Cursul 9Considerente hardware. Mas, ini virtuale

Utilizarea Sistemelor de Operare (USO)4 decembrie 2015

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 1/49

Citat

Software gets slower faster than hardware gets faster.

Wirth’s Law

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 2/49

Configurari de ret,ea

adres IP masc de re ea

gateway server DNS

static dinamic

temporar

persistent

ip address add 192.168.0.2/24 dev eth0

ip route add default via 192.168.0.1

echo "nameserver 8.8.8.8" > /etc/resolv.conf

dhclient eth0

auto eth0

iface eth0 inet static

address 192.168.0.2

netmask 255.255.255.0

gateway 192.168.0.1

dns-nameserver 8.8.8.8

auto eth0

iface eth0 inet dhcp

/etc/network/interfaces

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 3/49

Configurari de ret,ea (2)

http://www.guy-sports.com/humor/computers/computer_tech_support_calls.htm

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 4/49

Suport curs

I Suport (Introducere ın sisteme de operare)I Capitolul 7 – Analiza hardware a sistemului

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 5/49

La ce folosim hardware?

I suport pentru software, pentru rulare de aplicat, iiI procesorI memorie

I interact, iunea cu utilizatorulI monitorI testaturaI mouseI joystickI cas, ti, microfon, boxe

I stocareI hard disk drive (HDD)I solid state drive (SSD)I USB flash driveI CD-ROM

I interconectareI controllere de ret,ea (wireless, Ethernet, 3G)I porturi pentru interconectare (USB, serial, paralel)

rolurile se aplica peste tot: PC, tableta, smartphoneAutomatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 7/49

De ce e important sa cunoas, tem hardware-ul sistemului?

I instalare de sistem de operare

I instalare de drivere

I depanare

I verificare hardware requirements

I performant, a, fine tuning

I monitorizarea sistemului

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 8/49

Hardware vs. Software

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 9/49

Hardware vs. Software

I HardwareI partea fizica a unui sistem de calcul, incluzand circuitele

digitaleI Hardware /nm./: the part of the computer that you can kick

I SoftwareI instruct, iuni (programe) care ruleaza ın cadrul hardware-uluiI H s, i S sunt interconectate s, i inutile unul fara celalalt

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 10/49

Componentele unui PC

http://www.crossaction.net/the-anatomy-of-your-computer

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 11/49

Componentele unui PC (cont.)

I carcasa (chassis) + alimentare (PSU)I placa de baza (motherboard)

I sust, ine mai multe componente s, i comunicat, ia dintre acesteaI BIOS (Basic Input Output System)I magistrale de comunicat, ie: PCI, AGP, ISA

I procesor (central processing unit – CPU)I comanda s, i execut, ie (creierul sistemului)

I memorie RAM (Random Access Memory)I spat, iul de stocare a programelor s, i a datelor folositeI instruct, iuni (cod) s, i date

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 12/49

Componentele unui PC (cont.)

I controller-e de stocare: IDE, SATA, SCSII controleaza dispozitivele de stocare externaI se gasesc pe placa de baza

I hard disk drive, CD-ROM drive, floppy disk drive, zip drive,USB flash drive

I dispozitive de stocare externa

I placa video – produce ies, irea pentru dispozitivul de afis,are

I placa de sunet – are terminale unde se vor conecta boxe

I placa de ret,ea – permite conectarea calculatorului ıntr-o ret,ealocala

I alte dispozitive: tastatura, mouse, joystick, monitor, webcam,microfon, imprimanta, boxe, etc.

