM – Double‐Data‐Rate3 Synchronous Dynamic Random Access Memoryy y y – DDRでの同期クロックを4倍に高めそれぞれの立ち上がりと立ち下り時にデータ入出力を確定するのでSDRに比べて8倍のデータ転送速度となる度となる。 – 動作周波数は800MHz、1066MHz、1333MHzの3種類 – ノート向け • S.O. DIMM(small outline dual in‐line memory module) • http://buffalo.jp/products/connect/ddr3_sdram‐so/

(20)

DARMとSRAM

記憶容量アクセス速度リフレッシュ価格用途回路 DRAM 大きい遅い必要安い主記憶コンデンサー S 小さい速い不要高いキャッシメフィリップフロッ SRAM 小さい速い不要高いシュメモリフィリップフロップ

(21)

メモリ実効速度

• 実効速度＝（キャッシュメモリの速度×ヒット率）＋（主記憶の速度×（１－ヒット率）） • ヒット率は、CPUが必要とするデータがキャッシュメモリー上に存在する確率 • NFPは、CPUが必要とするデータがキャッシュメモNFPは、CPUが必要とするデタがキャッシュメモリー上に存在しない確率である。

• ヒット率＋NFP(not found probability)＝1 • ヒット率＋NFP(not found probability)＝1

(22)

メモリ実効速度問題

• あるプロセッサが主記憶装置及びキャッシュぞメモリにアクセスするとき,それぞれのアクセス時間は60ナノ秒及び10ナノ秒である。アクセスするデータがキャッシュメモリに存在する確率が80%の場合このプロセッサの平均アクセ率が80%の場合,このプロセッサの平均アクセス時間は何ナノ秒か。 • _{10ns*0.8+60ns*(1‐0.8)=8ns+12ns=20ns}

(23)

メモリ管理

(24)

メモリ管理

ネジ • メモリ・マネージャ – メモリのどの部分が使用中でどの部分がフリーメモリのどの部分が使用中でどの部分がフリか – プロセスが要求するメモリを割り当て使用後に – プロセスが要求するメモリを割り当て、使用後に解放メインメモリとディスク間のスワッピングの管理 – メインメモリとディスク間のスワッピングの管理 • メモリ管理システム – スワッピング・ページングを使用しない方式

(25)

スワッピング・ページングなし（マルチプロ

グラミング）

• 再配置（_{relocationの問題）} バイナリファイル１００番地 0番地メモリに配置 _100K+100_番地 • 保護（protection）の問題 0番地 0 100K 保護（protection）の問題ユーザ２のプログラムユーザ１のプログラムアクセス

(26)

再配置と保護の問題の解決策

ベジタジタを使 • ベースレジスタとリミットレジスタを使用 – プログラムロード時にパーティションの先頭がプグラムド時にパティションの先頭がベースレジスタへ、パーティションの終わりがリミットレジスタへセットされるッジタッされる 300K リミットレジスタリ CALL １００ 100 + 100K（ベースレジスタの値）

(27)

スワッピング

プ全体を時的デ避 • プロセス全体を一時的にディスクに退避例例 B B B B C C C C C A A A B B B B E A A A D D D OS OS OS OS OS OS OS Aがスワップアウト時間 27

(28)

スワップ領域の割り当て

プ領域 • スワップ領域 – メインメモリに入りきらないものを退避させるためメインメモリに入りきらないものを退避させるための、ディスク上の領域 • スワップ領域割り当てのアルゴリズム • スワップ領域割り当てのアルゴリズム – メインメモリ管理と同様のアルゴリズムプご割 • スワップアウトごとに割り当てる – 〃と異なるアルゴリズム • プロセス生成時に割り当てる

(29)

仮想記憶（Virtual Memory）

プグズズ • プログラムサイズ＞メインメモリサイズ – オーバーレイ（オイ（overlay）というプログラム細分化y）うグラ細分化 • overlay0を最初に実行し、終了すると、次のoverlayを呼び出す • 細分化するのはプログラマの仕事 • 仮想記憶の登場仮想記憶の登場 – プログラムサイズがメモリサイズを超えても構わないという点が発想の基本ないという点が発想の基本

(30)

ページング

仮想ド仮想ド空 • 仮想アドレス、仮想アドレス空間 – プログラムから見えるアドレスおよびアドレス空間グラら見えるアおよびア空間 • MMU（メモリ管理ユニット：Memory Management Unit） Management Unit） – 仮想アドレスと物理メモリ・アドレスとのマッピングをうプを行うチップ CPU メモリディスク・仮想アドレス

