Sistemas Operativos - Curso Mendez

Cursada el segundo cuatrimestre de 2025. Pagina de la cátedra.

Temario

• Introducción a los Sistemas Operativos
  • Rol y propósito
  • Funcionalidad típica
  • Arquitecturas: monolítico, en capas, micro-kernel
• Kernel
  • Userland vs Kernelspace
  • Modo usuario / supervisor (modo dual)
  • Protección y separación
• Llamadas y APIs
  • Llamadas al sistema (system calls)
  • Llamadas a biblioteca (library calls)
  • API (application program interface)
• Interrupciones
  • Uso de interrupciones
  • Transición entre modo usuario y kernel
  • Dispatching y cambio de contexto
• Procesos
  • Concepto de proceso
  • Concepto de thread
  • Estructuras de datos: ready list, process control block
  • Abstracción de recursos
• Scheduling
  • Políticas de planificación
  • Con desalojo (preemptive)
  • Sin desalojo (non-preemptive)
• Concurrencia
  • Acceso atómico a objetos
  • Primitivas de sincronización
  • Multiprocesadores: spin-locks, reentrancy
• Virtualización de memoria
  • Memoria física
  • Gestión de memoria a nivel hardware
  • Paginación
  • Memoria virtual
  • Memoria caché
• Seguridad
  • Políticas y mecanismos de separación
  • Métodos de seguridad
  • Dispositivos de seguridad
  • Protección, control de acceso y autenticación
• File systems
  • VFS: dato, metadato, operaciones, organización
  • Directorios: contenido y estructura

Trabajo Práctico Fork

• Creación y jerarquía de procesos (fork).
• Sincronización de procesos (wait).
• Ejecución de programas y reemplazo de proceso (execvp).
• Comunicación entre procesos con pipes.
• Descriptores de archivo y E/S estándar.
• Composición de procesos estilo pipeline Unix.
• Llamadas al sistema (interfaz usuario–kernel).
• Señales y control de procesos (kill, temporizadores).
• Observación y trazado de syscalls (ptrace, modelo strace).
• Manejo básico del sistema de archivos (stat, directorios, enlaces).
• Memoria mapeada a archivos (mmap).

Trabajo Práctico Shell

• Creación y control de procesos (fork, exec, wait).
• Reemplazo de programa en un proceso (exec*).
• Comunicación entre procesos con pipes.
• Redirección de entrada/salida con descriptores de archivo (open, dup2).
• Manejo de stdin, stdout y stderr.
• Uso de llamadas al sistema (interfaz usuario–kernel).
• Variables de entorno por proceso (getenv, setenv, environ).
• Built-ins que afectan el estado del proceso shell (cd, exit).
• Manejo de señales (SIGCHLD).
• Procesos en background y foreground.
• Recolección de hijos y prevención de zombies (waitpid, WNOHANG).
• Grupos de procesos (setpgid).

Trabajo Práctico Scheduling

• Cambio de contexto entre procesos (context switch).
• PCB / estructura de proceso (Env, trapframe, registros guardados).
• Pasaje kernel ↔ usuario.
• Restauración de registros de CPU e iret.
• Manejo de interrupciones e IDT.
• Syscalls como mecanismo de entrada al kernel.
• Handlers de traps e interrupciones.
• Manejo de tablas de páginas por proceso (pgdir).
• Espacios de direcciones virtuales por proceso.
• Scheduler de CPU.
• Planificación round robin.
• Planificación con prioridades.
• Política vs mecanismo de scheduling.
• Syscalls para control de prioridades.
• Multiprogramación.
• Estados de proceso y transiciones.
• Estadísticas de scheduling y accounting del CPU.

Trabajo Práctico File System FUSE

• Diseño e implementación de un file system.
• Interfaz file system–kernel vía FUSE.
• Operaciones básicas de archivos (create, read, write, truncate, append, unlink).
• Operaciones de directorios (mkdir, readdir, rmdir).
• Metadatos de archivos (stat, timestamps, uid/gid).
• Manejo de paths y resolución de nombres.
• Representación interna de archivos y directorios.
• Gestión de espacio y límites de almacenamiento.
• Códigos de error estándar (errno).
• Persistencia en disco.
• Separación entre capa de sistema de archivos y capa de interfaz.
• Consistencia entre estado en memoria y estado persistido.