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 13/49

Act, iuni pe componentele hardware

I identificare

I inspectare parametri

I configurare/fine tuning

I activare/dezactivare

I ınlocuire/schimbare (ın mod fizic)

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 14/49

Placa de baza

http://computer.howstuffworks.com/motherboard1.htm

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 16/49

Placa de baza (cont.)

http://duartes.org/gustavo/blog/post/motherboard-chipsets-memory-map

Demo: Afis,area de informat, ii despre placa de bazaAutomatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 17/49

Microprocesor

I procesor sau CPU (Central Processing Unit)

I folosit de software/procese; executa instruct, iuni

I exemple: Intel Core i5, AMD Sempron, ARM Cortex-A9 CoreI caracteristici

I numar de core-uri (2, 4, 8 . . . core-uri)I frecvent, a (GHz)I arhitectura: x86, x86 64, ARM, MIPSI capacitatea registrelor (32 de bit, i sau 64 de bit, i)I capacitatea memoriei cache (KB, MB)

Demo: Afis,area de informat, ii despre procesor

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 18/49

Memorie

I ın general memoria RAM

I folosita de software/procese pentru stocarea datelor s, iinstruct, iunilor

I datele s, i instruct, iunile sunt apoi folosite de procesorI caracteristici

I capacitate (MB, GB)I frecvent, a (MHz)I latent, a (nanosecunde)

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 19/49

Ierarhia memoriei ıntr-un sistem de calcul

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ComputerMemoryHierarchy.svg

Demo: Afis,area de informat, ii despre memorieAutomatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 20/49

Discuri

I folosite pentru stocare persistenta de informat, ii: date,programe

I spat, iul de swap: pentru stocarea temporara a unor informat, iidin memoria RAM (cand aceasta este insuficienta)

I hard disk drive (HDD), solid state drive (SSD), CD-ROM,USB flash drive

I ın general cont, in partit, ii, iar partit, iile sunt formatate cusisteme de fis, iere

I mai ıncete decat restul sistemuluiI caracteristici

I capacitate (GB, TB)I rata de transfer (Mbit/s)I fiabilitate

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 21/49

Informat, ii despre discuri ın Linux

I ın Linux fiecare disc are o intrare ın directorul /dev

I o intrare de tip dispozitiv block (block device)

I discurile au partit, ii

I pot fi discuri hard (hard disk drive), SSD (solid state drive),USB (USB drive), CD (CD-ROM drive)

Demo: Afis,area de informat, ii despre discuri

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 22/49

Comanda dd

I folosita pentru lucrul cu fis, iere s, i dispozitive

I mod uzual de folosire: dd if=input-file out=output-file

Demo: Generarea de fis, iere folosind comanda dd

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 23/49

Sisteme ıncorporate

I embedded systems

I 98% din procesoare sunt folosite ın sisteme ıncorporate

I telefoanele mobile, ceasurile inteligente intra ın aceastacategorie

I ın general folosesc o construct, ie de tipul system on a chip(SoC)

I un SoC ıncorporeaza procesor, memorie RAM, memorie flash,controllere, magistrale, GPU

I Nexus 6 foloses, te SoC Qualcomm Snapdragon

I Samsung Galaxy S6 foloses, te SoC Exynos 7 Octa 7420

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 24/49

Nevoia de mas, ini virtuale pentru un utilizator

I rulare Windows ın Linux sau Linux ın Windows

I mediu de testare, dezvoltare

I mediu izolat pentru rularea anumitor programe

I mediu comun de lucru: acelas, i hardware (virtual), aceleas, iprograme

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 26/49

Nevoia de mas, ini virtuale pentru o organizat, ie

I consolidare: pe acelas, i hardware ruleaza mai multe mas, inivirtuale

I deploy rapid: creare rapida a unei mas, ini virtuale (fat, a deachizit, ia unui sistem nou)

I securitate: fiecare mas, ina virtuala este izolata s, i pot, i aveaacces privilegiat (root)

I scalabilitate: creare/oprire/configurare rapida de multe mas, inivirtuale

I disponibilitate: cand o mas, ina virtuala a ,,picat” esterestaurata rapid

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 27/49

Mas, ini virtuale

I virtual machine

I este expusa o interfat, a hardware completa (mediu hardware)

I pe aceasta interfat, a poate rula un sistem de operare carepoate rula, la randul sau mai multe procese

I se ofera acces la resursele hardware reale (hard disk, ret,ea,display), partajat cu alte mas, ini virtuale s, i cu sistemul fizic

I software-ul de virtualizare poarta numele de virtual machinemonitor (VMM) sau hypervisor