(31)

MMUの動作

• ページとページ・フレームのマップを示すページ表から物理アドレスを提供する 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 仮想アドレス 010 1 0 プレゼント/アブセント・ビット（マップされているか否か）ページ番号オフセット 010 1 001 1 110 1 0 1 2 110 000 1 100 0 3 4 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 物理アドレス31

(32)

ページフォールト（page fault）

• ページ・フレームにマップされていないページをアクセスしようとすること – CPUはOSにトラップをかける OSはあるアルゴリズムに従って選んだページ・フ – OSはあるアルゴリズムに従って選んだページ・フレームをスワップアウト（ディスクに退避）するペジフルトを起こしたペジの内容を退避 – ページ・フォールトを起こしたページの内容を退避させたページ・フレーム部にロードする

(33)

ページ表（page table）

• 目的は、仮想ページをページ・フレームにマッピングすること • 問題点ペジ表が極端に大きくなる – ページ表が極端に大きくなる • ページサイズ４K、32ビット・アドレス空間の場合、100 万ペジ万ページ • ページ表はプロセスごとに保持ピングは高速である必要がある – マッピングは高速である必要がある • 1命令に数回のメモリアクセスが必要な場合もある • 改良案として、マルチレベルページ表

(34)

ページ表エントリ

• ページ・フレーム番号ページ・フレーム番号 プレゼント/アブセント保護 修正参照キャッシング抑制ジフレム番号 • プレゼント/アブセント・ビット – 1: 物理メモリ上にある、0: 物理メモリ上にない • 保護ビット – 読み取り、書き込み、実行のアクセス権限を示す • 修正ビット – ページが編集されると、1 参照ビト • 参照ビット – ページが参照されると、1

(35)

ページ置換アルゴリズム

ジ生時物 • ページフォルト発生時、_{OSは物理メモリから} 削除するページを選択しなければならない – 削除するページが編集されていれば、ディスクに書き戻す書き戻す • 最適ページ置換アルゴリズム – もっとも次の参照までの時間が長いものを選択する – 実現不可能 • 現実的かつ有用なアルゴリズムが必要現実的かつ有用なアルゴリズムが必要

(36)

LRU

今

LRU

今後アク（未知）時間的局所性セスされ時間的局所性に基づく考え方る確率 • アクセス確率の低いページを選びたい過去のアクセス間隔（既知）アクセス確率の低いペジを選びたい • アクセス間隔の長いページを選べばよい LRU_{Least Recently Used}

(37)

LRUアルゴリズム（1/3）

• _{LRU（Least Recent Used）} – 長い間使用されていないページは、今後も参照さ長い間使用されていないジは、今後も参照されない可能性が高い、という考えに基づく • ページフォルト発生時最も長時間参照され • ページフォルト発生時、最も長時間参照されていないものを選択 • 実現可能な方法は、ハードウェア依存 • ソフトウェアでは近似解を使用ソフトウェアでは、近似解を使用

(38)

LRUアルゴリズム（2/3）

ビウタを • _{64ビットのカウンタCを利用} – 各命令後、インクリメント各命令後、インクリン • ページ表のエントリにCを格納できるフィールドを用意ドを用意 • ページを参照した時点で、現在の_{Cの値をそ} のページエントリに格納する • ページエントリのカウンタの値が最小のもの • ページエントリのカウンタの値が最小のものがLRUページ

(39)

LRUアルゴリズム（3/3）

行を使 • 行列を使用 – n×n （n: ページフレーム数）（ジ数）例） 0123 の順番でアクセスされた場合（4×4） 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 例） 0123 の順番でアクセスされた場合（4×4） 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 C=0111 C=1011 C=1101 C=1110 行の2進数とみて、最小値の行の番号がLRU

(40)

第5回

権 • シェルとアクセス権 • 標準入出力フィルタコマンドシェルスクリプ標準入出力、フィルタコマンド、シェルスクリプト、ファイルのバックアップ、アクセス権、ドライブディレクトリファイル open/read/write ブ、ディレクトリ、ファイル、open/read/write • ファイルのメモリへのマッピング、アクセス制御、権限、空き領域管理

(41)

復習：スレッド

プ替 • プロセス切り替え – コスト高高スレッド • スレッド – プロセスを分割 – CPUリソースを割り当てる，さらに細かい単位 – 主記憶領域が同じのため切り替えコスト低主記憶領域が同じのため，切り替えコスト低

(42)

