Guia de Sistemas Operacionais: Memória, E/S e Segurança

Memória Virtual

1. Por que é necessário encontrar fragmentos contíguos na memória principal?

Isso é possível pela combinação de tradução dinâmica de endereços e o uso de tabelas de página ou segmento.

2. O que é thrashing (goleada)?

Ocorre quando um fragmento é ejetado antes de ser usado e precisa ser trazido de volta quase imediatamente. O excesso de trocas causa o thrashing.

3. Por que o princípio da proximidade é usado com a memória virtual?

Para evitar o thrashing, tentando prever os fragmentos que serão utilizados.

4. Qual o papel do bit de modificação na paginação e segmentação?

Indica se a página foi alterada.

5. Qual o benefício do uso do Translation Lookaside Buffer (TLB)?

Serve como memória cache para as entradas da tabela de página.

6. Quais são os objetivos dos algoritmos de gerenciamento de memória?

Minimizar as falhas de página.

7. Como manter páginas do núcleo do sistema operacional?

Através do bloqueio de memória (DM Block).

8. Explique o algoritmo de substituição de relógio

Requer associar um bit adicional a cada quadro, chamado de bit de uso:

• Ao carregar uma página, o bit de uso é desmarcado (0).
• Ao referenciar a página, o bit é definido como 1.
• Na substituição, o primeiro quadro encontrado com bit 0 é substituído. Durante a busca, todos os bits 1 encontrados são alterados para 0.

9. Critérios para suspensão de processos

Processos que falharam ou que necessitam de recursos indisponíveis no momento.

10. Suporte do processador para memória virtual

Interrupções.

Gestão de E/S

1. Técnica de E/S onde o processador verifica a conclusão

Entrada/Saída programada.

2. Vantagens do DMA (Direct Memory Access)

Pode assumir o controle da transferência de dados diretamente com a memória via barramento do sistema, utilizando-o apenas quando o processador não precisa, ou forçando a suspensão temporária do processador (roubo de ciclos).

3. O que é roubo de ciclos no DMA?

Quando o DMA força a suspensão temporária da operação do processador.

4. Objetivos do serviço de E/S

• Eficiência: Evitar gargalos na E/S.
• Generalidade: Gerenciar dispositivos de forma uniforme usando uma abordagem modular hierárquica.

5. Diferenças entre buffer duplo e circular

• Simples: Orientado a blocos.
• Duplo: Orientado a fluxo.
• Circular: Utiliza mais de dois buffers de memória.

6. Quando ocorre a transferência de dados?

Quando há E/S com módulo de DMA.

7. Desvantagens da política de prioridade de disco

Processos antigos podem esperar muito tempo; não é recomendado para sistemas de banco de dados.

8. Funções de RAID

• RAID 0: Sem redundância, usado em supercomputadores.
• RAID 1: Redundância por duplicação de dados.
• RAID 2: Acesso paralelo em todos os discos.
• RAID 3: Exige apenas um disco redundante.
• RAID 4: Técnica de acesso independente.
• RAID 6: Cálculos de paridade dupla em blocos separados.

9. Como funciona o cache de disco?

É um buffer na memória principal para setores do disco. Solicitações são verificadas primeiro no cache.

10. Algoritmos de substituição no cache de disco

LRU (Least Recently Used): Associa um contador a cada bloco, incrementado a cada referência. O bloco com o menor valor é substituído.

Gerenciamento de Arquivos

1. Requisitos mínimos do sistema de arquivos

• Criação, exclusão e modificação de arquivos.
• Acesso controlado a arquivos de outros usuários.
• Controle de tipos de acesso permitidos.

2. Funções do supervisor de E/S

Gerencia estruturas de controle de dispositivos, planejamento, status de arquivos, seleção de dispositivos e otimização de acesso a disco/fita.

3. Exemplo de critérios opostos na organização de arquivos

Arquivos grandes que exigem acesso rápido versus arquivos que exigem atualizações frequentes.

4. Busca em arquivo de pilha

Busca exaustiva.

5. Vantagem do índice em arquivos sequenciais indexados

Facilita o acesso aleatório e gerencia arquivos de overflow.