I exemple: VMware Workstation, VirtualBox, KVM, MicrosoftVirtual PC

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 28/49

Arhitectura unei solut, ii cu mas, ini virtuale

http://archiv.iwi.uni-hannover.de/upload/lv/wisem0910/Virtualisierung/webseite/feske/

322-full-virtualization.html

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 29/49

Componentele unei infrastructuri virtualizate

I sistemul host

I hypervisor -ul

I unul sau mai multe sisteme guest

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 30/49

Host

I sistemul de baza, sistemul fizic, cel peste care ruleaza solut, iade virtualizare

I poate fi doar hardware-ul sau hardware-ul ımpreuna cu unsistem de operare

I foloses, te direct resursele hardware ale sistemului

I hypervisorul ruleaza peste host

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 31/49

Hypervisor

I componenta ce realizeaza virtualizareaI ca implementare este

I fie un sistem de operare actualizat (ruleaza peste hardware)I fie un modul de kernel care se ıncarca ın sistemul de operare

I ofera catre guest interfat,a compatibila cu cea a hardware-uluide dedesubt

I ofera componente hardware virtualizate (virtual hard disk,virtual network, virtual CPU)

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 32/49

Guest

I mas, ina virtuala ın sistem

I sistem de operare care ruleaza peste hypervisor s, i oferainterfat,a virtualizata a acestuia

I ofera impresia unui sistem complet (cu harware virtualizat)

I un utilizator nu poate sa ıs, i dea seama daca ruleaza pe unsistem fizic sau pe o mas, ina virtuala

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 33/49

Operat, ii cu mas, ini virtuale

I crearea unei mas, ini virtualeI hard disk virtual, alocare memorie, tip interfet,e de ret,ea,

alocare procesoare

I distrugerea, s, tergerea unei mas, ini virtuale

I copierea, importarea, exportarea unei mas, ini virtuale

I pornirea, oprirea, repornirea unei mas, ini virtuale

I suspendarea s, i ,,trezirea” mas, inii virtuale (pause, resume)I snapshot, checkpoint, restore

I se creeaza o imagine de mas, ina virtuala ın sistemul local defis, iere

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 34/49

Cum arata o mas, ina virtuala?

I un director cu numele mas, inii virtualeI un fis, ier reprezentand hard disk-ul virtual

I fis, ier .vdi pentru VirtualBoxI fis, ier .vmdk pentru VMware

I un fis, ier de configurareI configurat, ii de procesor, memorie, periferice, ret,eaI fis, ier .vbox pentru VirtualBox, format XMLI fis, ier .vmx pentru VMware, format cheie-valoare

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 36/49

Configurarea unei mas, ini virtuale

I ın general din interfat,a grafica a VirtualBox sau VMwareWorkstation/Player

I se configureazaI numarul de core-uriI memoria RAMI hard disk-urile (tipuri, cate hard disk-uri)I ret,eauaI alte periferice

I se pot edita fis, ierele de configurareI se pot folosi comenzi specifice

I vboxmanage pentru VirtualBoxI vmware-vim-cmd, vmware-netcfg, vmware-vdiskmanager

Demo: Afis,area de informat, ii despre mas, inile virtuale VirtualBox

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 37/49

Pornirea, oprirea, suspendarea unei mas, ini virtuale

I din interfat,a graficaI din linia de comanda folosind comenzile

I vboxmanage pentru VirtualBoxI vmrun pentru VMware

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 38/49

Configurarea ret,elei ın mas, ina virtuala

I configurarea ret,elei se face, ın general, din interfat,a graficaI ın general exista trei moduri de conectare a mas, inii virtuale

I NAT (Network Address Translation): mas, ina virtuala poateaccesa Internet-ul prin intermediul sistemului host

I host-only networking: mas, ina virtuala are legatura doar cuhost-ul, nu poate accesa Internet-ul

I bridged: mas, ina virtuala este conectata direct la ret,eaua dincare face parte host-ul; este accesibila direct din ret,eauahost-ului (de pe alte host-uri)