復習：割込み

割 • 割込み – 通常の通常 CPU演算動作とは異なる事象演算動作は異なる事象 • キーボード入力を受け取った • 自動車がどこかに衝突した自動車がどこかに衝突した • サーバからデータが送られてきた – 割込み発生時にプロセスの切り替えが起こる – 割込み発生時にプロセスの切り替えが起こる – TSSでは、プロセス切り替えのためにインタバルタイマが定期的に割込みを発生インターバルタイマーが定期的に割込みを発生

(43)

復習：割込みの種類

内部割込み • 内部割込み – スーパバイザコール割込み – プログラムチェック（例外）割込み • 外部割込み入出力割込み – 入出力割込み – タイマ割込みマシンチク割込み – マシンチェック割込み – リスタート割込み

(44)

ジ

グ

基本

スケジューリングの基本

(45)

復習：プロセスの三状態

実行能 CPUリソースが実行可能（ready） CPUリソスが割り当てられた（順番がまわってきた） CPU以外のリソースを獲得 or スパバイザル終了スーパバイザコール終了待ち実行割込み待ち（wait）実行（running）スーパバイザコールスパバイザコル or CPU以外のリソース喪失 45

(46)

プロセスの状態遷移

CPUリソースが待ち行列プロセス CPUリソスが割り当てられた（順番がまわってきた） CPU以外のリソースを獲得 or スパバイザル終了スーパバイザコール終了 CPU 待ち割込み

(47)

スケジューリング

実行プロセスの選択 • 実行プロセスの選択 – CPUスケジューラが行う – 対話型処理では，数十～数百回/s • スケジューリングアルゴリズム – 高速かつ軽量に行う必要 • オーバヘッド削減のため • 基本 – 待ち行列の先頭プロセスにCPUリソースを割り当て • 全待ちプロセスの数に依存しない時間でスケジューリングが可能

(48)

プロセスの中断方式

実行プロセスの切り替えにはプロセスの • 実行プロセスの切り替えにはプロセスの中断が必要 – 復習：復習：CPU状態（PSWプロセッサステタスワド）のCPU状態（PSWプロセッサステータスワード）の PCB (Process Control Block, Task Control Block)への待避中断方式 • 中断方式 – プリエンプション方式 • OSがプロセスから実行権を剥奪 • OSがプロセスから実行権を剥奪 • UNIX, WindowsXP, MacOS X – ノンプリエンプション方式プセがに実行権を自主的に返還プロセス暴走時には • プロセスがOSに実行権を自主的に返還 • Windows 95, MacOS 9 暴走時はシステム停止も

(49)

ジ

グ

的

スケジューリングの目的

(50)

スケジューリングの目的

を効率的た • リソースを効率的に利用したい – CPUリソースは時分割により仮想化リソは時分割より仮想化 • プロセス切り替えが多発 • 次に実行するプロセスを選択する機会も膨大次に実行するプロセスを選択する機会も膨大 – 切り替えごとにコスト（オーバヘッド）が発生 • スケジューリング次第で全体のオーバヘッドが増減 • スケジューリング次第で全体のオーバヘッドが増減 • 効率の悪いスケジューリング＝全体の性能低下 • 効率のよいスケジューリングが必要

(51)

効率化の指標

応答時間 • 応答時間 – ある依頼した処理に対して応答が返ってくるまでに要する時間応答が返ってくるまでに要する時間 • 対話処理：レスポンスタイム – 端末から入力した命令に対しシステムから結果を受け取るまでの時間の時間 • バッチ処理：ターンアラウンドタイム – 投入したジョブに対しシステムから結果を受け取るまでの時間プ • スループット – ある単位時間においてシステムが処理する仕事量プセス切り替えに必要となるオバド等は含まない • プロセス切り替えに必要となるオーバヘッド等は含まない • ユーザにとって意義のある仕事をいかにこなせるか

(52)

効率化の指標

応答時間とスルプトは • 応答時間とスループットはトレードオフになる場合も例） – 例） • 応答時間向上を追求対話型処理を優先的に • 対話型処理を優先的に • TSSのクオンタムを短く • 切り替え回数増加，切り替えオーバヘッド増加切り替え回数増加，切り替えオバッド増加 • スループット低下 • ユーザの要求やシステムの性質に応じて適切な

FIFO (Fi t I Fi t O t) • FIFO (First In First Out) – 到着順スケジューリング，FCFS SPTF (Sh t t P i Ti Fi t) • SPTF (Shortest Processing Time First) – 処理時間順スケジューリング PS (P i it S h d li ) • PS (Priority Scheduling) – 優先度順スケジューリング RR (R d R bi ) • RR (Round Robin) – ラウンドロビン MLF (M lti L l F db k) • MLF (Multi‐Level Feedback) – 多重レベルフィードバック

