Projeto do núcleo de um sistema operacional distribuído

Abstract

Uma das tendências para o aumento do desempenho dos sistemas de computação atuais tem sido a distribuição do processamento em uma rede de computadores. Já foram pesquisados diversos modelos para obter essa distribuição, e um dos que tem se mostrado mais promissor é aquele no qual o controle da distribuição é efetuado diretamente pelo sistema operacional. Um sistema operacional desse tipo é chamado de sistema operacional distribuído[TAN85], e seu principal objetivo e fornecer a seus usuários a ilusão de uma maquina uniprocessadora constituída pela soma dos recursos oferecidos pelos componentes da rede. A forma de realizar tal ilusão é o sistema operacional controlar a utilização dos recursos distribuídos para o usuário, independentemente de onde estejam localizados, a medida que sejam requisitados e estejam disponíveis. Esta sendo desenvolvido no CPGCC da UFRGS o projeto DIX, cujo objetivo é o desenvolvimento de um Sistema Operacional Distribuído. Para o desenvolvimento desse projeto, foi tornado como base o sistema operacional MINIX. As principais razoes dessa opção foram: o alto grau de modularidade do MINIX, a utilização do paradigma de troca de mensagens para comunicação entre processos e a sua disponibilidade. A plataforma de hardware inicial para o desenvolvimento do projeto é um grupo de estações de trabalho Proceda. Tais estações caracterizam-se por possuir internamente dois elementos processadores distintos. O projeto DIX teve inicio com o porte do sistema operacional MINIX para o ambiente multiprocessador heterogêneo das estações. Devido a necessidade de comunicação entre as estações e a indisponibilidade de hardware adequado para tal, foi desenvolvida uma forma alternativa de comunicação, baseada na utilização da interface paralela existente nas estações. Este trabalho descreve o núcleo do sistema operacional. A filosofia adotada foi torná-lo o mais simples possível, colocando em processos servidores, externos ao núcleo, grande parte das tarefas. Outro objetivo foi alterar o mínimo possível a interface original do MINIX, para que as camadas superiores do sistema continuassem em funcionamento. Dessa forma, a principal função do núcleo é fornecer aos processos mecanismos para troca de mensagens e transferência de dados entre processos. Foi desenvolvido um método para a identificação global dos processos, que permite identificar cada processo do sistema de forma unívoca e um mecanismo de comunicação entre processos que suporta transparência de localidade, migração de processos e falhas em nodos da rede.

One of the modern trends in Computer Science has been the use of distribution to improve system performance. Many models of distribution have been proposed, and the most promising one is that in which the distribution is directly controlled by the operating system. Such type of system is called a distributed operating system[TAN85], and its main goal is to provide its users an illusion of an uniprocessor system more powerful than its components. The operating system controls the utilization of the distributed resources in a transparent way, in order to present such illusion to its users. There is a project, named DIX, under development at CPGCC/UFRGS, whose goal is to gather experience in the field while developing a distributed operating system. The MINIX operating system has been chosen as a software basis for the project, because of its high degree of modularity, its message passing IPC paradigm and the availability of its source code. The initial hardware configuration is a set of Proceda workstations. Those workstations have two distincts processors that can run in parallel. The project was started with the porting of MINIX to the workstations' heterogeneous multiprocessor environment. Due to the need of information exchange among the workstations and to the unavailability of suitable communication hardware, an alternative communication scheme was developed. This work describes the kernel of the operating system. The adopted methodology was to keep it as simple as possible, putting a great number of tasks in server processes outside the kernel. Another goal was to preserve the MINIX original interface, so that the upper layers of the system could remain functional. So, the main purpose of the kernel is to supply an efficient message exchange mechanism. That mechanism supports locality transparency: the sender of a message is not aware of the destination location, and it is even possible that processes migrate. A method has been developed for the global unique identification of processes.