Nghiên cứu tìm hiểu về quản lý tiến trình trong hệ điều hành windows

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - - BÀI TIỂU LUẬN MÔN HỌC: NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tìm hiểu Quản lý tiến trình Hệ điều hành Windows Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Thanh Hải Lớp: Đại học HTTT1-K8 Nhóm số: Hà Nội, 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI TIỂU LUẬN MÔN HỌC: NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tìm hiểu Quản lý tiến trình Hệ điều hành Windows Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Thanh Hải Lớp: Đại học HTTT1-K8 Nhóm thực hiện: Lê Tuấn Anh Nguyễn Văn Lành Nguyễn Thị Hiền - 054 Nguyễn Huy Hoàng Hà Nội, 2015 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Tất hệ điều hành, từ hệ điều hành đơn người sử dụng đến hệ điều hành hỗ trợ đến hàng ngàn người sử dụng, phải xây dựng dựa khái niệm tiến trình Vì thế, yêu cầu quan trọng thiết kế hệ điều hành thành phần quản lý tiến trình hệ điều hành phải đáp ứng tất liên quan đến tiến trình: • Hệ điều hành phải cho phép thực nhiều tiến trình đồng thời để khai thác tối đa thời gian xử lý processor cung cấp thời gian hồi đáp hợp lý • Hệ điều hành phải cấp phát tài nguyên để tiến trình hoạt động cách hiệu với sách hợp lý không xảy tình trạng tắc nghẽn hệ thống • Hệ điều hành phải có nhiệm vụ tạo tiến trình, điều khiển hoạt động tiến trình kết thúc tiến trình Mỗi hệ điều hành có đặc trưng riêng sử dụng thuật toán xây dựng phần mềm quản lý tiến trình Qua đề tài này, nhóm chúng em tập trung đề cập đến kiến thức quản lý tiến trình Hệ điều hành Windows Với lượng kiến thức không lớn với hình ảnh minh họa cụ thể, sinh động, nhóm chúng em mang đến cho độc giả nhìn khái quát quản lý tiến trình Hệ điều hành Windows mà cụ thể trình quản lý Task Manager Bài tiểu luận gồm chương chính: • Chương 1: Khái niệm tiến trình vấn đề liên quan: Giúp độc giả có • kiến thức nhất, tổng quát tiến trình, trình tạo tiến trình, quan hệ tiến trình số khái niệm liên quan khác Chương 2: Quản lý tiến trình với Task Manager( Windows 8): Giới thiệu chi tiết tab, cách sử dụng Task Manager từ hiểu cách mà Windows quản lý tiến trình tiến trình Sau nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn trân thành Thầy Nguyễn Thanh Hải giúp chúng em nhiều việc hoàn thiện nội dung đề tài Bài tiểu luận nhóm thực khó tránh khỏi sai thiếu sót, nhóm chúng em mong muốn nhận đóng góp ý kiến bạn đọc quý thầy cô để tiểu luận hoàn thiện xác Trân trọng cảm ơn ! Nhóm CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM TIẾN TRÌNH VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 1.1 Tiến trình Khái niệm Là chương trình xử lý, sở hữu trỏ lệnh, tập ghi biến Để hoàn thành nhiệm vụ mình, tiến trình yêu cầu số tài nguyên hệ thống như: CPU, nhớ thiết bị 1.2 Các loại tiến trình Các tiến trình hệ thống chia thành loại: Tiến trình tiến trình song song  Tiến trình tuần tự: tiến trình mà điểm khởi tạo điểm kết thúc tiến trình trước  Tiến trình song song: tiến