Diario delle Lezioni
A.A. 2024/2025

Sistemi Operativi e Lab.
Ingegneria Informatica - Laurea Triennale


Data
Argomento
Tipo
N Ore
Riferimento
Lun. 24/02/2025
Spiegazione dell'orario e dell'organizzazione delle lezioni/esercitazioni. Illustrazione di Moodle: la sezione delle slide (comunicazione della password di lettura) e del sito (anche se per ora ha dei problemi): oltre le slide, il registro on-line delle lezioni. Introduzione al corso: programma, modalità di esame (con date fino a Settembre 2024); liste esami su ESSE3, ma necessità di registrazione all'applicazione per gli esami per gestione voti esami; testi consigliati (Slide Programma).
Generalità su cosa è un Sistema Operativo e, soprattutto, su cosa fa un Sistema Operativo. Definizione di Multiprogrammazione e di Sistema Operativo Multiprogrammato: introduzione al concetto di processo (entità attiva che esegue un programma, entità passiva) e ai vari 'tipi' di processi (I-O bound e CPU bound). Definizione di Multiprocesso e di Multiutenza. Brevemente il caso dei Sistemi Operativi Time-sharing (scheduling a quanti di tempo). Sistema Operativo come gestore delle risorse; punti di vista esterno ed interno nello studio di un S.O. (Slide Introduzione sui SO, 1-7)
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Mer. 26/02/2025
GENERALITÀ - Ripreso brevemente i vari gestori di un Sistema Operativo visti alla fine della lezione precedente.
Gestore dei processi (Nucleo/Kernel). Ripreso concetto di processo, spiegato processi utente e processi di sistema, funzioni tipiche di un kernel (in particolare scheduling). Stati di un processo (esecuzione, sospeso e pronto) e transizioni di stato, descrittore di processo (code dei processi pronti e code di sospensione) e cambio di contesto (Slide Introduzione sui SO, 7-9).
Algoritmi di scheduling non preemptive e preemptive; esempi di algoritmi di scheduling: algoritmo round-robin basato su quanti di tempo (preemptive con uso di un timer); algoritmo di scheduling a priorità statica basato su più code, una per ogni livello di priorità, algoritmo a priorità dinamica con uso di quanti di tempo differenti e meccanismi di penalizzazione/promozione con priorità che quindi cala o cresce sulla base del consumo del quanto di tempo (Slide Introduzione sui SO, 10-12).
Introdotto i due tipi di interazione fra processi in ambito di programmazione concorrente: interazione indiretta o competizione e interazione diretta o cooperazione (Slide Introduzione sui SO, 13).
Problema del deadlock nei due tipi di interazione fra processi con esempi e soluzioni relative (Slide Introduzione sui SO, 14-15).
Gestore dei dispositivi di I/O, in particolare per gestione interrupt (Slide Introduzione sui SO, 16).
Gestore della memoria centrale: in particolare, gestione della allocazione con tecnica della paginazione (TDP, traduzione indirizzi logici in fisici e cache delle pagine). Memoria virtuale, in particolare gestione basata su segmentazione paginata (Slide Introduzione sui SO, 16-19).
Gestione della memoria secondaria (Slide Introduzione sui SO, 20).
Gestione interfaccia utente: interfacce grafiche e testuali (Slide Introduzione sui SO, 21).
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Gio. 27/02/2025
FILE SYSTEM - Definizione di file, funzioni tipiche del gestore, tipi di file. Punto di vista dell'utente con illustrazione veloce dei principali comandi. Concetto di descrittore di file e di directory (derivazione da telephone directory). Strutturazione delle directory: Directory ad albero (nome assoluto, relativo alla directory corrente e relativo semplice) e a grafo (concetto di Link) (Slide File System, 1-7).
UNIX - Introduzione: storia e connessione con Linguaggio di Programmazione (di sistema) C; Unix come sistema operativo multigrammato (e multiprocesso) e multiutente (Slide UNIX-Shell 1).
Fase di autenticazione: necessità di login e logout (Slide UNIX-Shell 2): concetto di terminale (nelle lezioni se ne userà uno virtuale). Uso di PC collegato ad un server Linux: mostrato sul server Linux la fase di autenticazione. Introdotto concetto di HOME directory e la variabile di ambiente HOME e il comando echo $HOME.
