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Infernohttp://

www.vitanuova.com/

Seminário de MAC 5755Sistemas Operacionais Distribuídos

Cleber Miranda Barbozacleberc@linux.ime.usp.br

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Introdução

O que é o inferno? Sistema Operacional que fornece facilidades

para o desenvolvimento e a execução de: Serviços Distribuídos Aplicações de Rede

Desenvolvido por Lucent Technologies' Bell Labs

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Alguns requisitos

Sistemas pequenos 1MB RAM

Sistemas médios 4MB RAM

Sistemas maiores 16MB RAM

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Principais características

Portabilidade: Intel, SPARC, MIPS, PowerPC Design Distribuído Adaptabilidade Dinâmica Aplicações portáveis Utilizado das seguintes maneiras:

Sistema Operacional Nativo Hospedado dentro dos seguintes sistemas:

Windows Unix (Irix, Solaris, FreeBSD, Linux, AIX, HP/UX) Plan 9

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Influência

Influência do sistema operacional Plan 9 (três princípios):

Recursos como arquivos

Espaço de nomes

Protocolo de comunicação padrão

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Recursos como arquivos

Todo recurso é visto como um arquivo Não importa se é local ou remoto

Acesso a recursos através das operações: open, close, read, write

Principais vantagens Interface simples e bem definida Alta portabilidade Segurança

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Recursos como arquivos (Cont.)

Interface de rede: /dev/tcp, /dev/udp, etc

Informações de processos: /prog

Sistema de janelas: /dev/draw

Informações: /dev/user, /dev/time, /dev/sysname, /dev/random

Cada diretório tipicamente contém dois arquivos: data ctl

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Espaço de Nomes

Representação uniforme de recursos Cada conjunto de arquivos é visto como

uma estrutura hierárquica Espaços de nomes podem ser

Importados Exportados

Uso do protocolo Styx Transparência de localização

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Espaço de Nomes (Cont.)

Principal vantagem Aplicações podem usar recursos de maneira

totalmente transparente Exemplo de uso: depuração remota de

programas Um depurador gráfico poderia ler

informações presentes em /prog Detalhe: /prog pode ser local ou remoto

No caso de depuração remota, importa-se o espaço de nomes /prog

Como importar espaços de nomes?

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Espaço de Nomes (Cont.)

Importando espaço de nomes:

mount tcp!143.107.45.20 /n/remote/cameramount tcp!143.107.45.21 /n/remote/vcr

bind /n/remote/camera /homework/camerabind /n/remote/vcr /homework/vcr

E para exportar espaço de nomes?

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Protocolo de Comunicação

Styx Protocolo para apresentação de recursos Variação do protocolo 9P desenvolvido para o

Plan 9 Idéia básica: codificar operações de arquivos em

mensagens para serem transmitidas via rede Transparência completa de recursos Usuários (desenvolvedores de aplicações) não

vêem o protocolo, mas apenas aquivos Acima e independente da camada de

comunicação (TCP/IP, ATM, PPP, etc)

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Protocolo de Comunicação (Cont.)

É o Styx quem provê:

Visão hierárquica de recursos

Informações de acesso: permissões, tamanhos e datas de arquivos (recursos)

Semântica para leitura e escrita

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Protocolo de Comunicação (Cont.)

Modelo OSI (Open System Interconnection):

7 Application 6 Presentation 5 Session <======= Styx 4 Transport 3 Network 2 Data link 1 Physical

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Protocolo de Comunicação (Cont.)

Resolvendo nomes:

echo www.ime.usp.br > /net/dns

cat /net/dns

143.107.45.20

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Protocolo de Comunicação (Cont.)

Estabelecendo uma conexão: Ler o conteúdo de /net/tcp/clone

Resultado: /net/tcp/43 Escreva a mensagem a seguir em

/net/tcp/43/ctl :connect 8080 143.107.45.20

Em seguida, a comunicação com www.ime.usp.br é feita através da leitura e escrita sobre o arquivo /net/tcp/43/data

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Limbo

Limbo é a linguagem de programação para o Inferno

Sintaxe influenciada pelo C e Pascal Compilador do Limbo semelhante ao do

Java Código objeto gerado (bytecode -

aquivo .dis) é independente de máquina Interpretação do código por uma

Máquina Virtual (Dis) - Segredo da portabilidade das aplicações

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Limbo (Cont.)