trình mà điểm khởi tạo tiến trình nằm thân tiến trình khác, tức khởi tạo tiến trình tiến trình trước chưa kết thúc Tiến trình song song chia thành nhiều loại: - Tiến trình song song độc lập - Tiến trình song song có quan hệ thông tin - Tiến trình song song phân cấp - Tiến trình song song đồng mức 1.3 Các trạng thái tiến trình Là thực thể động, tiến trình thuộc trạng thái khác Có nhiều cách phân biệt trạng thái tiến trình Theo cách đơn giản nhất, tiến trình thuộc hai trạng thái: chạy không chạy Chạy lệnh tiến trình CPU thực không chạy trường hợp ngược lại, ví dụ CPU phân phối cho tiến trình khác tiến trình phải dừng để chờ kết vào/ra Cách sử dụng hai trạng thái tiến trình đơn giản không đủ để phản ánh đầy đủ thông tin trạng thái tiến trình Trên thực tế, hệ điều hành thường phân biệt năm trạng thái khác tiến trình Ý nghĩa cụ thể năm trạng thái sau: - Trạng thái khởi tạo( New): tiến trình tạo lập - Trạng thái sẵn sàng( Ready): tiến trình chờ cấp phát CPU để xử lý - Trạng thái thực hiện( Running): tiến trình xử lý - Trạng thái đợi( Waiting): tiến trình phải dừng thiếu tài nguyên chờ - kiện Trạng thái kết thúc( Halt): tiến trình hoàn tất công việc xử lý Hình Mô tả chuyển trạng thái tiến trình 1.4 Quan hệ tiến trình Các tiến trình hoạt động hệ thông tồn mối quan hệ: Độc lập hợp tác( Song hành)  Quan hệ độc lập Tiến trình gọi độc lập hoạt động không gây ảnh hưởng không bị ảnh hưởng tiến trình khác hoạt động hệ thống Tiến trình độc lập có đặc trưng sau: - Trạng thái không bị chia sẻ với tiến trình khác Việc thực tiến trình đơn định (kết phụ thuộc vào đầu vào) Tiến trình tái (lặp lại) Tiến trình dừng bắt đầu lại mà không gây ảnh hưởng tới tiến trình khác hệ thống Quan hệ hợp tác  Tiến trình gọi hợp tác (song hành) hoạt động gây ảnh hưởng bị ảnh hưởng tiến trình khác hoạt động hệ thống Tiến trình hợp tác có đặp trưng sau: - Trạng thái bị chia sẻ cho tiến trình khác - Việc thực tién trình không đơn định (kết phụ thuộc dãy thực - tương ứng không dự báo trước) Tiến trình tái Tài nguyên “Găng” 2.1 Khái niệm - Các tài nguyên logic vật lý phân bổ cho tiến trình song hành gọi tài nguyên găng Các đoạn chương trình sử dụng tài nguyên găng gọi đoạn tới hạn 2.2 Mục tiêu quản lý tiến trình - Điều kiện lại trừ lẫn nhau: thời điểm, có tiến trình phép - thực đoạn tới hạn Điều kiện tiến triển: không tiến trình phép lâu vô hạn đoạn tới - hạn Điều kiện chờ đợi có giới hạn: tiến trình chờ đợi vô hạn trước vào đoạn tới hạn 2.3 Nguyên tắc chung phương pháp quản lý đoạn tới hạn Dựa sở hai hay nhiều tiến trình định ghi vào địa nhớ trong, giải thuật cho phép tiến trình thực tiến trình khác phải chờ - Mỗi tiến trình sử dụng byte nhớ làm khóa Khi tiến trình vào đoạn tới hạn, byte khóa gán giá trị để - thông báo cho tiến trình lại biết tài nguyên găng sử dụng Khi khỏi đoạn tới hạn, byte khóa gán giá trị =0 để thông báo tài nguyên - găng giải phóng Trước vào đoạn tới hạn tiến trình phải kiểm tra byte khóa tiến trình khác Nếu có byte chứa giá trị =1 tiến trình phải đến byte =0 