File in UNIX: file come stream di byte e come astrazione unificante per file ordinari, directory e file speciali come i dispositivi (contenuti in /dev) (Slide UNIX-Shell 3). Struttura del File System di UNIX: directory tipiche (Slide UNIX-Shell 3).
Introdotto il comando cd e il comando ls per mostrare le directory tipiche della directory radice (/).
Spiegazione della fase di autenticazione: file /etc/passwd con suo formato (comando cat per visualizzare un file di testo) e file /etc/shadow (Slide UNIX-Shell 4 e 5). Mostrato file /etc/passwd in due modi e quindi mostrato risultato del comando cd per cambiare directory e del comando pwd per visualizzare la directory corrente (all'inizio è la HOME directory: comando echo $HOME). Mostrato che non è possibile visualizzare il file /etc/shadow (Slide 5): precisazione sull'utente 'root' e spiegazione sudoers. Comando id per vedere UID e GID.
Dimostrazione della multi-utenza: collegamento anche con un secondo account (sonod) e mostrato di nuovo comando id e comando who (anche versione w).
Esempio di utente che ha un comando 'strano' inserito nel file /etc/passwd invece che una shell (Slide 5): prova di collegamento di questo utente.
Spiegazione funzionamento della shell come processore comandi con, in genere, creazione di un processo figlio (sotto-shell) che esegue il comando (Slide 6 e 7): verifica con uso del comando ps. Introdotto alcune opzioni del comando ps: a) -f che mostra la relazione di parentela; b) -l con anche stato; c) -e -e che mostra tutti i processi. Precisazione su significato di R del ps -l: Running e Runnable e quindi Ready! Comandi which e whereis per avere indicazioni dove si trova l'eseguibile e, nel secondo caso, anche il manuale. Quindi, introdotto il comando man (manual) (Slide 8).
Possibilità di 'lanciare' quindi usare diverse shell (Slide 8): verifica dei rispettivi processi con comando ps.
Ripreso organizzazione del File System e nomi di file assoluti, relativi alla directory corrente e relativi semplici (Slide 9). Nomi di file che iniziano con il carattere punto (considerati nascosti): uso delle opzioni -a e -A di ls per visualizzare questi nomi "nascosti". Spiegato perché di questa scelta, introducendo i due elementi sempre presenti in ogni directory: "." e ".." e il loro effetto sull'albero che diventa un grafo.
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Lun. 03/03/2025
Shell - Ripreso organizzazione del File System (Slide 9) e mostrato di nuovo caso particolare di nomi che iniziano con il carattere punto: uso di opzione -A di ls per visualizzare questi nomi "nascosti" e di -a con le differenze. Mostrato esempi di uso dei due elementi sempre presenti in ogni directory: "." e ".." : cd .. o cd ../.. Nomi di file molto lunghi e con più caratteri punto. Mostrato simulazione della gerarchia della Slide 9 (comando ls -R, cioè ricorsione). Approfondimento su ls: varie opzioni (Slide 10); esempi di ls -r, ls -t, ls -F e ls -l e spiegato nel dettaglio importanza di ls -d (Slide 10).
Metacaratteri principali trattati dalla shell (* e ?) (sempre Slide 9): spiegato concetto di pattern matching ed esempi di uso; mostrato effetto dell'uso di * e ? utilizzando sh -x.
Protezione dei file (Slide 11): diritti di accesso (r, w e x) per user, group e other e uso di ls -l (long). Concetto di superutente (root) e spiegato come avvengono i controlli: fatto vedere diritti di /etc/passwd e di /etc/shadow. Fatto vedere accesso allo stesso file da parte di due utenti diversi, ma appartenenti allo stesso gruppo. Il comando chmod, versione simbolica ed ottale: mostrato esempio di uso sull'accesso ad un file. Significato dei diritti di accesso per le directory. Comandi chown e chgrp solo per il SUPERUTENTE (Slide 12).
Creazione di una directory (comando mkdir) e cancellazione di una directory(comando rmdir, solo con directory vuota).