(69)

MLF

• _{Multi‐Level Feedback} – 優先度別に待ち行列を用意 – プロセスは，クオンタムを得るごとに CPU より優先度の低い待ち行列に移される高プロセスプロセスプロセス優先度度低 69

(70)

MLF

• _{Multi‐Level Feedback} – 複数のクオンタムを必要とするようなプロセス複数クオンタを必要するような（すなわち長い時間がかかるプロセス）は，どんどん優先度が下がってゆく，優先度下ゆく – SPTFの良い近似になっている

(71)

スケジューリングアルゴリズムの実

スケジュリングアルゴリズムの実

(72)

FIFOの例

プセス処理時間 [ ] 到着時刻 [ ] プロセス処理時間 [s] 到着時刻 [s] A 10 0 B 20 2 C 5 6 10s t=2 t=6 t=10 t=30 t=35 28s=(10-2)+20 29s=4(Aに対する待ち)+20(Bに対する待ち)+5（自身の処理時間）

(73)

SPTFの例

プセス処理時間 [ ] 到着時刻 [ ] SPTF: Shortest Processing Time First プロセス処理時間 [s] 到着時刻 [s] A 10 0 B 20 2 C 5 6 10s t=2 t=6 t=10 t=15 t=35 33s=(10-2)(Aの処理待)+5(Cの処理待ち)＋20(自身の処理) 9s

(74)

RRの例

プセス処理時間 [ ] 到着時刻 [ ] プロセス処理時間 [s] 到着時刻 [s] A 10 0 B 20 2 C 5 6 23s 10=2*(1/1)+4*(1/2)+x*(1/3)+y*(1/2) t=2 t=6 t=20 t=23 t=35 33s 15s ?*(1/3)=5

(75)

おる

UNIXにおける

(89)

(90)

(91)

演習

(92)

(93)

まとめ：スケジューリング方式

(94)

まとめ：処理時間順

処時ジグ • 処理時間順スケジューリング – 理論上，応答時間を最小にできる理論，応答時間を最小きる – 実装が不可能 • 近似により処理時間順を実現 – 多重レベルフィードバック

(95)

まとめ：プロセス優先度

静的優先度 • 静的優先度 – プロセス生成時に決定成時決定 • 動的優先度実行中に変化 – 実行中に変化 • 優先度スケジューリング優先度の低いプロセスがstarvationに陥る可能性 – 優先度の低いプロセスがstarvationに陥る可能性 – aging等で解決

(96)

第5回

権 • シェルとアクセス権 • 標準入出力フィルタコマンドシェルスクリプ標準入出力、フィルタコマンド、シェルスクリプト、ファイルのバックアップ、アクセス権、ドライブディレクトリファイル open/read/write ブ、ディレクトリ、ファイル、open/read/write • ファイルのメモリへのマッピング、アクセス制御、権限、空き領域管理

(97)

シェルのジョブの状態

• フォアグラウンド – 直接端末から入出力を行える状態． • バックグラウンドフォアグラウンドジョブの裏で同時に実行している状態 – フォアグラウンドジョブの裏で同時に実行している状態中断 • 中断 – 実行中に一時停止された状態 • 終了 – 終了した、または終了させられた状態

(98)

バックグラウンドジョブ

• プロンプトの裏で実行されているジョブ – 起動時に起動時に & を付ける& を付ける 通常: % /a out _{が終了するまで次の} バックグラウンド: % ./a.out _{a.out が終了するまで次の} コマンドは実行不可 % ./a.out & % a.out の実行中も次のコマンドを 実行可能注意_:

(99)

ジョブの状態の切り替え

フォアグラウンド

ォグラウ

C‐c fg %ジョブ番号 C‐z fg %ジョブ番号

バックグラウンド

_中断

C c bg %ジョブ番号 fg %ジョブ番号 kill –KILL %ジョブ番号 kill –KILL %ジョブ番号

終了

(100)

ジョブ管理のコマンドキー操作

ジョブ管理のコマンド、キー操作

• コマンド fg %番号 中断やバックグラウンドのジョブを再開 bg %番号 中断状態のジョブをバックグラウンドで再開 kill KILL %番号指定した番号のジョブを強制終了 kill –KILL %番号指定した番号のジョブを強制終了 jobs バックグラウンドで実行中のジョブ，及び中断状態のジョブを表示及び中断状態のジョブを表示 fg と bg で %番号を省略すると，jobsコマンドで + がついたジョブが対象 • キー操作

