75-08 Sistemas Operativos Prof. Lic. Ing. Osvaldo Clúa

Lic. A MuccioFIUBA 2017 1

Facultad de IngenieríaUniversidad de Buenos Aires

75-08 Sistemas OperativosLic. Ing. Osvaldo ClúaLic. Adrián Muccio

2017

Procesos en Mobile OsProcesos en Mobile Os

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Sistemas Operativos en MóvilesSistemas Operativos en Móviles

● Poco tiempo en varias aplicaciones, interacciones cortas. lanzamiento y conmutación (switching) rápida entre apps. (200 ms)

● Simplificar el uso de las apps (lanzamiento, cierre, inter-operación)

● Neutralidad del diseño del Sistema Operativo.● Los Teléfonos, Tablets, Phablets ( Pantalla de 130-180

mm, 5-6 pulgadas) poseen un SO principal como plataforma de software junto con un segundo SO real-time y propietario para operar aspectos de hardware como la radio

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AndroidAndroid

● Posee la mayor base instalada de TODOS los SOs existentes.

● Mobile market share > 80% (iOS 18, Windows 1%)

● Escrito en C, C++ y Java● Android Open Source Project (AOSP)

> 13.000 apps > 1M downloads> 125 apps > 100M downloads

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Android - ContAndroid - Cont

● El diseño de la interfaz está orientado a una manipulación directa “touch” que trata de asemejar a acciones del mundo real

● Cardboard– Experiencia inmersiva 360°

● Daydream – Realidad virtual– Google lo anuncia para esta primavera

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HistoriaHistoria

Las versiones finales son Open Source, no así las de desarrollo

2.0-2.1 Eclair 2.2 Froyo2.3 Gingerbread3.0 -3.2 Honeycomb (Tablet)4.0 Ice Cream Sandwich (Kernel 3.0)4.2 Jelly Bean4.4.3 KitKat

2.0-2.1 Eclair 2.2 Froyo2.3 Gingerbread3.0 -3.2 Honeycomb (Tablet)4.0 Ice Cream Sandwich (Kernel 3.0)4.2 Jelly Bean4.4.3 KitKat

2.0-2.1 Eclair 2.2 Froyo2.3 Gingerbread3.0 -3.2 Honeycomb (Tablet)4.0 Ice Cream Sandwich (Kernel 3.0)4.2 Jelly Bean4.4.3 KitKat

5.0 – 5.1 Key Lime Pie Lolipop6.0 Marshmallow7-0-7.1 Nougat (Kernel 4.x)8.0 Oreo

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Historia de Android IncHistoria de Android Inc

Fundada en Palo Alto, California en 2003 Andy Rubin (Danger - apps celulares), Rich Miner (Wildfire Communications voice interface), Nick Sears (VP de T-Mobile), Chris White (diseñador en WebTV)

Adquirida por Google en 2005El primer producto Android fue desarrollado por la Open Handset Alliance

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GeneralidadesGeneralidades

● Basado en el Kernel 2.6, 3.4, 3.10. 4.4 o 4.10 de Linux.

Aseguran que en unos años se unirán ambos forks.No usa X.

● Incluye NFC (Near Field Communication)● Kronos OpenGL interfaz bajo nivel entre

software y aceleradores gráficos ● Perfil de Trabajo con administración separada

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ArquitecturaArquitectura

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Android RuntimeAndroid Runtime

● Usó hasta la versión 4.4.3 una JVM llamada Dalvik basada en Apache Harmony era JIT. No corría los bytecodes .class sino .dex

● Desde Lolipop usa Android Runtime compatible con Dalvik

● Soporta Ahead-of-time (AOT), Just in Time (JIT) y código interpretado

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Android Runtime - ArquitecturaAndroid Runtime - Arquitectura

Paquete

InstaladoOptimiza ciclos de CPU para ejecutarReduce el consumo de batería

Ocupa más espacioTarda más tiempo la instalación

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Aplicaciones AndroidAplicaciones Android

Vienen empaquetadas en un .apkUna vez instalada tiene su sandbox, cada apk es un usuario de linux con permisos y directorio propios.

Una Aplicación tiene cuatro componentesActivities, Services, Content providers y Boradcast Receivers

Se activan con un mensaje llamado Intent

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Aplicaciones AndroidAplicaciones Android

Los componentes están descriptos en un Manifest (XML).

Usa recursos (ej: iconos) a los que el sistema les da un resourceId.

Hay mecanismos para compartir datos entre distintas aplicaciones.

Hay una previsión para notificaciones asincrónicas

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Aplicaciones y ActivitiesAplicaciones y Activities

Activity es una aplicación que se comunica por medio de una pantalla con el usuario.