6. Estrutura de diretórios mais comum

Árvore hierárquica. Vantagem: minimiza a dificuldade de atribuir nomes únicos.

7. Comprimento de blocos variáveis

• Com seções: O registro é dividido em partes ocupando blocos.
• Sem seções: O registro não é dividido.

8. Tabela de Alocação de Arquivos (FAT)

Usada para registrar as seções atribuídas a um arquivo. A estrutura varia conforme o sistema operacional (ex: FAT no Windows, outros modelos no Linux).

9. Por que a alocação encadeada não aplica o princípio da proximidade?

Como não há fragmentação externa, a tabela só precisa do endereço do primeiro bloco.

10. Função fundamental do sistema de arquivos

Gerenciamento de espaço em disco.

Sistemas Distribuídos

1. Processo Cliente/Servidor

Sistema de processamento de dados distribuído (DDP) que organiza bancos de dados, controle de dispositivos e monitoramento de interações.

2. Comunicação Cliente/Servidor

Ambos compartilham os mesmos protocolos de comunicação e suporte às mesmas aplicações.

3. Sucesso do ambiente Cliente/Servidor

Depende de como o cliente interage com o sistema como um todo.

4. Bancos de dados em Cliente/Servidor

O servidor atua como servidor de banco de dados, mantendo os dados e processando transações solicitadas pelos clientes.

5. Diferenças de processamento

• Baseado no servidor: Estações de trabalho fornecem apenas a interface gráfica.
• Baseado no cliente: A maioria das aplicações roda no cliente; o servidor valida e trata o banco de dados.

6. Vantagens do cliente "gordo" (thick client)

Aproveita melhor o poder de processamento das estações de trabalho, tornando o sistema mais eficiente.

7. Coerência de cache

Ocorre quando caches contêm cópias exatas de dados remotos, evitando a degradação de desempenho na E/S.

8. Middleware

Interfaces e protocolos padrão entre aplicações, software de comunicação e o sistema operacional.

9. Agrupamento e multiprocessamento simétrico

Ambos buscam acesso a processos paralelos, sendo o multiprocessamento mais complexo e caro.

10. Uso de RAID em agrupamentos

Reduzir o risco de falhas por problemas no disco.

Segurança e Proteção

Tipos de Ameaças

• Interrupção: Ameaça à disponibilidade (destruição de hardware/linhas).
• Interceptação: Ameaça à privacidade (acesso não autorizado).
• Alteração: Ameaça à integridade (modificação de dados/programas).
• Invenção: Ameaça à integridade (inserção de mensagens falsas).

Níveis de Proteção

• Sem proteção: Procedimentos isolados.
• Isolamento: Processos separados sem compartilhamento.
• Compartilhamento total ou por crédito: Público ou privado.
• Compartilhamento por limitação: O SO atua como guardião.
• Capacidades dinâmicas: Criação dinâmica de direitos.

Proteção de Memória

Essencial em multiprogramação para evitar que um processo sobrescreva o espaço de outro. Utiliza segmentação e paginação para isolamento total.

Controle de Acesso

• Orientado ao usuário: Baseado em ID e senha. Pode ser centralizado (serviço de rede) ou descentralizado (login no servidor de destino).
• Orientado a dados: Baseado no perfil do usuário e nas operações permitidas sobre registros específicos.

Estratégias de Senhas

• Treinamento: Instruir usuários (baixa eficácia).
• Geradas por computador: Difíceis de memorizar.
• Inspeção reativa: O sistema busca senhas fracas periodicamente.
• Inspeção proativa: O sistema valida a senha no momento da criação (mais promissor).

Métodos Antivírus

• Detecção: Localizar o vírus.
• Identificação: Identificar o vírus específico.
• Eliminação: Remover o vírus e restaurar o programa original.

Sistemas de Confiança

Segurança multinível baseada em:

• Propriedade de segurança simples: Não ler acima do nível.
• Propriedade *: Não escrever abaixo do nível.
• Monitor de referência: Elemento que impõe regras de segurança, mediação completa, isolamento e verificabilidade.