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Mer. 05/03/2025
Shell - Cancellazione di file (comando rm e importanza della opzione -i, interactive); opzione -r di rm per cancellazione ricorsiva e quindi anche di directory.
Copia di un file in una directory, copia semplice, copia che preserva i timestamps del file sorgente (opzione -p), copia che chiede conferma di una sovrascrittura (opzione -i, interactive), copia che non ha effetto se esiste già il file destinazione (opzione -n) e copia ricorsiva (opzione -r).
Comando cat e comando more per visualizzare il contenuto di file di testo: differenze (Slide 13).
Generalizzazione del concetto di file (Slide. 8 del File System). Concetto di filtro e di standard input, standard output e standard error: associazioni di default e loro modifica con RIDIREZIONE (Slide 14, 15 e 16). Primi esempi di ridirezione in uscita e in append usando i comandi pwd e ls. Comandi che possono essere usati sia come comandi normali che come comandi-filtri (di nuovo Slide 18). Uso come comandi-filtri, in particolare, per ridirezione in ingresso oltre che in uscita: in specifico, il filtro cat usato come semplice editor; concetto di EOF da tastiera (^D) e differenza dall'abort di un comando con ^C; cat usato come alternativa al comando cp. Uso del comando-filtro more su un file lungo.
Ridirezione a vuoto: sia per azzerare un file che per crearlo (vuoto).
Mostrato programma in C che si comporta come il comando-filtro cat: esempio di uso senza ridirezione e quindi con ridirezione in ingresso e anche in uscita.
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Gio. 06/03/2025
Esercitazione in Laboratorio (S1) - Usato il LINFA allargato con l'aiuto di Silvia Cascianelli: si veda il documento Esercitazione6Marzo2025.pdf.
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Lun. 10/03/2025
Shell - Ripreso discorso sulla ridirezione stressando il ruolo del processo figlio che esegue il comando per il quale valgono le eventuali ridirezione attuate su un comando/comando-filtro (Slide 16); precisato che il comando/comando-filtro NON è solo un comando del sistema ma qualunque eseguibile, prodotto da un file C oppure uno script.
Altri esempi di filtri (di nuovo Slide 14): comando/filtro more; comando/filtro sort [opzioni -r, reverse, -f, insensibile a maiuscole/minuscole, -c/-C, check se ordinato (spiegato valore di successo e di insuccesso con echo $?), -u, unique cioè ordinamento con eliminazione dei doppi]; comando/filtro grep [opzioni -n per vedere il numero d'ordine della linea nel file, -i per cercare il pattern maiuscolo o minuscolo, -v per invertire la ricerca e sintassi particolari come '^c' per cercare le linee che iniziano per c, 'a$' per cercare le linee che terminano per a, e infine '\.$' per cercare le linee che terminano con il carattere punto (necessità di usare il meta-carattere di escape \); comando/filtro wc (con opzioni -c, -w, -l e differenze fra filtro e comando); comandi/filtri head e tail (opzione con numero di linee); comando/filtro rev.
Chiarimento su numeri impliciti della ridirezione dello standard input e dello standard output. Ridirezione dello standard error (Slide 17) con esempi: in particolare, uso di /dev/null. (Slide 18 per ora saltata).
Piping: composizione di comandi/filtro (Slide 19 e 20). Realizzazione mediante più processi e canali di comunicazione. Esempi semplici con uso anche del filtro tee ed esempio che mostra la presenza di un processo per ogni comando in piping.
Sottolineato di non usare il piping quando non serve con precisazione sul comando more usato come comando in presenza di file eseguibili!
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Mer. 12/03/2025
Shell - Introduzione alla programmazione in shell (Slide 21): in particolare, introdotto convenzione nei nomi dei file comandi (.sh) e spiegato necessità di introdurre lo shabang (#!/bin/sh).
Spiegato concetto di variabile di shell (Slide 22): valore come stringa, sintassi assegnamento e sintassi per riferire il valore.
Concetto di ambiente di shell (Slide 23 e 24): il processo SHELL generato per l'esecuzione di ogni comando riceve per copia l'ambiente dello shell padre (con ad esempio, PATH, HOME e directory corrente): comando env per visualizzare l'ambiente.
