Принципы организации свопинга.

Проблема планирования определяет эксплуатационные качества системы. Это планирование времени, памяти. Это организация стратегий очередей. Планирование дает тип ОС. Рассмотрим ОС разделения времени. ОС разделения времени может быть с разными квантами времени, от чего меняются качества работы ОС. Большой квант времени – выполняются много мелких программ; маленький квант времени – многопользовательский режим работы. В ОС реального времени должна быть гарантия обработки времени за некоторое время.

Проблема организации свопинга. Мультипрограммные ОС используют свопинг. Элементом планирования является планирование свопинга. Пример: простейшая операционная система типа UNIX: полная откачка процесса в свопинговую память. Сейчас все делается по частям. Правила откачки: в контексте процесса была переменная p_time – время непрерывного размещения процесса в область свопинга и обратно. Сначала p_time обнулилась и считала время, сколько процесс находится в этой области. Затем по определению расписания в ОС запускалась функция обработки, которая анализировала область свопинга и выбирала процесс с максимальным p_time, затем система анализировала наличие свободной оперативной памяти. Если ее достаточно, то процесс в нее загружался, иначе операционная система смотрела процесс, который закрыт по обмену и имеет максимальный p_time, и его откачивала в область свопинга. Затем вновь анализ оперативной памяти, если недостаточно, то далее анализировались процессы в оперативной памяти, затем отыскивался процесс с максимальным p_time и освобождал память. Он мешал в последнюю очередь тем процессам, которые нормально читались, однако мешал процессу в обмене. Это лишает ОС возможности сразу закончить обмен. Это простейшая схема.

БИЛЕТ 23 Процесс в Unix

Определение процесса. Контекст

В любой системе, оперирующей понятием процесс, существует системно-ориентированное определение процесса (определение, учитывающее конкретные особенности данной ОС).

С точки зрения Unix системно-ориентированное определение процесса:

Рассмотрим данные определения процесса Unix.

Процесс в ОС Unix – объект (не надо путать с объектом ООП!!!), зарегистрированный в таблице процессов Unix.

Таблица процессов

Каждый процесс характеризуется уникальным именем – идентификатором процесса (PID). PID – целое число от 0 до некоторого предельного значения, определяющего максимальное число процессов, существующих в системе одновременно.

Будем использовать термины 0^й процесс, 1^й процесс, 125^й процесс, это означает, что речь идет о процессах с PID = 0, 1, 125. 0^й процесс в системе ассоциируется с работой ядра Unix. С точки зрения организации данных PID – номер строки в таблице, в которой размещена запись о процессе.

Контекст процесса

Содержимое записи таблицы процессов позволяет получить контекст процесса (часть данных контекста размещается непосредственно в записи таблицы процессов, на оставшуюся часть контекста имеются прямые или косвенные ссылки, также размещенные в записи таблицы процессов).

С точки зрения логической структуры контекст процесса Unix состоит из:

• пользовательской составляющей или тела процесса (иногда используется пользовательский контекст)
• аппаратной составляющей (иногда используется аппаратный контекст)
• системной составляющей ОС Unix (иногда – системный контекст)

Иногда два последних компонента объединяют, в этом случае используется термин общесистемная составляющая контекста.

Тело процесса состоит из сегмента кода и сегмента данных.

Сегмент кода содержит машинные команды и неизменяемые константы соответствующей процессу программы.

Сегмент данных – содержит данные, динамически изменяемые в ходе выполнения кода процесса. Сегмент данных содержит область статических переменных, область разделяемой с другими процессами памяти, а также область стека (обычно эта область служит основой для организации автоматических переменных, передачи параметров в функции, организацию динамической памяти).

Некоторые современные ОС имеют возможность разделения единого сегмента кода между разными процессами. Тем самым достигается экономия памяти в случаях одновременного выполнения идентичных процессов.

Например, при функционировании терминального класса одновременно могут быть сформированы несколько копий текстового редактора. В этом случае сегмент кода у всех процессов, соответствующих редакторам, будет единый, а сегменты данных будут у каждого процесса свои.

Следует отметить, что при использовании динамически загружаемых библиотек возможно разделение сегмента кода на неизменную часть, которая может разделяться между процессами и часть, соответствующую изменяемому в динамике коду подгружаемых программ.

Аппаратная составляющая содержит все регистры и аппаратные таблицы ЦП, используемые активным или исполняемым процессом (счетчик команд, регистр состояния процессора, аппарат виртуальной памяти, регистры общего назначения и т. д.).

Обращаем внимание, что аппаратная составляющая имеет смысл только для процессов, находящихся в состоянии выполнения. Для процессов, находящихся в других состояниях содержимое составляющей не определено.

Системная составляющая.

В системной составляющей контекста процесса содержатся различные атрибуты процесса, такие как:

- идентификатор родительского процесса;

- текущее состояние процесса;

- приоритет процесса;

- реальный идентификатор пользователя-владельца (идентификатор пользователя, сформировавшего процесс);

- эффективный идентификатор пользователя-владельца (идентификатор пользователя, по которому определяются права доступа процесса к файловой системе);

- реальный идентификатор группы, к которой принадлежит владелец (идентификатор группы к которой принадлежит пользователь, сформировавший процесс);

- эффективный идентификатор группы, к которой принадлежит владелец (идентификатор группы «эффективного» пользователя, по которому определяются права доступа процесса к файловой системе);

- список областей памяти;

- таблица открытых файлов процесса;

- информация о том, какая реакция установлена на тот или иной сигнал (аппарат сигналов позволяет передавать воздействия от ядра системы процессу и от процесса к процессу);

- информация о сигналах, ожидающих доставки в данный процесс;

- сохраненные значения аппаратной составляющей (когда выполнение процесса приостановлено).

Рассмотрим второе определение процесса Unix.

Процесс в ОС Unix – это объект, порожденный системным вызовом fork(). Данный системный вызов является единственным стандартным средством порождения процессов в системе Unix. Ниже рассмотрим возможности данного системного вызова подробнее.