Hiện tượng bế tắc 3.1 Khái niệm bế tắc Bế tắc trạng thái hai nhiều tiến trình chờ đợi số kiện tác động đặc biệt từ bên chờ đợi vô hạn 3.2 Điều kiện xảy bế tắc hệ thống Hiện tượng bế tắc xảy hệ thống tồn bốn điều kiện: - Có tài nguyên găng - Có tượng giữ đợi: có tiến trình đag giữ số tài nguyên đợi tài - nguyên bổ sung giữ tiến trình khác Không có hệ thống phân phối lại tài nguyên: việc sử dụng tài nguyên không bị ngắt Có tượng chờ đợi vòng tròn 3.3 Các mức phòng tránh bế tắc Để tránh tượng bế tắc, thông thường hệ thống áp dụng ba mức: - Ngăn ngừa: áp dụng biện pháp để hệ thống không rơi vào bế tắc - Dự báo tránh bế tắc: áp dụng biện pháp để kiểm tra tiến trình có rơi trạng thái bế tắc hay không Nếu có thông báo trước bế tắc xảy - Nhận biết khắc phục: tìm cách phát giải 3.3.1 Ngăn ngừa bế tắc Để ngăn chặn làm cho hệ thống không xảy đồng thời điều kiện bế tắc: - Loại bỏ tài nguyên găng: mô tài nguyên găng tài nguyên - dùng chung Loại bỏ yếu tố giữ đợi: thực phân bổ tài nguyên, tiến trình phải đợi - tài nguyên giữ tạm thời giải phóng Xây dựng hệ thống ngắt tài nguyên Loại bỏ yếu tố vòng đợi: vòng đợi loại bỏ cách thứ tự tài nguyên 3.3.2 Dự báo tránh bế tắc Nguyên tắc chung lần phân bổ tài nguyên cho tiến trình hệ thống kiểm tra xem việc phân bổ có đẩy hệ thống tình trạng bế tắc hay không Nếu có tìm cách giải trước bế tắc xảy Hệ điều hành sử dụng khái niệm trạng thái trạng thái an toàn để tránh bế tắc công tác phòng chống bế tắc: - Trạng thái hệ thống: cấp phát tài nguyên cho tiến trình - Trạng thái an toàn: Trạng thái A an toàn hệ thống thỏa mãn nhu cầu tài nguyên (đến tối đa) tiến trình mà ngăn chặn bế tắc 3.3.3 Xử lý bế tắc Khi phát bế tắc, HĐH áp dụng phương pháp giải quyết: - Thông báo cho Operator biết để tự xử lý - Đình hoạt động tiến trình có liên quan, thu hồi tất tài nguyên bị kết thúc sử dụng phương pháp sau: • Đình hoạt động tiến trình tình trạng bế tắc • Đình hoạt động tiến trình thoát khỏi tình trạng bế tắc( Khi đình hoạt động tiến trình thu hồi tài nguyên tiến trình đó) CHƯƠNG 2: QUẢN LÝ TIẾN TRÌNH VỚI TASK MANAGER( WINDOWS 8) Giới thiệu chung Windows Task Manager ứng dụng quản lý tiến trình kèm theo họ hệ điều hành Microsoft Windows Nó cung cấp thông tin đầy đủ hiệu hệ thống, ứng dụng chạy, tiến trình phân chia CPU, thông tin nhớ, hoạt động thống kê mạng, người dùng đăng nhập dịch vụ hệ thống.Task manager dùng để thiết lập mức độ ưu tiên cho tiến trình, chọn nhân CPU cho phép chạy ứng dụng định, buộc dừng tiến trình tắt máy, khởi động lại, ngủ đông, đăng xuất Windows Task Manager giới thiệu với Windows NT 4.0 Những phiên trước Windows NT có ứng dụng Task List, với vài chức danh sách tiến trình, ngắt tạo tiến trình Hình Task Manager Windows Task Manager gọi bốn cách sau:  Nháy phải chuột vào taskbar chọn "Task Manager" (hoặc Start Task Manager Windows 7)  Dùng tổ hợp phím Ctrl+Shift+Esc  Trong Windows NT, Windows 2000, and Windows Vista, dùng tổ hợp phím Ctrl+Alt+Del để mở hộp thoại Windows Security, sau chọn "Task Manager" Ở