Sistemi Operativi Avanzati e Microkernel

Questa e' la home page del corso "Sistemi Operativi Avanzati e Microkernel". Attualmente la pagina e' vuota, ma verra' popolata durante il corso con il materiale mostrato a lezione.

Lezioni:

Prima Lezione: 2021/03/01, 9:30 -> 12:00 (video della prima parte e seconda parte della lezione)
- Introduzione al corso
- Primo esempio di sistemi operativi special-purpose: i Sistemi Operativi Real-Time
Seconda Lezione: 2021/03/08, 9:30 -> 12:00 (video della prima parte e seconda parte della lezione)
- Ancora sui Sistemi Operativi Real-Time
Terza Lezione: 2021/03/15, 9:30 -> 12:00 (video della prima parte, seconda parte e terza partedella lezione)
- Come programmare applicazioni Real-Time
- Esempio con Xenomai
Quarta Lezione: 2021/03/22, 9:30 -> 12:00 (video della prima parte e seconda parte della lezione)
- Qualche dettaglio sui microkernel
- Esempio con l4re. Queste sono le istruzioni per usarlo.
Quinta Lezione: 2021/03/29, 9:30 -> 12:00 (video della prima parte e seconda parte della lezione)
- Introduzione alla virtualizzazione
- Esempio di trap and emulate
Sesta Lezione: 2021/04/12, 9:30 -> 12:00 (video della prima parte e seconda parte della lezione)
- Virtualizzazione della tabella delle pagine
- Hardware assisted virtualization (con particolare riferimento ad Intel ed ARM)
- Discussione su bare-metal hypervisor (esempio) e hosted hypervisor (esempio basato su Linux)
Settima Lezione: 2021/04/19, 9:30 -> 12:00 (video della prima parte e seconda parte della lezione)
- Ancora sull'esempio su VT-x
- Esempio di utilizzo di KVM
- Come separare il codice del guest in un eseguibile diverso; breve discussione su formato ELF e parsing di eseguibili
Ottava Lezione: 2021/04/26, 10:00 -> 12:30 (video della prima parte e seconda parte della lezione)
- Esempio di hosted hypervisor: come caricare il guest da un eseguibile diverso
- Come virtualizzare l'I/O in un hypervisor
- Eseguibili guest: come parsare i formati eseguibili (cenni ad ELF)
- ELF parser (ed altre funzionalita'): dove implementarlo? Kernel/Hypervisor, eseguibile user-space (VMM), simil-kernel apposito (loader/bootstrap/...), ...

Idee di Progetti per L'Esame

Ecco alcune possibili proposte di progetto da svolgere per l'esame. La lista non e' esaustiva e qualsiasi idea di progetto che copra argomenti visti a lezione puo' andare benissimo; ricordate solo di contattarmi via email prima di iniziare a lavorare su qualche idea.

Link Utili:

L'emulatore QEMU, che utilizzeremo in alcune occasioni a lezione. Notare che e' generalmente pacchettizzato dalle maggiori distribuzioni Linux ed e' installabile tramite i package manager standard.
Il kernel di Linux
Il patchset Preempt-RT
Sistemi dual-kernel: Xenomai, EVL, RTAI
Sistemi a microkernel: l4re, sel4, Genode, GNU Hurd (basato su Mach), Google Zircon (nota: gli "handle" sono circa equivalenti a capability), ...
Lo standard ELF, usato (per esempio) da ukernel ed hypervisor per parsare formati binari di applicazioni o kernel. Vedere qui per piu' dettagli sul formato

Slide

Esempi di Codice:

Esempio di utilizzo di sistemi dual-kernel (Xenomai)
Esempio di utilizzo di sistemi a microkernel (l4re); esempio piu' complesso che crea 3 task periodici (nota: la libreria C di l4re ancora non supporta clock_nanosleep(), quindi l'implementazione dei task periodici non e' corretta!)
Esempio di trap and emulate, con relativo problema dovuto al fatto che l'ISA x86 non rispetta i requisiti di Popek e Goldberg
- Stesso esempio, con codice guest separato in un differente eseguibile (confrontare con come GRUB carica Xen ed il kernel Dom0 o come l4re carica i server)
Semplice esempio di utilizzo di Intel VT-x, come sorta di hosted hypervisor
Esempio di utilizzo di KVM ed esempio avanzato, che separa il codice guest in un eseguibile diverso
Patch per l'esempio precedente che mostra un esempio di I/O
Esempio di bare-metal hypervisor che parsa il formato ELF par caricare il guest