Kurs - Unix: Systemprogrammierung («UNV»)

Ein Vertiefungsseminar für UNIX-Spezialisten

Ein Grund für die Beliebtheit von Unix ist die klare und einfache Struktur der Programmierschnittstelle. Ein anderer Vorteil ist die durch die weit gehende Implementierung des Systems in einer höheren Programmiersprache gegebene Portabilität des Systemkerns auf neue Hardware.
Die Eleganz und Überschaubarkeit des Systemkerns hat dazu geführt, dass heute viele Systemprogrammierer an Hand des Unix-Betriebssystems lernen, wie ein Mehrprozess/Mehrbenutzer-System funktioniert. In diesem Kurs wird viel Wert gelegt auf die Portabilität der Systemprogramme. Es werden fast ausschliesslich POSIX-konforme (P1003.1) Systemcalls und Bibliotheksroutinen verwendet.
Am ersten Tag des Kurses wird die nötige Theorie (Betriebssystem-Grundlagen, Unix-Kernelarchitektur) behandelt. Die restlichen vier Tage werden dazu verwendet, alle wichtigen System-Calls und viele Bibliotheksroutinen in Theorie und Praxis (anhand zahlreicher Beispielprogramme und Übungen) kennen zu lernen.

1. Einführung
   • Kursziele
   • Unix-Geschichte
   • Unix-Versionen
   • POSIX
2. Grundlagen
   • Funktionen eines Betriebssystems
   • Betriebssystemklassen
   • Speicherverwaltung
   • Hardwarevoraussetzungen
3. Unix-Architektur
   • Kernel
   • Organisation eines Disks
   • Organisation eines Filesystems
   • Organisation eines Files
   • Filesystem-Datenstrukturen
   • Device-Driver und Special Files
   • Buffer cache
   • Organisation eines Prozesses
   • Prozess-System-Datenstrukturen
   • Scheduling
   • Signale
4. Allgemeines zur Systemprogrammierung
   • System Calls und Bibliotheksroutinen
   • Include-Files
   • Fehlerbehandlung (exit status)
   • Beschreibung der Routinen
5. Das Filesystem
   • Zugriff auf Regular Files open(), creat(), close(), read(), write(), lseek()
   • Zugriff auf Fileattribute chmod(), fchmod(), chown(), fchown(), stat(), fstat(), access(), fcntl()
   • Zugriff auf Directories chdir(), getcwd(), chroot(), link(), unlink(), rename(), symlink(), readlink(), mkdir(), rmdir(), mount(), umount(), opendir(), closedir(), readdir(), rewinddir()
   • Zusätzliche Filesystem-System-Calls mknod(), umask(), dup(), dup2(), sync()
   • Device-Kontrolle ioctl()
6. Speicherverwaltung
   • brk(), sbrk(), malloc(), free(), realloc(), calloc()
7. Prozesskontrolle
   • Prozesskreation und -termination fork(), vfork(), exit(), _exit(), wait(), waitpid(), exec()-Familie, system(), popen(), pclose()
   • Signale signal(), sigaction(), kill(), setpgid(), setpgrp(), getpgrp(), setsid(), alarm(), pause(), sleep(), getitimer(), setitimer()
   • Prozessinformation getpid(), getppid(), getuid(), getgid(), geteuid(), getegid(), setuid(), setgid(), times(), getrusage(), getenv()
   • Scheduling nice()
8. Systeminformation
   • uname(), time(), stime(), getrlimit(), setrlimit()
9. Steuerung von Bildschirmen und seriellen Leitungen
   • Attribute tcgetattr(), tcsetattr()
   • Tastatursignale tcgetpgrp(), tcsetpgrp()
10. Interprozess-Kommunikation
    • Multiplexing select()
    • Pipes pipe()
    • Netzwerk-Programmierung, TCP/IP, BSD-Sockets socket(), bind(), listen(), accept(), connect()
    • System V IPC ftok()
    • Message Queues msgget(), msgsnd(), msgrcv(), msgctl()
    • Shared Memory shmget(), shmat(), shmdt(), shmctl()
    • Semaphoren semget(), semop(), semctl()