Programação modular Um programa limbo é composto por um

conjunto de módulos que cooperam para realizar uma tarefa

Um módulo consiste basicamente de duas partes:

Especificação das interfaces públicas (funções, constantes, tipos abstratos de dados, etc)

Código que implementa as interfaces Módulos são carregados dinamicamente (load)

Checagem de tipagem rígida em tempo de execução e compilação

Tipos de dados abstratos

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Limbo (Cont.)

Alguns tipos dados presentes na linguagem: Byte unsigned (8-bits) int signed (32-bits) big signed (64-bits) real long float (64-bits) list,array String channel (para comunicação entre processos) adt (análogo ao struct presente em C) pick (análogo ao union presente em C) module

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Limbo (Cont.)

hello.b)implement Hello;include "sys.m";sys: Sys;include "draw.m";Hello: module{

init: fn(ctxt: ref Draw->Context, argv: list of string);};init(ctxt: ref Draw->Context, argv: list of string) {

sys = load Sys Sys->PATH;sys->print("hello, world\n");

}

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Dis

Dis é a Máquina Virtual (MV) do Inferno Desenvolvido também para compilação

on-the-fly (just-in-time) Uso dos bytecodes para produzir código

nativo O design da MV envolve:

Conjunto de instruções Sistema de módulos

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Dis (Cont.)

Instruções seguem o modelo CISC (Complex Instruction Set Computer): OP src1, src2, dst Exemplo: c = a + b

add a, b, c Existência de instruções para

Alocar memória, carregar módulos, criar processos

Sincronização e comunicação entre processos

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Dis – Gerenciamento de memória (Cont.) O gerenciamento de memória está ligado

ao conjunto de instruções da MV Uso de um coletor de lixo híbrido

Contagem de referências real-time sweeping (mark-and-sweep), três

passos: Para todo objeto no sistema, se ele tem uma marca,

ela é limpa Através das pilhas de execução, encontra-se os

objetos que estão sendo referenciados, marcando-os No passo final, percorre-se o heap linearmente,

removendo todos os objetos que não possuem a marca

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Segurança

O Inferno provê segurança de: Comunicação Controle de recursos Integridade de Sistema

Existência do conceito de canais de comunicação entre processos Mensagens criptografadas Mecanismos que evitam mensagens

corrompidas

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Segurança (Cont.) Os recursos são acessados somente por

chamadas de módulos que os provê Adição e remoção de recursos de um

espaço de nomes é controlada Presença de mecanismos de autenticação

Alguns algoritmos de criptografia presentes: SHA, MD4, MD5, Elgamal (assinaturas), RC4,

DES, Diffie-Hellman (chave pública) Criptografia das mensagens é transparente

para as aplicações

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Inferno/Limbo vs. JavaOS/Java Limbo vs Java

Ambos possuem sintaxe influenciada pelo C Utilização de uma máquina virtual por ambos Java usa o conceito de objetos Limbo é um pouco mais simples, entretanto

provê alguns tipos de dados sofisticados, como o channel (comunicação), além de mecanismos para controle de concorrência, autenticação, segurança, etc

Biblioteca gráfica do Inferno (Tk) mais completa que o AWT

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Inferno/Limbo vs. JavaOS/Java (Cont.) Máquina virtual

A arquitetura do inferno segue o modelo de transferência de memória (memory-to-memory)

As instruções do Dis são traduzidas para uma única instrução de máquina (CISC)

Já a JVM (Java Vitual Machine) usa a arquitetura de pilha

Utizando o exemplo c = a + b, teriamos:push a push b add store c

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Visão geral da arquitetura

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Ambiente gráfico

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Exemplos de uso

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Inferno - Hoje Hoje o inferno se encontra em sua 4.a

edição

Desenvolvimento em passos lentos Lista de discussão apresenta por volta de 30

mensagens por mês

Talvez se o código fosse aberto…

Há planos para realizar integração com o Java

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Referências Vitua Nova. Inferno Overview, em:

<http://www.vitanuova.com/inferno/papers/bltj.html> Sean Dorward, Rob Pike, David Leo Presotto, Dennis M.

Ritchie, Howard Trickey, Phil Winterbottom. The Inferno Operating System, em:<http://www.vitanuova.com/inferno/papers/bltj.html>

Rob Pike, Dennis M. Ritchie. The Styx Architecture for Distributed Systems, em: <http://www.vitanuova.com/inferno/papers/styx.html>

Dennis M. Ritchie. The Limbo Programming Language, em: <http://www.vitanuova.com/inferno/papers/limbo.html>

Phil Winterbottom Rob Pike Bell Labs.The design of the Inferno virtual machine, em:<http://www.vitanuova.com/inferno/papers/hotchips.html>