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BS stellt das Bindeglied zwischen Hardware und dem Anwender bzw. dessen Anwendungsprogrammen dar. Gleichzeitig bietet es dem Benutzer zahlreiche Dienste in Form von Programmen bzw. Kommandos an, die zusammen mit den Eigenschaften des Computers "die Grundlage der möglichen Betriebsarten dieses Systems bilden und insbesondere die Abwicklung von Programmen steuern und überwachen"

• Betriebsart
• Anzahl der Aufträge, die ein BS (nahezu) gleichzeitig entgegennehmen kann
• Anzahl gleichzeitiger Nutzer

Nach Reimers:

• Task & Benutzer
• Prozessortechnologie

Monolithische Struktur:

• Alle wichtigen Komponenten im Kern;
• alle Funktionen offen;
• Sehr effizient;
• Unordnung (monolithisches Gebilde)
• Schlechte Änderbarkeit
• Bsp: DOS, Win 3.x - 98)

Modular
Kern-Schale Architektur:

• Lebenswichtige Komponenten in Kern;
• Kern selbst hat meist eine monolithische Form
• Alle anderen Teile in Schale
• typisch für Unix

Hierarchische Schichten (Mehrschichten):

• Auflösung von Kern und Schale in mehrere Schichten
• Schichten kommunizieren nur streng nach oben / unten.
• Speziell: Treppenstufenmodell

Mikrokern-Architektur:

• Kern ist reduziert auf nur unbedingt nötige Basisfunktionen im Sinne einer Infrastruktur (MikroKern)
• alles andere als Client/Server (Dienst);
• Änderbarkeit;
• Erweiterbarkeit;
• Auf mehrere Rechner verteilbar;
• Dienst darf auch abstürzen;
• Flexibilität;
• Speicherbedarf;
• Aber: träge
• Bsp: Win NT - 8

Ein Programm ist eine statische, durch den zugrunde liegenden Algorithmus bestimmte Folge von Anweisungen in einer Programmiersprache, die zusammen mit den benötigten Daten eine Einheit bildet und im Allgemeinen in Form einer Datei gespeichert ist.

Ein (sequenziell ablaufender) Prozess ist eine Dynamische Folge von Aktionen bzw. Zustandsänderungen, die durch  Ausführung eines Programms auf einem Prozessor zustande kommen. Ein Prozess ist daher vor allem durch seinen zeitlich veränderbaren Zustand charakterisiert. Er wird im BS infolge eines Auftrags erzeugt und nach dessen Erfüllung wieder vernichtet. Ein Prozess stellt insofern einen "Aktivitätsträger" bzw. eine "Ausführungseinheit" dar

Multitasking: (quasi Parallel)
Zu einem Zeitpunkt mehrere gleichzeitige Prozesse. Multiprocessing
echte parallele Bearbeitung durch mehrere Prozessoren

{
* Benutzer kann Daten zwischen Programmen (über Zwischenablage) austauschen, für die dies eigentlich gar nicht vorgesehen ist. -> wäre bei Singletasking nicht möglich
*

Ziel: optimales Systemverhalten (Stabilität und Performance)
Prozess-Scheduler wird vom Dispatcher (Prozessumschalter = spez. Komponente des BS-Kerns) gesteuert.

Strategien

•       Nichtverdrängende Strategien
• First Come First Served (FCFS) = wer zuerst kommt malt zuerst = Abarbeitung nach der Reihe des eintreffens
• Shortest Job First (SJF) = laufbereiter Prozess mit kürzester Rechenzeit bekommt Prozessor
•          Verdrängende Strategien
• Round Robin / Time Sharing / Time Slice = Zeitscheibenverfahren. Wenn Zeit abgelaufen, wird wird Prozess verdrängt und muss sich am Ende der Warteschlange anstellen. Nächster Laufbereiter Prozess bekommt für gewisse Zeit den Prozessor
• Feste statische Priorität = Jeder Prozess bekommt eine Prio zugeordnet. Zuteilung erfolgt verdrängend immer an laufbereiten Prozess mit höchster Prio. Niedrig priorisierte Prozesse laufen Gefahr zu verhungern
• Dynamische Prioritäten:
•     -  Shortest Elapsed Time (SET)
•     -  Shortest Remaining Processing Time (SRPT)
•     -  Highest Response Ratio Next (HRRN) =
          (Wartezeit+Bearbeitungszeit) / Bearbeitungszeit
•     -  Aging