(101)

ジョブ管理：使用例

ジョブ管理使用例

• 一旦起動したプログラムをバックグラウンドに変更 % ./hello C‐z [1] + 19277 Suspended ./hello Ctrlキーを押しながら z % bg [1] ./hello & % • 不要なジョブを強制終了 % jobs [1] Running ./hello [2] + Running /a out [2] + Running ./a.out [3] ‐ Running emacs % kill –KILL %2 % %

(102)

ファイルに関する操作

イ関する操作 • ファイルに関する操作 – アクセス権の設定 – ファイルの取りまとめ、圧縮 – ファイルの探索 – ファイル内の文字列探索

(103)

ファイルのアクセス権

ご権を指定能 • ファイルごとにアクセス権を指定可能ユーザ _ユーザ A ユザ B 見える見える見えない見える見える見える file１ file２

(104)

ファイルのアクセス権

• 各ファイルについて－ユーザのカテゴリ毎に－アクセス権を設定可能ユーザのカテゴリアクセス権 •読み出し権 •書き込み権 •ファイルの所有者 •同じグループ •書き込み権 •実行権 •同じグルプ •それ以外

(105)

ファイルのアクセス権表示 ls ‐l

実行例このファイルの所有者イ所属グプ • 実行例 % ls –l hello.txt 1 79999 989 M 22 19 26 h ll t t このファイルの所属グループ ‐rw‐‐‐‐‐‐‐ 1 a79999a usr 989 May 22 19:26 hello.txt 所有者のアクセス権同じグループのユーザのアクセス権アクセス権の表記 r 読出し権それ以外のユーザのアクセス権 r 読出し権 w 書込み権 x 実行権 - 通常ファイルデレクトリファイルの種類 d ディレクトリ

(106)

アクセス権の変更

chmod

方法 • 利用方法 chmod アクセス権を変更するファイル変更するカテゴリ所有者変更するアクセス権読み出し権権利の与奪＋権利を与える u 所有者 g 同じグループの利用者 o それ以外の利用者 a 全ての利用者 r 読み出し権 w 書き込み権 x 実行権 ＋権利を与える ‐ 権利を与えない a 全ての利用者

(107)

アクセス権の変更

chmod

• 利用例利用例

– 例1) ファイルの所有者に実行権を与える

% chmod u+x hello.txt

– 例2) 同じグループのユーザーに読み出し権と書き込み権を与える % chmod u+x hello.txt 書き込み権を与える % chmod g+rw hello.txt – 例3) 所有者以外の全てのアクセスを禁止 % chmod go‐rwx hello.txt – 例4）ディレクトリ全体のアクセス権を変更 g % chmod ‐R go‐rwx work

(108)

ディレクトリのアクセス権

• ファイルのアクセス権とディレクトリのファイルのアクセス権とディレクトリのアクセス権は少し意味が異なる． – 読み出し権：読み出し権：そのディレクトリにあるファイルの名前を閲覧する権利 – 書き込み権：そのディレクトリでファイルの削除や新規作成をする権利利 – 実行権： – 実行権：そのディレクトリに移動する権利．

(109)

アクセス権

フイルとデレクトリのアクセス権の操作 • ファイルとディレクトリのアクセス権の操作 – 読み出し権 – 書き込み権 – 実行権実行権

(110)

ファイルのとりまとめと圧縮

• 多数のファイルを保管したり他の計算機に転送するときするとき，一つのファイルにまとめて，圧縮（サイズを小さく）すると便利すると便利．たくさんのファイルやディレクトリまとめる圧縮ィリ

(111)

ファイルの取りまとめと展開

tar

複数をまる • 複数のファイルを一つにまとめる – 本来はテープに保存する（本来はテ保存する（ ptape archive）コマンド）ン複数のフイルつのフイル複数のファイル、ディレクトリ一つのファイルディレクトリ tar ファイルディレクトリディレクトリディレクトリ file1 file2 file3 tar

(112)

ファイルの取りまとめと展開

tar

• 利用法

tar file1 file2 ...