Differenza fra variabili di ambiente e variabili di shell: il comando export per passare una variabile di shell nell'ambiente ed esempio relativo (di fatto primo esempio di file comandi cioè di script e quindi spiegato come scriverlo con un editor e quindi impostargli il diritto di esecuzione). Mostrato che una modifica di una variabile di ambiente effettuata da un sotto-shell ha effetto solo per quel processo e non anche nel processo padre (con due altri file comandi, il secondo con le variabili di ambiente PATH, HOME e directory corrente).
Sostituzioni attuate dallo shell (Slide 25 e 26). Mostrati gli ulteriori metacaratteri [ ] con vari esempi (Slide 27). Introdotto il carattere ESCAPE (cioè il backslash \).
Ripreso concetto di variabile (Slide 28):Esempio di variabili shell con necessità sia di valutazione di comandi (uso di backquote ``) che del comando expr (con un altro file comandi): mostrato interattivamente tutte le operazioni (+,-,/,%,*; attenzione che si deve usare \*).
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Gio. 13/03/2025
Esercitazione in Laboratorio (S2) - Usato il LINFA allargato con l'aiuto di Silvia Cascianelli: si veda il documento Esercitazione13Marzo2025.pdf.
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Lun. 17/03/2025
Shell - Inibizione delle sostituzioni attuate dallo shell (Slide 29): esempi vari e necessità di eval.
Passaggio di parametri nei file comandi (Slide 30): $1, $2, $3, etc; spiegato significato di $0; spiegato comandi shift e set.
Introdotto quindi altre pseudo-variabili predefinite (Slide 30): $*, $#, $?, $$: mostrato esempio di file comandi (file provaPar) e suo funzionamento con 4 parametri e spiegato il funzionamento del comando shift. Mostrato un esempio di file comandi (file DIR.sh) con uso della pseudo-variabile/parametro $0 e varie invocazioni. Ripreso concetto di return code dei comandi (Slide 31).
La struttura di controllo if per realizzare l'alternativa semplice (Slide 32): primi esempi semplici (file if1.sh, if2.sh e if3.sh). Introdotto il comando test (Slide 33): altri esempi di if (if4.sh e if5.sh). LASCIATO DA GUARDARE AGLI STUDENTI la differenza di test -eq e di test =. Altri esempi di if anche con il comando read (Slide 34, file LeggiEMostra.sh): uso di ridirezione per i file comandi e necessità di ridirezione su /dev/tty.
La struttura di controllo case per realizzare l'alternativa multipla (Slide 35): primo esempio di uso che consente maggiore flessibilità nella interazione con l'utente (file readCase.sh).
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Mer. 19/03/2025
FATTA UN'ORA DI RECUPERO PRIMA DELLA SOLITA LEZIONE E QUINDI IN TUTTO 3 ORE
Shell - Precisazione su uso dei pattern (*, ? e []) nel costrutto case.
Struttura di controllo per i cicli enumerativi: for (Slide 36). Mostrato diversi esempi (file for1.sh, for1-conConteggio.sh e crea.sh). Altri esempi di liste usabili nei for (file for4.sh e for4Bis.sh).
Lasciato da guardare agli studenti le altre strutture di controllo per i cicli non enumerativi: while e until (Slide 37): un esempio ciascuno (file ce.sh e ceUtente.sh).
Discorso generale di come strutturare le soluzioni (presentazione powerpoint): due file comandi, uno iniziale e uno ricorsivo dato che la struttura gerarchica del file system è una struttura dati ricorsiva e spiegato la necessità del file iniziale per controlli, preparazione dell'ambiente (settaggio della variabile di ambiente PATH e suo export) e invocazione del file ricorsivo. Primo esempio di ricerca di un file in una gerarchia con due file comandi: illustrato il primo file comandi (Slide 38, file Beginc.sh) e tutti i controlli. Esempi di invocazioni sbagliate/corrette lasciate da guardare agli studenti.
