Systemy operacyjne Wykład nr 4: Procesy Piotr Bilski.

Prezentacja na temat: "Systemy operacyjne Wykład nr 4: Procesy Piotr Bilski."— Zapis prezentacji:

1 Systemy operacyjne Wykład nr 4: Procesy Piotr Bilski

2 Pojęcie procesu Jest to program w czasie działania
System operacyjny sam składa się z procesów Pojęcie charakterystyczne dla systemów z podziałem czasu System operacyjny przetwarza zadania

3 Budowa procesu Kod programu (sekcja tekstu)
Wskazanie licznika rozkazów Stos procesu (parametry funkcji, zmienne lokalne) Sekcja danych (zmienne globalne)

4 Stany procesu Zakończony Nowy Aktywny Gotowy Czekający przyjęcie
wyjście przerwanie Gotowy Aktywny decyzja planisty Oczekiwanie na zdarzenie lub operację wejścia-wyjścia Obsłużenie zdarzenia lub operacji wejścia-wyjścia Czekający

5 Blok kontrolny procesu
wskaźnik Stan procesu Numer procesu Licznik rozkazów Rejestry Ograniczenia pamięci Wykaz otwartych plików Informacje o planowaniu przydziału procesora

6 Wątki Tradycyjne procesy były jednowątkowe
Wątek to niezależny fragment wykonywanego procesu Możliwe wykonywanie wielu wątków naraz (bez blokowania procesu!) Wątki są „lżejsze” od procesów

7 Planowanie procesów Procesów jest więcej, niż procesorów
Potrzebny dodatkowy proces decydujący o przydzielaniu procesorów procesom Potrzebne kolejki planowania, w których oczekują procesy Kolejka procesów gotowych – zawiera procesy gotowe do wykonania Kolejka do urządzenia – zawiera procesy pragnące skorzystać z urządzenia

8 Kolejka procesów gotowych
Blok kontrolny 4 Blok kontrolny 2 Czoło Ogon Stan procesu i informacje o nim Stan procesu i informacje o nim

9 Stan procesu i informacje o nim
Kolejka do urządzenia Czoło Ogon Blok kontrolny 4 Stan procesu i informacje o nim Blok kontrolny 2 Dysk twardy Czoło Ogon Stacja dyskietek

10 Diagram szeregowania procesów
Zamówienia operacji wejścia-wyjścia Zużycie kwantu czasu Powołanie procesu potomnego Czekanie na przerwanie Kolejka operacji wejścia-wyjścia Kolejka procesów gotowych Procesor We-Wy Proces poto- mny działa Wystąpienie przerwania

11 Planiści Ekspedytor (dispatcher) – odpowiada za przełączenie kontekstu procesu Planista krótkoterminowy – wybiera proces w pamięci i przydziela mu procesor Planista długoterminowy – odpowiada za przemieszczanie procesów między dyskiem a pamięcią Planista średnioterminowy – usuwa procesy z pamięci

12 Aspekty działania planistów
Planista krótkoterminowy: działa często musi być szybki Jest niezbędny w systemie operacyjnym Planista długoterminowy: działa rzadko zapewnia stopień wieloprogramowości musi wyważyć obecność procesów w pamięci nie jest wymagany (UNIX)

13 Planista średnioterminowy
Do pamięci Usuń z pamięci Kolejki procesów czekających na wejście-wyjście Kolejka procesów gotowych Procesor We-Wy Usunięte procesy częściowo wykonane

14 Działania na procesach
Tworzenie procesu (create-process) Przydział zasobów (od systemu operacyjnego lub procesu macierzystego) Zachowanie procesu macierzystego (czekanie lub współbieżne działanie) Kończenie procesu (exit lub abort) System operacyjny odbiera zasoby Dane wracają do procesu macierzystego Współpraca między procesami

15 Kończenie procesu potomnego
Proces wykonał niedozwoloną operację na zasobach przydzielonych przez proces macierzysty Proces potomny spełnił swoje zadanie Zakończenie procesu macierzystego Kończenie kaskadowe (proces macierzysty kończy działanie) Przypisanie procesom potomnym nowego przodka, np. init

16 Współpraca procesów Cele: Model producent-konsument
Współdzielenie informacji Przyspieszenie obliczeń Modularność Wygoda Model producent-konsument Rozmiar bufora komunikacji Nieograniczony bufor Ograniczony bufor Realizacja: komunikacja międzyprocesowa

17 Komunikacja międzyprocesowa (IPC)
Łączność bez współdzielenia przestrzeni adresowej Rozwiązania: Komunikacja bezpośrednia Komunikacja pośrednia Synchronizacja Buforowanie

18 Przekazywanie komunikatów
Podstawowe operacje: send(), receive() Konieczne łącze komunikacyjne Komunikaty o stałej lub zmiennej długości Buforowanie automatyczne lub jawne Komunikacja symetryczna lub asymetryczna

19 Komunikacja bezpośrednia
Obie strony komunikacji muszą używać jawnych identyfikatorów (nazw) drugiej strony Adresowanie jest symetryczne lub nie Łącze komunikacyjne między parą procesów (dokładnie!) Przykład: send(A, message) receive(B, message)

20 Komunikacja bezpośrednia niesymetryczna
Odbiorca nie musi znać nadawcy Przykład: send(A,message) receive(in, message) Wada: statyczność nazw!

21 Komunikacja pośrednia
Wykorzystuje skrzynki pocztowe Skrzynka ma jednoznaczny identyfikator, jest utrzymywana przez SO Dwa procesy mogą współdzielić wiele skrzynek Przykład: send(A, message) receive(A, message)

22 Problem wielu procesów
Który ze zdefiniowanych odbiorców pobierze wiadomość ze skrzynki? Kolejność dowolna Blokująca operacja receive() Ograniczenia użycia skrzynki do dwóch procesów Skrzynka może być własnością procesu (wówczas tylko on może odbierać z niej wiadomości)

23 Operacje systemu na skrzynkach
Tworzenie skrzynki Nadawanie komunikatów Odbieranie komunikatów Likwidacja skrzynki Uwaga: skrzynka utrzymywana przez proces jest likwidowania razem z nim! Skrzynka SO istnieje zawsze

24 Synchronizacja Nadawanie z blokowaniem Nadawanie bez blokowania
Odbiór z blokowaniem Odbiór bez blokowania Spotkanie (nadawanie i odbiór z blokowaniem)

25 Problem wielkości bufora
Pojemność zerowa (długość 0 – blokowanie nadawcy) Pojemność ograniczona (długość n – blokowanie nadawcy po przepełnieniu) Pojemność nieograniczona (długość Inf – brak blokowania nadawcy)

26 Komunikacja w systemach rozproszonych
Gniazda Zdalne wywoływanie procedur Zdalne wywoływanie metod