Generalmente full-screen pero puede usar una pantalla flotante.

Una Aplicación consiste de una o mas activities

Solo una está activa, el resto se guarda en un stack (que se recorre con la tecla Back)

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Activitys y ProcesosActivitys y Procesos

Cada aplicación corre en su propio proceso con su propia copia de Dalvik/ART.

Los procesos son provistos por el kernel y manejados por el Android Run Time (o Dalvik + bibliotecas).

Para mantener la respuesta del sistema, Android puede “matar” sin aviso procesos (y las aplicaciones contenidas).

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Zygote Y Wake LocksZygote Y Wake Locks

Zygote es la primer célula viva de un organismo. Es el proceso encargado de lanzar las Dalvik.

Se replica a si mismo, dando origen a una Dalvik ya cargada e inicializada.

El hardware de android pasa a sleep apenas queda ocioso.

Los wake locks sirven para que la aplicación quede activa

… y gastando batería ...

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Prioridad de una ActivityPrioridad de una Activity

El programador extiende la class Activity

Y programa los eventos a los que responde.

Las interacciones se realizan por RPC.

Que son ruteadas por el Binder

La prioridad se determina por la de su proceso.

O por la de su interlocutor.

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Ciclo de Vida de una ActivityCiclo de Vida de una Activity

Active: está al tope del stack e interactuando con el usuario.

Paused: Visible pero sin foco.

Stopped: Queda en memoria pero ya terminó. Candidata al kill.

Inactive: Fuera de la memoria. Debe lanzarse nuevamente.

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LolipopLolipop

● Responder notificaciones con pantalla bloqueada

● Las llamadas no interrumpen a las aplicaciones (permiten ser rechazadas)

● Múltiples usuarios por teléfono(“ usuario en la nube”)

● Continuidad de aplicaciones entre dispositivos.

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OreoOreo

● Agrupa Notificaciones en Channels● Soporte inicial de PIP (Picture in Picture)● Soporte de WI-FI Aware● Implementa una Hardware Abstraction

Level para facilitar a los fabricantes la actualización de sus dispositivos.

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Apple IOSApple IOS

No confundir con Cisco/IOS.

Sistema operativo de iPhone, iPod touch, Apple TV e iPad

Basado en Darwin

Presenta 4 capas

de abstracción

Objective-C como lenguaje preferido.

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Darwin/XNUDarwin/XNU

X is Not Unix

Desarrollado para la NexTSTEP.

Un híbrido de Mach 3 y de 4.3BSD.Tiene un componente OO para escribir drivers, el IO Kit.

Es la base de todos los Sistemas Operativos de Mac (ARM, X86-64).

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Kernel HíbridoKernel Híbrido

Con características de los sistemas microkernel y de monolíticos.

Pasaje de mensajes y protección de memoria.

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IOSIOS

Cocoa TouchEs el framework para el desarrollo de aplicaciones

Auto-Layout y StoryBoardsMultitasking y Printing Data Protection (encriptado)Push y Local NotificationsUIState PreservationReconocimiento de gestos y display externoMVC standards

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IOS MultitaskingIOS Multitasking

Desde la v. 4.3, habilitada por API para:Background audio

Voice over IP

Background location

Push notifications

Local notifications

Task finishing

Fast app switching

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IOSIOS

Media LayerManejo de Audio, Video y Gráficos.

Audio AAC, Apple Lossless (ALAC), A-law, IMA/ADPCM (IMA4), Linear PCM, µ-law, DVI/Intel IMA ADPCM, Microsoft GSM 6.10, AES3-2003.Video .mov, .mp4, .m4v, .3gp

H264, Mpeg4

Airplay, midi, Quartz, OpenAL y OpenGL.

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IOSIOS

Core Services LayerServicios fundamentales usados pro las aplicaciones

iCloud, Bloqueo de Objetos, Grand Central Dispatch, SQLite, XML, InAppPurchase

Core Frameworks Foundation, AddressBook, Location, TE, Eventos, Store

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Core OS LayerFrameworks de bajo nivel.

Accelerate (math,DSP, vector)External Accesories (hardware externo)SecuritySystem

Threading (POSIX threads), Networking (BSD sockets), File-system access, Standard I/O, Bonjour and DNS services, Locale information, Memory allocation

IOSIOS

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ProcesosProcesos

Corren bajo dos UIDs, root (0), algunos del sistema y mobile (501)

No se pueden manejar en forma directa.

Al pasar a background provocan un evento y quedan suspendido.

Pueden cerrarse usando la taskbar.

