Fondamenti sui sistemi operativi per PC

1. Introduzione ai sistemi operativi di rete1 (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)
1
Corso:
Introduzione ai sistemi operativi di rete
A cura di Dino Grendene

2. Introduzione ai sistemi operativi di rete2 (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)
1
Introduzione ai sistemi operativi di
rete
Fondamenti sui Sistemi
Operativi

3. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)3 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Fondamenti sui Sistemi Operativi
 Perché serve un sistema operativo
 Tipologie di sistemi operativi
 Principali sistemi operativi per PC
 Caratteristiche dei sistemi operativi di rete

4. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)4 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Perché serve un sistema operativo
 Interfaccia tra hardware e
utente
 Controllo del processore
 Gestione della memoria
 Controllo della
memorizzazione
 Controllo delle periferiche

5. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)5 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
schema funzionale di un generico sistema operativo:
Servizi richiesti dall’utente
Hardware ­ firmware
Livello utente
Livello nucleo
Livello hardware
Interfaccia utente (dal nucleo verso l’esterno)
Gestore File
System
Gestore
dispos. I/O
Gestore
memoria
Gestore
processi
Gestore
Processori
Perché serve un sistema operativo

6. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)6 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Gestore dei processori
 Assegna le risorse del processore (o dei
processori) ai programmi in attesa di essere
eseguiti
 Nel caso di computer multiprocessore
controlla anche la collaborazione tra le varie
CPU

7. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)7 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Gestore dei processi
 Un processo è l’insieme del programma che deve essere
eseguito (composto da un insieme ordinato di istruzioni) e il
contesto spazio­temporale nel quale ciò avviene
 Un programma in esecuzione può essere suddiviso in molti
processi
 S.O. monotasking o multitasking
 Il gestore dei processi controlla la sincronizzazione,
l’interruzione e la riattivazione dei programmi in esecuzione, a
seconda dello stato di completamento di ciascun processo

8. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)8 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Gestore della memoria
 Realizza la collocazione dei programmi e dei dati nella
memoria centrale.
 Stabilisce le regole che governano la ripartizione dello spazio
disponibile tra più entità che, in modo concorrente, ne
richiedono l’utilizzo
 Si occupa di organizzare e gestire la memoria virtuale e lo
swapping

9. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)9 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Gestore del File System
 Si occupa della memorizzazione e del successivo reperimento
delle informazioni sulle memorie di massa
 Realizza la corrispondenza tra la organizzazione logica e
organizzazione fisica dei supporti magnetici (File System
Gerarchico)
 Realizza sistemi di protezione dei dati (diritti di accesso)
 Ottimizza i tempi di trasferimento da e per le periferiche di
memorizzazione

10. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)10 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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Gestore dei dispositivi I/O
 Sovrintende l’accesso e il controllo dei dispositivi
periferici mediante i device driver
 Fornisce strumenti che rendano trasparenti le
caratteristiche fisiche peculiari delle varie periferiche
 Coordina l’accesso di più processi alle periferiche
condivise
 Ciascun dispositivo di I/O deve avere il proprio Driver

11. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)11 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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Tipologie di sistemi operativi
 Monotasking, monouser – un solo utente alla volta può
operare sul computer, per svolgere un solo compito ed
eseguire una sola applicazione. (Ms­DOS)
 Multiuser – Due o più utenti che eseguono programmi e
condividono dispositivi periferici (ad. es. stampanti) nello
stesso momento (*nix, Windows Server)
 Multitasking – La capacità di un computer di eseguire
più di un’applicazione nello stesso momento (*nix,
Windows)

12. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)12 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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Tipologie di sistemi operativi
 Multithreading – la capacità di un programma di essere
suddiviso in sezioni più piccole, che possono essere
eseguite dal sistema operativo seconda delle richieste,
anche in contemporanea con altre permette il
multitasking di singoli programmi.
 Multiprocessing – Permette ad un computer di avere
due o più CPU, condivise tra i programmi in esecuzione.
Praticamente tutti i moderni sistemi operativi sono Multiuser e
Multitasking e supportano il Multithreading

13. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)13 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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Principali sistemi operativi per PC
 Microsoft MS­DOS, Windows 3.1, Windows 3.11(16 bit)
 Microsoft Windows 95, 98, ME, XP­Home, Vista Home (32 bit)
 Microsoft Windows NT/2000/XP/Vista (32/64 bit ­Professional)
 Microsoft Windows NT/2000/2003 (32/64 bit ­Server)
 Apple Macintosh OSX (32 bit)
 *nix (Unix in varii dialetti – IBM, SUN, HP…­ 32/64 bit)
 Linux (Varie versioni: Debian, Fedora, SuSe. Ubuntu… ­ 32/64
bit)

14. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)14 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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Principali sistemi operativi per PC
Ogni sistema operativo può essere suddiviso in
tre parti:
 Il kernel (nucleo)
 L’interfaccia utente
 Il file system
L’insieme di queste tre parti costituisce il “modo
di operare” specifico di ciascun s.o., che lo
differenzia dagli altri.

15. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)15 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Il kernel
Delle tre principali componenti, il più critico per
quanto riguarda le funzionalità del sistema
operativo è il kernel.
Il kernel è fondamentalmente costituito dai
componenti precedentemente trattati
(Gestore dei processi, dei processori, e dell’I/
O)

16. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)16 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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L’interfaccia utente
Dal punto di vista di un
utente si tende a far
coincidere il S.O. con
la sua interfaccia
utente.
Ms­DOS aveva
un’interfaccia a
carattere, e tutti i
comandi dovevano
essere introdotto
digitandoli,
correttamente, al
“Prompt” del sistema.

17. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)17 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
L’interfaccia utente
Il nome Windows indica sia il S.O che la sua interfaccia utente.
Inizialmente è nato come interfaccia utente grafica di Ms­Dos, poi
si è evoluto nelle varie versioni precedentemente elencate

18. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)18 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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L’interfaccia utente
Linux, derivando da
Unix, ha varie
interfacce a
carattere, chiamate
shell.
Nel tentativo di proporsi
come alternativa
valida anche per i
computer desktop,
sono state introdotte
diverse interfacce
grafiche (Gnome,
Kde, XFCE…)

19. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)19 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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Il file system
Le diverse caratteristiche del file system influenzano le
modalità di memorizzazione dei file, l’utilizzazione
dello spazio disponibile, la sicurezza delle
informazioni.
Tutti i file system per PC sono di tipo gerarchico, con
una suddivisione delle informazioni in
Directory/Cartelle e File.
Nei dischi le informazioni sono in realtà memorizzate in
una struttura fisica a matrice, composta da tracce e
settori.

20. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)20 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Il file system
Il file system si
occupa di
effettuare la
conversione tra la
struttura logica
(Directory/cartelle)
e la struttura fisica
(tracce e settori).

21. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)21 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Il file system
I dischi non possono però scrivere un singolo Byte alla
volta, ma le informazioni sono memorizzate a blocchi
discreti di dimensione fissa, detti “cluster”.
Ciascun cluster è composto da uno o più settori, e può
contenere un solo file (o parte di esso)
Quindi salvando un file di un solo Byte, occupo
comunque lo spazio di un cluster
La dimensione del cluster dipende dal tipo di File
System

22. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)22 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Il file system
La struttura del file System viene creata in due passi,
con due distinte operazioni:
 Il partizionamento: si sceglie quale saranno le
caratteristiche del file system, e le dimensioni delle
varie unità
 La formattazione: viene creata la struttura di
memorizzazione e recupero delle informazioni.
Entrambe le operazioni sono distruttive per i
dati

23. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)23 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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Il file system
 I dischi moderni hanno una grande capacità
di memorizzazione.
Per ottimizzarne l’utilizzo possono essere
create due o più partizioni sullo stesso disco
 A ciascuna di queste windows assegna una
lettera di unità a partire dalla C: che viene
data al primo disco fisso disponibile.

24. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)24 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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Il file system
 Le partizioni possono essere primarie o
estese.
 Solo le partizioni primarie possono
contenere il bootloader (parte del S.O. che si
occupa di “avviare” il computer)
 Una partizione primaria non può essere
ulteriormente suddivisa,mentre una
partizione estesa può contenere uno o più
dischi virtuali.

25. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)25 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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Il file system
 Un computer di tipo PC può avere fino a 3
partizioni primarie e una estesa, delle quali
una solo è quella attiva (si può avviare il
S.O.)
 E’ quindi possibile avere più sistemi operativi
diversi su un solo PC.
 Sarà quindi necessario dotarsi di un
programma che permetta di scegliere al
momento del boot quale S.O. avviare. (Lilo,
Grub, Boot Magic)

26. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)26 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Il file system
Diversi i tipi di file system che sono stati resi
disponibili per i PC:
 MS­DOS/ Windows 3.x: FAT 16 (o semplicemente
FAT)
 Windows 95­98­ME­XP Home: FAT 16 – FAT 32
 Windows NT/2000/XP/Vista pro/server: NTFS
 Linux: Ext2 ­ Ext3 – Ext4 ­ Reiser FS

27. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)27 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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FAT 16
 E’ stata la prima struttura di memorizzazione,
introdotta con MS­Dos
 FAT 16 è ragionevolmente stabile con dischi piccoli,
e non richiede grandi quantità di memoria per
operare.
 Per contro, a causa della sua struttura i file risultano
frammentati dopo poco tempo, richiedendo una
deframmentazione
 I nomi di file devono avere la lunghezza massima di
8 + 3 caratteri

28. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)28 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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FAT 16
 La directory radice deve essere posizionata nel
primo settore, ed ha un numero di file massimo
memorizzabile pari a 512
 In caso di crash del sistema, tramite alcune utility di
sistema è possibile ricostruire la struttura e
recuperare i dati
 Esistono 2 copie della FAT, e nel caso la principale
venga corrotta è possibile recuperare i dati dalla
seconda (con apposite utilities)

29. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)29 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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FAT 16
 Con la FAT 16, a ciascun file o cartella sono
associati 4 attributi: S,H,A,R che possono avere solo
due stati: attivo o disattivo.
– S: il file viene riconosciuto come file di sistema, e quindi
particolarmente protetto (comprende H e R)
– H: il file è nascosto
– A: il file è stato modificato è sarà copiato dal prossimo
Backup
– R: il file è di sola lettura
Chiunque può attivare e disattivare questi attributi

30. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)30 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
FAT 16
 FAT 16 può
essere utilizzata
al massimo con
partizioni di 2
GB
 Le dimensioni
dei cluster
crescono
notevolmente
all’aumentare
delle dimensioni
del disco

31. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)31 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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FAT 32
 Per ovviare ai principali problemi della FAT 16, con la
seconda versione di Windows 95 fu introdotta la FAT 32
 FAT 32 condivide con FAT 16 la struttura generale e il
modo di operare, così da poter mantenere la
compatibilità con i programmi esistenti.
 Permette l’utilizzo dei nomi di file “lunghi” (max 256 car.)
 La directory radice può essere localizzata in qualsiasi
settore
 Il file System può utilizzare direttamente entrambe le
copie della FAT

32. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)32 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
FAT 32
 FAT 32 può
utilizzare dischi
fino a 2TB,
 Riducendo la
dimensione dei
cluster ottimizza
l’utilizzo dello
spazio
 Non permette
livelli di sicurezza
nell’accesso ai
file (solo
S,H,A,R)

33. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)33 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
NTFS
 Le versioni di Windows
NT/2000/XP/2003 sono
rivolte alle aziende e
hanno bisogno di un F.S.
con prestazioni migliori:
NTFS è stata la risposta
a questa necessità
 Le dimensioni massime
dei dischi utilizzabili sono
state aumentate
 Le dimensioni dei cluster
sono state diminuite, e
sono personalizzabili

34. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)34 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
NTFS
 L’amministratore ha la possibilità di definire
permessi locali sui file e le cartelle, specificando
quali utenti, o gruppi di utenti, possono accedere ai
file e con quali diritti
 È possibile definire questi controlli sia per gli utenti
che accedono direttamente alla macchina, sia per
quelli che vi accedono via risorse di rete
 Utilizza il sistema di codifica Unicode, anziché
l’ASCII standard: è possibile utilizzare caratteri non
presenti nella lingua inglese

35. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)35 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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NTFS
 Permette di attivare la compressione di una cartella
e di tutto il suo contenuto
 Permette di crittografare una cartella e tutto il suo
contenuto
 Permette di definire delle “quote”, cioè la
dimensione massima di spazio disco assegnato ad
un utente
 Tiene traccia delle modifiche fatte, e in caso di crash
del sistema può ricostruire lo stato precedente, sulla
base di queste annotazioni (journaling)

36. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)36 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Caratteristiche dei
sistemi operativi di rete (NOS)
Così come un sistema operativo governa il
funzionamento di tutto il computer, un Sistema
Operativo di Rete (NOS) governa il funzionamento
e lo scambio di informazioni tra i vari dispositivi che
sono collegati tra loro in una rete.
Si definisce NOS un S.O. che “gira” su una
macchina server di rete. (Windows 2000/2003 –
Unix. Linux, Novell Netware)

37. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)37 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Caratteristiche dei
sistemi operativi di rete
 Le funzioni di un NOS dipendono dal S.O. esistente
sulle singole macchine collegate
 Aggiunge funzioni di controllo dell’accesso
concorrente e contemporaneo di più utenti alle
stesse risorse
 Due i principali modelli di rete (più uno):
– Peer to peer
– Client server
– Mainframe

38. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)38 Introduzione ai sistemi operativi di rete
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Modello Peer to Peer
 In una rete peer to peer, un numero limitato di
computer agiscono contemporaneamente come
fornitori di servizi (server) e come utilizzatori (client)
 Tutti i computer sono “pari" (peer) dal punto di vista
delle attività e dei servizi forniti
 Problemi:
– non può essere composta da più di 10 computer (secondo
Microsoft)
– le prestazioni sono limitate
– l’amministrazione è dispendiosa in termini di tempo

39. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)39 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Modello Peer to Peer
Fino ad un massimo di 10 computer
possono essere messi in
collegamento mediante un unico
bus, oppure un concentratore
(HUB) e condividere risorse quali:
cartelle, file, stampanti...

40. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)40 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Modello Client ­ Server
 In una rete Client Server, uno o più computer (client)
richiedono servizi ad uno o più computer (server)
 I client ed i server hanno sistemi operativi diversi,
ciascuno specializzato nella proprio ruolo
 Non ci sono virtualmente limiti alle dimensioni della
rete (Internet…)
 Ciascun server può essere specializzato in una
funzione:
– Posta
– File server
– Printer server , ecc

41. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)41 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Modello Client ­ Server
Singolo server
Server Multipli

42. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)42 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Modello Client ­ Server
 Ai singoli PC
accede un solo
utente alla
volta, mentre
al server
possono
accedere
diversi utenti
contempora­
neamente
(Multiuser)

43. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)43 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Modello Client ­ Server
 Un singolo server
deve essere in
grado di eseguire
molti compiti
contemporanea­
mente per
soddisfare tutte
le svariate
richieste dei
client
(Multitasking)

44. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)44 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Modello Mainframe
 In questo caso non si può parlare tecnicamente di una rete di
computer in quanto esiste un solo computer, dotato di notevole
potenza di calcolo, multiuser, multitasking, al quale si accede
tramite uno o più “terminali stupidi” cioè non dotati di capacità
di elaborazione proprie

45. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)45 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Hardware necessario
 Un computer con funzioni server deve essere
adeguatamente dotato di potenza di calcolo
e soprattutto di memoria (RAM)
 Deve avere una o più schede di
collegamento alla rete
 Deve essere dotato di sistemi di ridondanza
dei dati

46. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)46 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Software necessario
 Per poter svolgere le funzioni di server in un
ambiente client/server, deve essere dotato di
un sistema operativo di tipo server (Windows
Windows NT/2000/2003/2008 server, Linux,
Unix, Novell Netware.
 Devono poi essere attivati i vari moduli server
di cui si ha bisogno: file server, print server,
DCHP, DNS, WEB, mail, ecc…

47. Introduzione ai sistemi operativi di rete47 (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)
1
Grazie per l’attenzione
Fondamenti sui Sistemi
Operativi

48. (Dino Grendene – IAL FVG – 2004­2009)48 Introduzione ai sistemi operativi di rete
1
Protezione dei dati
 In realtà nessuna delle operazioni svolte sul file
system elimina realmente i dati presenti, tranne la
loro sovrascrittura
 Partizionamento e formattazione rendono non
accessibili con i normali strumenti i dati
eventualmente presenti sul disco
 Se è necessario eliminare completamente
dei dati si devono utilizzare appositi
programmi di “pulizia”