Windows XP, nhấn trực tiếp Ctrl+Alt+Del Ctrl+Shift+Esc để gọi Task Manager, trừ bạn tắt Welcome screen  Gọi lệnh "Taskmgr.exe" từ command line, GUI shortcut 2.1 Chức tabs Task Manager Tab Processes( tab tiến trình) Đây tab quản lý chung tiến trình Gồm Apps chạy, tiến trình chạy tiến trình Windows Nếu muốn biết thông tin Apps đó, click chuột phải vào Apps chọn Expand, ví dụ Google Chrome duyệt trang web nào… Hình Expand Proccesses Khi gặp tượng tiến trình bị bế tắc( Not responding) mà không muốn chờ hệ thống tự xử lý, người dùng làm theo cách sau: 10 • Đình hoạt động tiến trình tình trạng bế tắc: người dùng cần chọn tiến trình bị bế tắc nhấn End Task • Đình hoạt động tiến trình thoát khỏi tình trạng bế tắc: người dùng chọn tiến trình bị bế tắc nhấn End Task tiến trình hệ thống hết bế tắc dừng lại Ngoài ra, trường hợp bế tắc không xảy mà người dùng muốn kết thúc tiến trình dùng chức End Task để kết thúc tiến trình Tuy nhiên, máy tính sử dụng với nhiều user khác tiến trình kết thúc user tạo tiến trình đó, user khác quyền can thiệp đến việc kết thúc tiến trình Một số tiến trình chạy nền, tiến trình hệ thống… tắt chức End Task Khi tắt tiến trình gây ảnh hưởng tới hoạt động hệ thống tiến trình khác Hình End Task Proccesses Ngoài ra, tab hiển thị cho người dùng thấy tiến trình chạy tốn hết tài nguyên máy (CPU, RAM, Disk, Network) Vì 11 thấy máy tính chậm chạp bất thường, người dùng kiểm tra tiến trình đưa giải pháp hợp lý Hình Index Proccesses Background proccess: proccess chạy tầng giống service, hầu hết proccess user có quyền End task 12 Hình 10 Background Proccesses Windows Proccesses: Là proccesses tảng hệ thống, số proccess user quyền Tắt proccesses ảnh hưởng tới hoạt động hệ thống proccesses khác Hình 11 Windows Proccesses 2.2 Tab Performance( Tab hiệu suất) Tab hiển thị thông tin tổng quan hiệu suất hoạt động máy tính 13 Hình 12 Tab Performance Dưới nhìn chi tiết tab hiệu suất: + CPU • Biểu đồ sử dụng CPU • Tổng số xử lý hiệu suất tiến trình chạy • Nếu CPU đạt 100% xảy tượng bế tắc( cách xử lý nêu mục tab processes) Hình 13 CPU + Memory • Sử dụng đồ thị nhớ • Tổng số lượng nhớ sử dụng có sẵn • Dung lượng nhớ cache • Tốc độ nhớ 14 Hình 14 Memory + Disk • Biểu đồ sử dụng đĩa • Tốc độ đọc / ghi • Thời gian hoạt động thời gian phản ứng trung bình • Dung lượng đĩa (size) Hình 15 Disk + Ethernet • Tốc độ tải lên tải • Thông tin kết nối (tên adapter, tên miền, kiểu kết nối, địa IP) • Hình ảnh cho thấy Ethernet tab Máy có thêm kết nối (ví dụ WiFi, Bluetooth) có tab bổ sung 15 Hình 16 Ethernet 2.3 Tab App History Tab thống kê tổng tài nguyên mà apps sử dụng khoảng thời gian xác định Nó giúp người dùng có nhìn tổng quan apps máy tính tìm apps không dùng đến sử dụng nhiều tài nguyên máy để có cách xử dụng hợp lý Dưới nhìn chi tiết tab History: • CPU time(tổng thời gian mà CPU phục vụ cho tiến trình hoạt động) • Network( tổng dung lượng liệu download upload qua mạng tiến trình) • Metered Network( đồng hồ đo liệu mạng mà tiến trình sử dụng) • Tiles