処理内容 _{どれか一つ} 処容 c 1つのファイルにまとめる t まとめられたファイルの内容表示 x まとめられたファイルの展開 どれかつ表示に関する指示 v 詳細情報表示 オプション（処理内容で表示が異なる） c の場合：まとめられる各ファイル名 t の場合：まとめられたファイルの ズサイズなどの詳細情報 x の場合：展開される各ファイル名

(113)

ファイルのとりまとめと展開

tar

• 利用例 – 例1）カレントディレクトリの work と tmp ディレクトリを test.tar というファイルにまとめる． ファイル名の末尾を .tar としておくと tar でまとめたファイル であることが分かて便利です % tar cf test.tar work tmp であることが分かって便利です. – 例２） test.tar の中身を表示 （詳細情報も表示）（詳細情報も表示） – 例３） test.tar を元の形に展開 % tar tvf test.tar 例３） test.tar を元の形に展開 （展開される各ファイルも表示） % tar xvf test.tar

(114)

tar でディレクトリをまとめるときの

注意

• ディレクトリは相対パスで指定した方が良い % tar cvf test.tar test – 任意の位置に展開することができる → バックアップや他の計算機での利用が容易 → バックアップや他の計算機での利用が容易もし絶対パスで指定した場合 – もし絶対パスで指定した場合全く同じ絶対パスにしか展開できない % tar cvf test.tar /home/user3/k70043a/test 全く同じ絶対パスにしか展開できない｡

(115)

ファイルの圧縮解凍

ファイルの圧縮, 解凍

縮中な部分を削 • 圧縮：ファイル中の冗長な部分を削ってサイズを小さくする． • 解凍：削られた冗長部分を補って元のファイルに戻す元のファイルに戻す．縮ファイル圧縮解凍ファイルファイル解凍

(116)

ファイルの圧縮，解凍

gzip

利用法圧縮 • 利用法：圧縮圧縮結果は元のフイル名の末尾にが gzip 圧縮するファイル名 – 圧縮結果は，元のファイル名の末尾に .gz が付いたファイルに格納される． – 例） hello.txt を圧縮する．( hello.txt.gz が作成される．)例） e o t t を圧縮する ( e o t t g が作成される ) 利用法解凍 % gzip hello.txt • 利用法：解凍例） h ll t t を解凍する (h ll t t が作成される） gzip ‐d 解凍するファイル名 – 例） hello.txt.gz を解凍する．(hello.txt が作成される．） % gzip –d hello.txt.gz

(117)

圧縮するファイルの選択

を縮する点 • ファイルを圧縮する利点 – ファイルの転送が速いァイル転送速 – ディスクを有効に利用できる • 不便な点 – 通常､使用する前に復元（解凍）が必要通常，他の計算機に転送するファイルやしばらく利用しないフイルを圧縮するしばらく利用しないファイルを圧縮する

(118)

tar と gzip を組み合わせると効果的

SRC SRC/ SRC file1 SRC.tar SRC.tar.gz file1 SRC file1 file2 file3 file2 file3 file4 file2 file3 file4

file1 file3 file4 tar cvf SRC.tar SRC SRC.tar ファイル gzip SRC.tar SRC.tar.gzファイルができるができる

(119)

取りまとめて圧縮されたファイルの

復元

SRC tar SRC tar gz SRC SRC/ file1 SRC file1 file2 SRC.tar SRC.tar.gz file1 file1 file2 file3 file3 file4 file2 file3 file4

tar xvf SRC.tar gzip ‐d SRC.tar.gz file4 SRCディレクトリ以下が展開される SRC.tarファイルができる gzip –dc SRC.tar.gz | tar xvf ‐ 一度に実行 119 gzip –dc ファイル名解凍結果を標準出力に出力

(120)

ファイルの探索

デが増くる • ファイルやディレクトリが増えてくると_, 目的のファイルがどこにあるかわからなくなっ目的ァイあるわらなくなてくる. → 探索コマンド find → 探索コマンド find

(121)

ファイルの探索

find

法 • 利用法 find 探索開始ディレクトリ –name 名前探索後の処理 – 探索開始ディレクトリは絶対パス,相対パスどちらで指定してもよい find 探索開始ディレクトリ –name 名前探索後の処理 で指定してもよい. – 主な”探索後の処理”： i t 見つかたフイルを表示 ‐print 見つかったファイルを表示 ‐exec 見つかったファイルに対してマンドを実行コマンドを実行

(128)

シェルスクリプトの例１

• _{workディレクトリに移動し,} test f90 をコンパイルして実行する test.f90 をコンパイルして実行する. – バッチジョブのスクリプト #!/bin/csh cd work frt test.f90 ‐o test ./test

(129)

シェルスクリプトの例2

• 引数に指定されたファイルが存在すれば, そのファイルで member という文字列を探索する. – 引数は $数字で指示する. 例) $1 ：１番目の引数. – ファイルが存在するか否かの判定 if (‐f ファイル名) – メッセージの出力メッセジの出力 echo メッセージ #!/bin/csh if (‐f $1) then grep 'member' $1 grep member $1 else echo "$1 doesn't exist." endif endif