I ın VMware se creeaza interfet,e virtuale pentru fiecare dintrecele trei tipuri de conectare: vmnet0 (bridged), vmnet1(host-only), vmnet8 (NAT)

I ın VirtualBox, ın mod implicit se creeaza interfat,a virtualavboxnet0 pentru host-only

I ın VirtualBox mas, ina virtuala poate fi accesata de pe sistemulfizic (de exemplu prin SSH) doar prin intermediul conexiuniihost-only

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 39/49

Virtualizarea ret,elelei ın VirtualBox

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 40/49

Crearea unei mas, ini virtuale

I din interfat,a grafica

I se precizeaza hardware-ul virtual

I se alege capacitate memorie, dimensiune hard disc, tip deconexiune de ret,ea

I se poate alege un hard disk existentI daca avem doar un fis, ier .vdi sau .vmdk putem porni de la

acesta ın crearea mas, inii virtuale

I ın general se foloses, te un fis, ier .iso cont, inand CD-ROMdrive-ul virtual

I se instaleaza sistemul de operare ın mas, ina virtuala folosindCD-ROM-ul drive-ul virtual

Demo: Crearea unei mas, ini virtuale ın VirtualBox

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 41/49

Copierea unei mas, ini virtuale

I se face prin exportare s, i importare

I Export/Import Virtual Appliance

I se foloses, te format OVF (Open Virtualization Format) →rezulta un fis, ier .ova

I formatul este interoperabil: se pot exporta mas, ini ınVirtualBox s, i importa ın VMware

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 42/49

Computer Systems: A Programmer’s Perspective

I CS:APP

I Bryan, O’Hallaron – CMU

I baza unui un curs de la CMU

I carte de ,,sisteme” (systems)

I utila pentru a s, ti “what is under the hood”

I trei part, i, prima parte detaliaza arhitectura sistemulu de calculs, i cum poate fi folosita pentru construirea de aplicat, ii

I 2nd Edition 2010

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 44/49

Federico Faggin

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Federico_Faggin_(cropped).jpg

I proiectantul primului procesor comercial (Intel 4004)

I fondator Zilog (Z80 – HC – Home Computer)

I a activat ın mai multe companii precum Synaptics, Foveon

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 45/49

Intel

I Integrated Electronics

I cel mai mare producator de chip-uri

I inventatorul arhitecturii de procesoare x86

I gama larga de produse hardware: motherboard chips, placi deret,ea, GPU, CPU, embedded CPU

I companie fondata de Gordon Moore (Moore’s Law) s, i RobertNoyce

I competit, ie din partea AMD, Texas Instruments, Nvidia

I pe piat,a mobile, competit, ie din partea arhitecturii ARM (IntelAtom)

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 46/49

PandaBoard

I http://pandaboard.org/

I placut, a de dezvoltare pentru platforme embedded s, i mobile

I ın jur de 150-170 USD

I ARM Dual Core 1.2 GHz, 1GB RAM

I ruleaza Android, Ubuntu, distribut, ii Linux embedded

I se pot conecta monitor, dispozitive pe USB, expansion board

I similar: Raspberry Pi, Beagle Board, Cubie Board

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 47/49

Cuvinte cheie

I hardware

I placa de baza

I magistrala (bus)

I procesor

I memorie (RAM)

I hard disk

I dd

I system on a chip

I mas, ina virtuala

I host

I guest

I hypervisor

I VMware, VirtualBox

I .vmdk, .vmx

I .vdi, .vbox

I vboxmanage

I NAT, host-only, bridged

I Open Virtualization Format

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 48/49

Resurse utile

I Hardware booksI Randal Bryant, David O’Hallaron – Computer Systems: A

Programmer’s PerspectiveI Hennessy & Patterson – Computer Architecture: A

Quantitative ApproachI Hennessy & Patterson – Computer Organization and Design:

The Hardware/Software InterfaceI Andrew S. Tanenbaum – Structured Computer Organization

I Link-uriI http://computer.howstuffworks.com/hardware-channel.htmI http://www.linuxhardware.org/

Automatica si Calculatoare Cursul 9, Considerente hardware. Mas,ini virtuale 49/49