Część 1 Prawie

(1)

Część 1

Prawie Wszystko, co chcielibyście wiedzieć o

systemach operacyjnych, ale baliście się zapytać

Maciej J. Mrowiński

mrow@if.pw.edu.pl

Wydział Fizyki Politechnika Warszawska

5 października 2018

(2)

Pierwszy przykład poglądowy

1 p u b l i c cla ss E x a m p l e 0 0 1 {

2 p r i v a t e s t a t i c b o o l e a n s h o u l d R u n = true;

3

4 p u b l i c s t a t i c void main ( S t r i n g [] args ) {

5 T h r e a d t = new T h r e a d (new R u n n a b l e () {

6 @ O v e r r i d e

7 p u b l i c void run () {

8 S y s t e m . out . p r i n t l n (" S t a r t e d . ") ;

9 wh ile( s h o u l d R u n ) ;

10 S y s t e m . out . p r i n t l n (" Stopped , lol . ") ;

11 }

12 }) ;

13 t . s tar t () ;

14

15 S c a n n e r s c a n n e r = new S c a n n e r ( S y s t e m . in ) ;

16 if( s c a n n e r . h a s N e x t L i n e () ) {

17 s h o u l d R u n = f als e;

18 S y s t e m . out . p r i n t l n (" Stop ! ") ;

19 }

20 s c a n n e r . cl ose () ;

21 }

22 }

(3)

Zaliczenie

I Laboratorium - oceny z rozwiązywanych problemów, na koniec średnia, nieoddany problem wlicza się jako 0. Laboratorium musi być zaliczone.

I Wykład - praca domowa. Wykład musi być zaliczony.

Na koniec średnia z tych dwóch ocen.

(4)

Dzisiejszy Odcinek Sponsoruje...

(5)

Proces

Czym jest proces?

(6)

Proces

stack (stos)

heap (sterta) data text (kod)

(7)

Dygresja Niskopoziomowa

(8)

Stan Procesu

I new (nowy)

I running (aktywny)

I waiting (oczekujący)

I ready (gotowy)

I terminated (zakończony)

(9)

Stan Procesu

new

ready

terminated

running

waiting

(10)

Process Control Block (PCB) - Blok Kontrolny Procesu

wskaźnik

stan procesu wskaźnik instrukcji (IP)

numer procesu (PID)

rejestry ograniczenia pamięci

...

(11)

(12)

proces 0 system operacyjny proces 1

zapis PCB0 odczyt PCB1

zapis PCB1 odczyt PCB0

aktywnybezczynny (idle) bezczynny (idle)bezczynny (idle)

aktywny aktywny

(13)

head tail

PCB PCB PCB

kolejka procesów gotowych

head tail kolejka dysku 0

head tail

PCB kolejka dysku 1

(14)

Komunikacja Między Procesami (IPC - Interprocess Communication)

komunikaty

proces 0 SP

proces 1 SP

jądro SP

współdzielona pamięć

proces 0

proces 1

jądro

wspólna pamięć

(15)

Wątki

Czym są wątki (procesy lekkie)?

(16)

Wątki

Czym są wątki (procesy lekkie)?

Podstawowe jednostki wykorzystania procesora.

(17)

Wątki

proces jednowątkowy

kod dane pliki

rejestry stos

wątek

proces wielowątkowy

kod dane pliki

rejestry stos

wątek wątek wątek

(18)

Korzyści Programowania Wielowątkowego

(19)

Korzyści Programowania Wielowątkowego

I zdolność do reagowania

I dzielenie zasobów

I ekonomika - alokacja zasobów

I skalowalność

(20)

Planowanie Przydziału Procesora

(21)

Cykle Faz Procesora i I/O

faza procesora faza I/O faza procesora faza I/O faza procesora faza I/O

czas

Procesy:

I CPU-bound(ograniczone przez procesor) - kilka długich faz procesora

I I/O-bound(ograniczone przez I/O) - wiele krótkich faz procesora

(22)