(130)

シェルスクリプトの例3

• カレントディレクトリにある, ファイル名の末尾が .c であるファイルに対し, ファイル名の末尾にさらに .old を付ける. ファイル名の末尾にさらにを付ける – 繰り返しは foreach 変数 ( 変数のとる値 ) から _{d まで} から end まで． – ここでは変数のとる値として＊.c 、すなわちカレントディレクトリにある、ファイル名の末尾が .c のファイルの名前を指定している. – 条件を満たすファイル名について順に繰り返しの中を実行する条件を満たすファイル名について,順に繰り返しの中を実行する. – 変数の中身は ${変数}で参照. #!/bin/csh foreach cfile ( *.c ) mv ${cfile} ${cfile}.old echo ${cfile} ${cfile}.old d end

(131)

分割コンパイルの支援

分割パ • 分割コンパイル – 一つのプログラムを複数のファイルに分割グラを複数ァイル分割 → 大規模なプログラムの管理が容易 – 一部のファイルに修正を施した後, 再度全部をコンパイルするのは無駄再度全部をコンパイルするのは無駄. → 修正を行ったファイルのみコンパイル

(132)

分割コンパイルの支援

make

• ファイルの依存関係を元に必要なコンパイルだけを行う仕組み. コンパイルのコマンドは計算機によって異なる – コンパイルのコマンドは計算機によって異なる file1.f90 f90 ‐c file1.o cc

file2.f90 f90 ‐c file2.o _program

file3.c cc ‐c file3.o

make

• ファイルの依存関係は Makefile というファイルに

(133)

Makefileの例

• FortranとC言語の混成プログラムFortranとC言語の混成プログラム. • コンパイル以外のターゲットも作成可能例） clean: 途中でできた不要ファイルを削除 – clean: 途中でできた不要ファイルを削除 – backup: 必要なファイルをまとめて圧縮 all: program program: file1.o file2.o file3.o

cc o program file1 o file2 o file3 o cc ‐o program file1.o file2.o file3.o file1.o: file1.f90 f90 ‐c file1.f90 file2 o: file2 f90 file2.o: file2.f90 f90 ‐c file2.f90 file3.o: file3.c cc ‐c file3.c cc c file3.c clean: rm ‐f file1.o file2.o file3.o *~ backup: files.tar.gzp g files.tar.gz: file1.f90 file2.f90 file3.c tar ‐cf ‐ file1.f90 file2.f90 file3.c | gzip > files.tar.gz

(134)

Makefileの書き方

基本形 • 基本形 ターゲット: ターゲット作成に必要なファイル アクシン TAB – ターゲット：目的 • ファイルもしくは単なる名前アクション TAB • ファイル,もしくは単なる名前 – ターゲット作成に必要なファイル名： • 複数指定可 – アクション： • ターゲットを作成するスクリプト複数行にまたがても可 • 複数行にまたがっても可 • 行の先頭は必ず TAB

(135)

分割コンパイルの支援

make

法 • 利用法 make ターゲット – ターゲット：何を生成するか →Makefileに記述されているものを指定する make タ ゲット →Makefileに記述されているものを指定する. – 何もターゲットが指定されない場合, ll が指定されたものとして実行される all が指定されたものとして実行される.

(136)

ファイルシステムAPIと

(137)

ファイルシステムの役割(1)

様な種類次憶装 • 様々な種類の_{2次記憶装置へ,} – 簡便で簡便 – 効率的で安全で – 安全で – 統一的な(装置によらない) 読み書き手段を提供する

(138)

ファイルシステムの役割(2)

電をもわれな情報ど • 電源を切っても失われない情報の_{(ほとんど} 唯一の)格納場所) – メモリの内容は電源を切ると失われる • プロセス間で情報を共有する自然な場所 • プロセス間で情報を共有する自然な場所 – プロセス間でメモリは分離されていたメモリメモリメモリ

(139)

OSがない状態での2次記憶

例ドデ • 例_{: ハードディスク} – 固定サイズの「ブロック」の集合固定サイック」集合(典型(典型: 512B, 1KB), ) – ブロックのアドレス: (シリンダ, トラック, セクタ) 読み書きのインタフェス – 読み書きのインタフェース • I/Oコマンド発行終了通知の割り込み • 終了通知の割り込み

(140)