Mostrato secondo file comandi, quello ricorsivo, nella versione con ricerca breath-first (Slide 39, file Cercafile.sh): mostrato tramite una presentazione powerpoint passo-passo quello che succede nelle varie attivazioni ricorsive su una semplice gerarchia. Lasciato da guardare agli studenti cosa succede nel caso di ricerca in DEPTH-FIRST.
Concetto di link (hardware) per i file (comando ln, Slide 40): comando ln. Spiegato come si realizza in UNIX il concetto di link: struttura directory (Slide 41) con i-number e i-node: mostrato uso di opzione -i di ls e spiegato significato seconda colonna mostrata da -l (cioè numero di link). Spiegato contenuto dell'I-NODE velocemente, ma in particolare numero di link (Slide 42). Lasciato da verificare che, cambiando il file dal link, il cambiamento è visibile anche dal link originale. Differenze con il comando cp per copiare file.
Ripreso comando rm, ma spiegato che in realtà opera la cancellazione di un link e, se numero di link uguale a zero, anche del contenuto del file (Slide 41).
Comando per spostare i file o semplicemente rinominarli (comando mv): spiegazione in base ai comandi ln e rm (Slide 41).
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Gio. 20/03/2025
Esercitazione in Laboratorio (S3) - Usato il LINFA allargato con l'aiuto di Silvia Cascianelli: si veda il documento Esercitazione20Marzo2025.pdf.
Mostrato la soluzione di due esercizi, il numero 9 e il numero 10, e quindi i file un-solo-parametro.sh e un-solo-parametro-bis.sh: stressato che la fase sul controllo dei parametri deve essere isolata dal resto del codice!
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Lun. 24/03/2025
Shell - Ripreso discorso su organizzazione a grafo del file system e discorso dei link hardware e loro implementazione (I-NUMBER e I-NODE). Quindi mostrato funzionamento dei link hardware per le directory. Concetto di link software per file e directory (comando ln -s) e differenza rispetto al link hardware (slide 42): in particolare, mostrato comportamenti diversi in caso di cancellazione link software e di cancellazione del file (dangling reference); necessità di uso per le directory e per creare link in gerarchie residenti su dispositivi fisici diversi.
Esecuzione di comandi in background (Slide 44 e 45): problema di ridirezione standard output e standard error (consigliate) e dello standard input (necessaria almeno in Bourne shell). Uso del comando kill.
Altri comandi: date, diff con dettaglio sul valore di ritorno (Slide 46); lasciato da guardare il comando find, ma precisazione che non va usato nelle soluzioni dei compiti!
Presentato esercizio che conta tutti i file presenti in una gerarchia: mostrato in modo approfondito la versione (ver1) con file temporaneo globale che raccoglie tutti i nomi assoluti dei file contati e stampa il loro nome assoluto nel file comandi principale e mostrato il contenuto del file comandi ricorsivo. Lasciato come esercizio di guardare le altre versioni: versione con variabile di ambiente e valore di ritorno (ver2), versione con variabile di shell e valore di ritorno (ver3) e versione con uso di scrittura e lettura in un file temporaneo globale del valore del conteggio (ver4).
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Mer. 26/03/2025
Shell - Svolta la parte SHELL di 3 esercizi di esame:
1) Soluzione della prima prova in itinere del 7 Aprile 2017 (presenza di nome relativo semplice di file, con conteggio globale dei file sorted creati): spiegato il testo e quindi i requisiti del problema; mostrato file FCP.sh e FCR.sh e le due gerarchie di prova; funzionamento sulle due gerarchie di prova.
2) Soluzione della parte in Shell del 18 Gennaio 2017 (presenza di nome relativo semplice di directory): spiegato il testo e quindi i requisiti del problema; mostrato file 18Gen17.sh e FCR.sh e una gerarchia di prova mostrato file; funzionamento sulla gerarchia di prova.
3) Soluzione della parte in Shell del 17 Gennaio 2018 (presenza di numeri > 0 e singolo carattere); spiegato il testo e quindi i requisiti del problema; mostrato file FCP.sh e FCR.sh e funzionamento sulla gerarchia di prova, oltre ai casi di errore per il secondo/terzo parametro e per il quarto parametro.