Hay una aplicación que muestra todo lo que Apple permite ver.

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Core OS LayerFrameworks de bajo nivel.

Accelerate (math,DSP, vector)External Accesories (hardware externo)SecuritySystem

Threading (POSIX threads), Networking (BSD sockets), File-system access, Standard I/O, Bonjour and DNS services, Locale information, Memory allocation

IOSIOS

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iCloudiCloud

Sincroniza los datos del usuario en todos los dispositivos asociados a la cuenta de iCloud.

Usa Ubiquity Containers

Key-Value files

Document Files

Core-Data Files

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Captura de pantalla iPad(Desde IOS 9 no se puede)

Captura de pantalla iPad(Desde IOS 9 no se puede)

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Procesos y Tasks en XNU Procesos y Tasks en XNU

Un proceso BSD tiene al menos una task.

Las tasks indican una unidad ejecutable en su ambiente de ejecución (flavor). Puede haber tasks sin procesos BSD asociados.

Algunos flavors pueden ser COCOA, Kernel, BSD, Mach Threads, pthread.

Los Threads son las unidades de ejecución.

El Kernel solo conoce los Mach Threads, el resto está mapeado.

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Concurrencia GCD Concurrencia GCD

Permite que las tasks corran en paralelo encolándolas y planificándolas (“routing”)

Maneja la concurrencia usando Dispatch Queues.El usuario indica las acciones atómicas usando Process Blocks o functions (closures).Maneja eventos con Dispatch Sources.Provee de agrupamientos y semáforos.

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Threads en IOS7Threads en IOS7

Apple trata que no se usen threads en forma directa.

Cada thread tiene unrun-loop para manejar eventos.

Un run-loop tiene un “modo” que indica que eventos recibe.

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Grand Central DispatchGrand Central Dispatch

Tecnología para soportar multiprocesamiento simétrico.

Desarrollado por Apple y libre desde 2009 bajo licencia Apache.

Disponible en BSD y Linux como libdispatch.

Es una implementación del patrón thread-pool

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IOS 8IOS 8

● Extensión de Apps– Permite a las apps presentarse como

alternativas en algunas tareas como Share, Action, Keyboard, Photo Edit, Storage Provider, Today

– Permite a las apps controlar la cámara (exposición, foco, balance de blanco, velocidad, bracket ...)

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IOS 8IOS 8

● Extension de Apps– Acceso a audio– Acceso a Touch id

● Extensiones a OpenGL● HealthKit Framework● HomeKit Framework● HandOff● Swift para desarrollo

● Scaling para nuevos tamaños de pantalla

● Redes privadas ad-hoc simultaneas para AirDrop y AirPlay

● Scene-kit para desarrollo de juegos

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IOS 9IOS 9

● Pantalla partida para iPad● Picture in Picture● Gestos multi-touch. Por ejemplo para selección de texto● Mayor poder a Siri:

– Mostrame fotos de las últimas vacaciones– Recordame tal nota cuando esté en el auto– Recomendaciones basadas en estadísticas de uso

de aplicaciones, la hora del día, etc.● Mejoras en el uso de batería

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IOS 10IOS 10

● Mejor soporte de AirPods ● Introducción del Apple File System● 3d touch en apps● Soporte de daltónicos (color filter)● Siri en apps● Clipboard entre dispositivos

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IOS 11IOS 11

● Cambios en el Control Center y en Application switching

● Mejoras en multitasking y PiP para iPad.● Aplicación de Files● Drag and Drop● Scanner de documentos en Notes

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Apple File SystemApple File System

● El HFS viene usándose desde 1998.● Especial para SSD. Escalable desde el

Apple Watch hasta la Mac.– Números de i-node de 64 bits– Comando TRIM, encriptado y snapshots.– Clone en vez de copias, usando deltas

● Version 1 no acepta checksum de user data ni compresión.

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Vigilancia global y MóbilesVigilancia global y Móbiles

● Edward Snowden entregó al periodismo documentos que obtuvo de su empleador Booz Allen Hamilton y de la red exclusiva Five Eyes.

– Se calcula que solo se publicaron unos 26 de 58.000 documentos.

– Entre ellos un catálogo de dispositivos de intercepción.

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Remote Control SystemRemote Control System

● Una empresa ofrece una aplicación para observar y controlar funciones de:

– Wi-Fi, GPS, GPRS, recording voice, e-mail, SMS, MMS, listing files, cookies, visited URLs, cached web pages, address book, call history, notes, calendar, clipboard, list of apps, SIM change, live microphone, camera shots, support chats, WhatsApp, Skype, and Viber.