Decyzje o przydziale procesora podejmuje dyspozytor (scheduler) w przypadku gdy:

1. proces przeszedł ze stanu running do waiting 2. proces przeszedł ze stanu running do ready 3. proces przeszedł ze stanu waiting do ready 4. proces kończy działanie

(23)

Decyzje o przydziale procesora podejmuje dyspozytor (scheduler) w przypadku gdy:

1. proces przeszedł ze stanu running do waiting 2. proces przeszedł ze stanu running do ready 3. proces przeszedł ze stanu waiting do ready 4. proces kończy działanie

Jeżeli tylko 1 i 4, to planowanie niewywłaszczające (non-preemptive), w przeciwnym razie wywłaszczające (preemptive).

(24)

Kryteria Planowania

1. wykorzystanie procesora

2. przepustowość - liczba procesów kończonych w jednostce czasu

3. czas cyklu przetwarzania - czas między nadejściem procesu do systemu a zakończeniem procesu

4. czas oczekiwania - czas spędzony w kolejce procesów gotowych

5. czas odpowiedzi - czas między wysłaniem żądania a pojawieniem się pierwszej odpowiedzi

(25)

First-Come, First-Served (FCFS)

Proces Faza CPU

P1 24

P2 3

P3 3

P1 P2 P3

0 24 27 30

Średni czas oczekiwania: 17

P1 P2 P3

30

0 3 6

(26)

Proces Faza CPU

P1 24

P2 3

P3 3

P1 P2 P3

0 24 27 30

P1 P2 P3

30

0 3 6

(27)

Proces Faza CPU

P1 24

P2 3

P3 3

P1 P2 P3

0 24 27 30

P1 P2 P3

30

0 3 6

(28)

Shortest-Job-First (SJF) bez wywłaszczenia

Proces Faza CPU

P1 6

P2 8

P3 7

P4 3

P4

0 3

P1

9 16

P3 P2

24 Średni czas oczekiwania: 7 (dla FCFS 10.25)

(29)

Shortest-Job-First z wywłaszczeniem

Proces Nadejście Proc. Faza CPU

P1 0 8

P2 1 4

P3 2 9

P4 3 5

P1 0 1

P2 5

P4 10

P1

17 26

P3

Średni czas oczekiwania: 6.5 (bez wyw. 7.75)

(30)

Planowanie Priorytetowe (Priority Scheduling)

Proces Priorytet Faza CPU

P1 3 10

P2 1 1

P3 4 2

P4 5 1

P5 2 5

P2 0 1

P5 6

P1

16 P3

18 19 P4

Średni czas oczekiwania: 8.2

Problem: głodzenie (starvation); rozwiązanie: postarzanie (aging).

(31)

Planowanie Priorytetowe (Priority Scheduling)

Proces Priorytet Faza CPU

P1 3 10

P2 1 1

P3 4 2

P4 5 1

P5 2 5

P2 0 1

P5 6

P1

16 P3

18 19 P4

Problem: głodzenie (starvation); rozwiązanie: postarzanie (aging).

(32)

Round-Robin (Planowanie Rotacyjne)

Proces Faza CPU

P1 24

P2 3

P3 3

Kwant czasu: 4

0 P1

4 P2

7 P3

10

P1 P1 P1 P1 P1

14 18 22 26 30

Problem: dobór kwantu czasu.

(33)

Round-Robin (Planowanie Rotacyjne)

Proces Faza CPU

P1 24

P2 3

P3 3

Kwant czasu: 4

0 P1

4 P2

7 P3

10

P1 P1 P1 P1 P1

14 18 22 26 30

Średni czas oczekiwania: 5.66 Problem: dobór kwantu czasu.

(34)

Planowanie z Wykorzystaniem Kolejek Wielopoziomowych

procesy systemowe procesy kadry procesy studentów procesy doktorantów

priorytet

(35)

Kolejki Ze Sprzężeniem Zwrotnym

kwant 8 kwant 16 FCFS