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Gio. 27/03/2025
Esercitazione in Laboratorio (S4) - Usato il LINFA allargato con l'aiuto di Silvia Cascianelli: si veda il documento Esercitazione27Marzo2025.pdf.
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Lun. 31/03/2025
Shell - ULTIMA LEZIONE SULLA SHELL.
Svolta la parte SHELL di 3 esercizi di esame:
1) Soluzione parte SHELL dell'esame del 25 Gennaio 2023 (concetto di estensione/terminazione del nome di file): spiegato tramite una presentazione powerpoint il testo, i requisiti del problema; mostrato file FCP.sh e FCR.sh e funzionamento su tre gerarchie di prova.
2) Soluzione della prima prova in itinere dell'11 Aprile 2014 (necessità di tanti file temporanei): spiegato tramite una presentazione powerpoint il testo, i requisiti del problema, una invocazione di prova e due gerarchie di prova; mostrato file fasi.sh e FCR.sh e dimenticata di mostrare il funzionamento sulle due gerarchie di prova. Mostrato come controprova il testo dell'esame del 15 Gennaio 2020.
3) Soluzione della prima prova in itinere del 13 Aprile 2012 (due fasi A/B e conteggio livelli delle gerarchie): spiegato tramite una presentazione powerpoint il testo, i requisiti del problema, una invocazione di prova e una gerarchia di prova con 4 livelli; mostrato ver1 della soluzione e quindi file fasi1e2.sh e FCR.sh e funzionamento sulla gerarchia di prova. Mostrato velocemente soluzione più semplice per l'esame dell'11 Settembre 2024!
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Mer. 02/04/2025
Visione di insieme punto di vista esterno: shell e linguaggio C; accenno a punto di vista interno.
Il linguaggio C come linguaggio di sistema (Slide C/UNIX 1-3): caratteristiche di basso livello ed interazione con il sistema operativo UNIX. Spazio di indirizzamento di un processo: introdotto area dati, area codice e area Kernel: per quest'ultima, spiegato argc, argv e envp (con parallelismo con i concetti della shell), introdotto tabella dei file aperti. Spiegato cosa sono le primitive. Presentato in generale le operazioni di sistema (PRIMITIVE) per accedere ai file (Slide File System 9-11): creazione/cancellazione e lettura/scrittura; ottimizzazione: apertura/chiusura. Visione di basso livello dei file per UNIX/LINUX (Slide C/UNIX 4-6) e operazioni su file: creat, open, close. Tabella dei file aperti (TFA) per ogni processo ===> file descriptor (o handle) come indice della TFA. File descriptor per standard input, output ed error. Note su close e open/creat (Slide C/UNIX 7). Spiegato velocemente uso del man anche per le primitive (in particolare sezione 2, man -s 2 <primitiva>). Esempi di apertura: 1) di un file con stampa del file descriptor ritornato dalla open con verifica anche di rassegnazione dello stesso fd in seguito ad una close; 2) ripetuta dello stesso file per calcolare la dimensione della TFA di ogni processo. Discorso generale sui metodi di accesso: spiegato il metodo di accesso sequenziale (concetto di file pointer o I/O pointer) (Slide File System 12). Ripreso concetto di File pointer in C/UNIX (Slide C/UNIX 9) e introdotto le operazioni di basso livello sui file in UNIX/LINUX (Slide C/UNIX 10): read e write.
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Gio. 03/04/2025
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Lun. 07/04/2025
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Mer. 09/04/2025
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Gio. 10/04/2025
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Mer. 23/04/2025
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Gio. 24/04/2025
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Lun. 28/04/2025
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Mer. 30/04/2025
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Lun. 05/05/2025
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Mer. 07/05/2025
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Gio. 08/05/2025
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Lun. 12/05/2025
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Mer. 14/05/2025
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Gio. 15/05/2025
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Lun. 19/05/2025
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Mer. 21/05/2025
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Gio. 22/05/2025
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Lun. 26/05/2025
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Mer. 28/05/2025
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Gio. 29/05/2025
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Mer. 04/06/2025
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Gio. 05/06/2025
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Legenda:
E= Esercitazione
L= Lezione