基本的な抽象化: ファイル

• ファイル名_(パス名) ややこしいアドレスではなく自由な文字列 – ややこしいアドレスではなく自由な文字列 • バイト配列としてファイルの簡便な読み書き – ファイル名, オフセット  記憶場所 – キャッシュを用いた効率的アクセス • ファイルの作成，伸長空き領域確保 – 空き領域確保 • ファイルの所有者，読み書き権限_{(来週以降)}

(141)

API : 基本概念

く • 開く_(open) – 権限の検査，以後の読み書き準備権限検査，以後読み書き準備 • 逐次的な読み書き(read/write) 位置あわせ頭出し • 位置あわせ(seek; 頭出し) • メモリマップドファイルメモリマップドファイル(後述)(後述) • 閉じる_(close) open r/w seek

(142)

Unix API

• _{int fd = open(path, access);} • _{int m = read(fd, buf, n);}_{int m read(fd, buf, n);}

• _{int m = write(fd, buf, n);}

• _{off_t o’ = lseek(fd, o, from);} • int err = close(fd);int err = close(fd);

(143)

Windows API

• _{HANDLE h = CreateFile(path, access, …);} • _{BOOL ok = ReadFile(h, buf, n, &m, …);} • _{BOOL ok = WriteFile(h buf n &m}_{BOOL ok = WriteFile(h, buf, n, &m, …);}_);

• _{DWORD o’ = SetFilePointer(h, o1, &o2, from);} • BOOL ok = CloseHandle(h);

(144)

C言語の標準ライブラリAPI (1)

• _{FILE * fp = fopen(path, mode);}

• _{size t sz’ = fread(buf, sz, n, fp);}_{size_t sz fread(buf, sz, n, fp);} • _{size_t sz’ = fwrite(buf, sz, n, fp);} • _{int fseek(fp, o, from);}

• int c = fgetc(fp);int c = fgetc(fp); • int c’ = fputc(c, fp);

(145)

C言語の標準ライブラリAPI (2)

• _{char * s’ = fgets(s, sz, fp);}

• _{int ok = fputs(s, fp);}_{int ok fputs(s, fp);}

• _{fscanf(fp, “%d”, &x); /* 例 */} • _{fprintf(fp, “%d”, x); /* 例 */} • int err = fclose(fp);int err = fclose(fp);

(146)

open/read/write系とfopen/fread/fwrite系

の関係

系シム • open/read/write系: システムコール • fopen/fread/fwrite系: (結局はopen etc.を呼び出す) ライブラリ – 違い1: 書式付入出力(fprintf, fscanf)など高機能なIOのサp ポート – 違い2: バッファリングを行う • 複数回のfwriteをメモリ上に保持して一度のwriteシステムコールで書き込む • 一度のreadシステムコールで大量に読み込んで以降の複数回のfreadに答える

(147)

バッファリング

f it f it f it f it f it fwrite fwrite fwrite fwrite fwrite fwrite fwrite

write

(148)

お断り

本授業資料の作成にあたり • 本授業資料の作成にあたり • 慶應大学SFC IPL/ITB 岩井クラス • 戸辺義人先生戸辺義人先生 • 田浦健次朗先生 • 降旗大介先生 • 松尾啓志先生 • 九州大学情報基盤研究開発センター • Wikipediaなどの資料を参考にさせていただいています。 • ありがとうございます。ありがとうございます。

Microsoft PowerPoint os5.pptx

Operating System

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5

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第1回

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第2回

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第3回

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第4回

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第5回

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第6回

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第7回

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２回目のこり

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第3回

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プロセスの状態

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状態遷移

オペレーティングシステム

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第４回

第 回

RAM(Random Access Memory)

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SRAM

SRAM

SRAM

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DRAM

DARMとSRAM

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メモリ実効速度

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メモリ実効速度問題

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メモリ管理

メモリ管理

メモリ管理

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スワッピング・ページングなし（マルチプロ

グラミング）

再配置と保護の問題の解決策

再配置と保護の問題の解決策

スワッピング

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スワップ領域の割り当て

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仮想記憶（Virtual Memory）

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ページング

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MMUの動作

MMUの動作

ページフォールト（page fault）

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ページ表（page table）

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ページ表エントリ

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ページ置換アルゴリズム

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LRU

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LRUアルゴリズム （1/3）

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LRUアルゴリズム （2/3）

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LRUアルゴリズム （3/3）

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第5回

オペレティングシステム

第回

LRUアルゴリズム（1/3）

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LRUアルゴリズム（2/3）

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LRUアルゴリズム（3/3）

LRUアルゴリズム（3/3）

スケジュリングアルゴリズムの実

おる