Bedeutung
2 Prozesse warten wechselseitig aufeinander

Ursachen:
Exclusive Nutzung zweier Ressourcen

Gegenmaßnahmen

• Ignorieren
• Verhindern = durch Einhaltung bestimmter Restriktionen
• Vermeidung (avoidance) = prüfung durch geeignete Analyse der Betriebsmittelanforderung, ob im weiteren Verlauf Verklemmungen entstehen können
• Erkennung und anschließende Beseitigung (detect and delete)

In Praxis sind nur wenige Verfahren wirklich sinnvoll

Attribute sind abhängig vom BS

• Dateiname
• D_Typ
• Größe
• Erstellungsdatum
• Zeitpunkt letzter Zugriff
• Zeitpunkt letzter Änderung
• Zugriffsrechte
• Eigentümer

• Festplatte wird in Spuren und Sektoren unterteilt.
• Ein Sektor ist 512 Byte groß.
• X Sektoren werden zu einem "Cluster" zusammengefasst um sie noch verwalten zu können.
• Wieviele Sektoren ein Cluster hat, ist abhängig von der Plattengröße

So funktioniert (prinzipiell) die Verwaltung:

• Inhaltsverzeichnis enthält den Namen der Datei und einen Verweis auf den ersten FAT-Block.
• Jeder FAT-Block ist einem Cluster zugeordnet.
• Über diese Zuordnung kann das System Spur und Sektor berechnen. Ist der Inhalt des FAT-Blocks Null bzw. -1, dann ist die Datei hier zu Ende, sonst enthält er die Nummer des nächsten Blocks.
• Wird eine Datei gelöscht, wird das 1. Zeichen des Dateinamens auf (HEX) "FF" gesetzt und die FAT-Einträge gelöscht, was dem System sagt, sie können verwendet werden.
• Da die FAT wichtig ist gibt es noch eine Kopie auf der Platte.

Um ein BS zu starten muss es selbst erst geladen werden, wozu es eigentlich ein anderes BS bräuchte, was aber nicht da ist.

technische Lösung

• Beim Einschalten sendet PC Reset-Signal (Unterbrechung) um ein systemspezifisches Programm zu starten, welches an einer definierten Stelle im ROM sitzt. (ROM BIOS)
• BIOS = Basic Input Output System
• BIOS Programme testet die Hardware (POST), ermittelt und speichert die Hardware Konfiguration und initialisiert wichtige HW Komponente (z.B. Controller)
• Danach wird kleines betriebssystemspezifisches Programm (Urloader) von Bootsektor des im ROM eingestellten externen Speichers geladen
• Urloader bewirkt Nachladen von weiteren Betriebssystemteilen. (Schrittweise) bis das BS arbeitsbereit ist.

Bootmanager

• wenn mehrere BS auf einem PC
• Boot-Programm erkennt die verschiedenen BS anhand der Partitionstabelle, die sich meist im MBR befindet
• z.B. Grub oder LiLo

EFI (Extensible Firmware Interface)

• Nachfolger (Erweiterung) von BIOS
• Kleines BS vor dem eigentlichen BS
• EFI enthält auch treiber für Maus, Grafik- und Netzwerk

Registry = hierarchische Datenbank als zentraler Speicherort

Inhalt

• Status und Konfiguration des Computer (z.B. Verwaltung der Gerätetreiber)
• Konfigurationsdaten für Anwendungen
• installierte Systemkomponenten
• Benutzerprofile

Änderung z.B. über regedit

• 1.Autorisierung (ist der Nutzer zur Transaktion berechtigt?)
• 2.Vertraulichkeit (werden Daten nur von Berechtigten gelesen?)
• 3.Integrität (kommt die Nachricht unverändert beim Empfänger an?)
• 4.Autentisierung (ist der Kommunikationspartner der, der er vorgibt zu sein?)
• 5.Nichtabstreitbarkeit (ist das Absenden/Empfangen von Nachrichten beweisbar?)

In den letzten Jahren wird auch häufig die Verfügbarkeit von Systemen als Sicherheitsziel genannt.

• Authentisierung: Jemand weist seine eigene Identität nach
• Authentifizierung: Jemand prüft die Identität eines anderen.

Dieser Nachweis kann durch die drei Merkmale oder gar durch eine Kombination (abhängig vom erforderlichen Sicherheitsniveau) dieser erbracht werden.

• Besitz: eines bestimmten Gegenstandes. z.B.
              -Schlüssel, Magnetkarte, Token              -geheimer Schlüssel um digitale Signatur zu                ermöglichen
• Wissen: eines bestimmten Sachverhalts. z.B.
              -PIN-Code, Passwörter, Geheimfragen
• Eigenschaften: der Person (Biometrische) z.B.
             -Fingerabdruck, Stimme, Gesichtszüge

• Linux ist sowohl Multitasking als auch Multiuser-System
• Anmeldung erfolgt immer als eingerichteter Benutzer oder als root
• Dateisysteme: Ext, Ext2-4, ReiserFS
• Ext2-4 vermeidet Fragmentierung
• X window System = Basis für graf. Benutzeroberfl. (3 Module = X-Server / Window Manager / X-Client )

X-Server

• Herzstück des X Window Systems
• Schnittstelle zw. dem X Window System und Hardware
• Freie Version: XFree86

Window Manager (Fenster Manager)

• Konkrete Darstellung von Fenstern und Menüs
• Zuständig für Darstellung der Programmfenster auf Bildschirm
• Verwaltung der Fenster und des Desktops
• Unterstützt verschiedene X-Clients

X-Clients

• X-Clients sind die eigentlichen Applikationen, die etwas auf dem Bildschirm darstellen
• X-Client fordert X-Server zur Bereitstellung von Grafik-Routinen auf
• X-Client kann auf einer beliebigen Maschine im Netz laufen, unabhängig von der Maschine des X-Servers

Outsourcing betrifft Cloud Computing.
Daher sind es auch Cloud Computing Ansätze

• Infrastructure as a Service (Iaas) = Abkoppelung der IT-Infrastruktur. -> Bsp. Amazon Web Service AWS
• Plattform as a Service (PaaS) = Entkopplung der Anwendung von der IT-Infrastruktur  -> bsp. Windows Azure
• Software as a Service (SaaS) = Verlagerung der gesamten IT in die Cloud -> bsp. Office 365

Transmission Control Protokoll / Internet Protocol
Wichtigstes Protokoll der Internet-Schichten Transport (4) und Vermittlung (3)

Funktionen

• Definition des Datagramms
• Definition der Adressierung
• Datentransport zwischen Netzzugangsschicht und den Protokollen der Transportschicht
• Routing (Wegwahl) von Datagrammen zu fremden Rechnern
• Fragmentierung und Defragmentierung von Datagrammen

Allgemeine Punkte

• Gesichertes und zuverlässiges Netzwerkprotokoll für die Transport-Ebene
• Vollduplex aber mit relativ geringer Performance  im Vergleich zu z.B. dem im Intranet eingesetzten Netzwerkprotokoll UDP, das eine wesentlich höhere Performance aber geringere Sicherheit aufweist.

Weltweites hypermediales Informationssystem in Client/Server Architektur

• URL-Adressen für merkbare Websites  (uniform Resource Locator)
• Zugriff mit Browser als Client
• HTML als Auszeichnungssprache

Aufzählung von hoher Geschwindigkeit bis langsame

• VLAN
• LAN
• MAN (Metropolitan Area Netw.) Internet in einer Metroporegion
• WAN (Wide Area Netw.) Internet kontinental
• GAN (Global Area Netw.) Internet Weltumspannend

Client, Workstation = Arbeitsstation, Terminal

• Meist im BS für die Arbeitsstation enthalten (Windows, Linux)
• Jeder Client benötigt gesonderte Lizenz zum Zugriff auf den jeweiligen Netzwerkserver

Wieso:

• bei einem Netzwerkverfahren wie Ethernet können jederzeit Kollisionen stattfinden
• wenn mehrere Stationen, die einen gemeinsamen Übertragungskanal nutzen gleichzeitig eine Nachricht an einen Empfänger senden
• Beim Empfänger kommen im selben Zeitraum mehrere Nachrichten an (er erhält eine verstümmelte Nachricht)

CSMA / CD

• Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection
• Carrier Sense = Trägererkennung = Abhören des (Übertragungs)Mediums
• Sender wartet bis das Medium frei ist
• Wenn Medium frei ist wird gesendet und währenddessen das Medium weiterhin abgehört (Collision Detection)
• Sollten 2 Sender zufällig gleichzeitig angefangen haben, zu senden, wird das durch CD erkannt und übertragung abgebrochen.
• Vor Abbruch wird noch ein JAM Signal (KollisionsSignal) gesendet, dass alle Stationen wissen, dass eine Kollission eingetreten ist.
• Um eine weitere Kollission zu verhindern, wird die Wartezeit der Station bis zum erneuten Senden per Zufalls - Algorithmus bestimmt
• Nach X erfolglosen Sendeversuchen bricht das Verfahren ab und übergibt eine Fehlermeldung an die Anwendung

Token-Scheduling oder Token Passing verfahren

• Zugriff auf das (Übertragungs)Medium wird durch bestimmte Bitmuster (Token) kontrolliert
• Diese Token werden im Netz von Station zu Station weitergereicht
• Senden darf nur die Station, die den Token hat
• Stationen können somit erst gar nicht gleichzeitig senden, da ja nur eine den Token besitzt

Vorteil

• Medium wird bei hoher Belastung effizient ausgenutzt

Nachteil

• Bei niedriger Last, wirkt sich Wartezeit auf Token allerdings negativ aus
• Bei vielen Stationen im Netz, kann es recht lange dauern bis Sender den Token bekommt. Auch wenn er der einzige ist, der eigentlich senden will

Netzwerkmanagement = 80% der Gesamtkosten eines Netzwerks
FCAPS Modell der ISO für Netzwerkmanagement

• Störungsmanagement (Fault Management) = Suchen, Beseitigen und Analysieren von Funktionsfehler
• Konfigurationsmanagement (Configuration M.) = Hinzufügen und Entfernen von Netzwerkkomponenten, Änderung/Anpassung von Konfigurationen z.B. durch Scripting für Unattended Installation
• Abrechnungsmanagement (Accounting M.) = Einrichtung und Überwachung der Netzwerknutzer, Aufzeichnung und Kontrolle der Inanspruchnahme von Netzwerkleistungen durch einzelne Anwender, Gruppen oder Kostenstellen (Logbuch)
• Leistungsmanagement (Performance M.) = Überwachung und Optimierung der Netzwerkleistungen (Tuning)
• Ressourcen- und Sicherheitsmanagement (Security M.) = Vergabe und Überwachung von Benutzerrechten, Verhinderung von Störungen und unbefugten Zugrifen

• DesktopManagement (nicht Teil von FCAPS) = Installation, Aktualisierung und Anpassung von Anwendungssoftware auf den Clients