updates( tổng liệu gói) Nếu click chuột phải vào ứng dụng chọn Switch To Windows tự động chuyển qua ứng dụng Hình 17 App History 2.4 Tab Startup( Tab Khởi động) Tab dùng để quản lý ứng dụng khởi động Windows Ở phiên Windows trước việc quản lý ứng dụng tự khởi động thư mục Startup trang Msconfig Nhưng với Windows 8, tích hợp Task Manager • Disable: ngăn khởi chạy Windows lần khởi động sau • Open file location: mở thư mục chứa phần mềm 16 • Search online: tìm kiếm thông tin trực tuyến • Properties: hiển thị thông tin ứng dụng Dưới nhìn chi tiết tab Startup: • Name: Tên tiến trình khởi động hệ thống • Pulisher: Nhà sản xuất ứng dụng • Status: Trạng thái ứng dụng( enable (cho phép) disable( vô hiệu hóa)) • Startup impact: Tác động tiến trình đến tốc độ khởi động ứng dụng phân loại sau: - High: sử dụng s (1000 ms) thời gian CPU - Medium: sử dụng 300 - 1000 ms thời gian CPU - Low: sử dụng 300 ms thời gian CPU - Not measured: ứng dụng không chạy lúc khởi động Hình 18 Startup 2.5 Tab Users( Tab người dùng) Tab hiển thị cho người dùng biết có tài khoản truy cập máy, tài khoản chạy ứng dụng tiến trình 17 Tab user chứa thẻ CPU (phần trăm CPU mà user sử dụng), Memory (bộ nhớ sử dụng user), Disk (phần trăm nhớ tốc độ đọc/ghi ổ đĩa cho user), Network (tốc độ sử dụng liệu mạng) Hình 19 Users Ở ta thấy có user truy cập Trong user “joanna” bị ngắt kết nối để chờ người dùng đăng nhập lại tiếp tục công việc họ Người dùng chọn user đăng nhập để Sign off (Đăng xuất) Switch user (Chuyển sang sử dụng) (Chú ý: Phải có nhiều người dùng đăng nhập Hệ thống) Để xem chi tiết tiến trình hoạt động user, click chuột phải vào user chọn Expand, có chi tiết hiển thị cho tiến trình CPU, Memory, Disk, Netwwork Hình 20 Users( details) 2.6 Tab Details( Tab chi tiết) 18 Là tính nâng cao tab Process Nó liệt kê tất tiến trình chạy bao gồm tiến trình người sử dụng mở tiến trình chạy Windows Tab tương tự với tab Process Task Manager Windows • Name: Tên tiến trình • PID: Mỗi tiến trình mang định danh gọi Process ID (PID) PID số lớn Hệ thống dựa vào PID để quản lý tiến trình • Status: Trạng thái tiến trình( Running, Not responding, Suspended( bị đình chỉ)…) • User name: Tên người dùng ứng với tiến trình( personal, administrator, system, network services ) • CPU: tình trạng CPU mà tiến trình sử dụng • Memory: tình trạng nhớ mà tiến trình sử dụng • Description: Mô tả tên chương trình Hình 21 Details 2.7 Tab Services 19 Tab giúp người dùng quản lý dịch vụ chạy kèm với Windows Các dịch vụ giúp máy tính hoạt động ổn định Nếu không cần thiết không am hiểu nhiều Services Windows người dùng không nên thay đổi nhiều tab Vì việc gây vấn đề trình sử dụng Windows • • • • • Name: Tên service PID: Tương tự thẻ PID Tab Details Description: Mô tả service Status: Trạng thái hoạt động dịch vụ( Running Stopped) Group: Tên nhóm dịch vụ Hình 22 Services 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tổ KTMT; Giáo trình nguyên lý hệ điều hành; Khoa CNTT Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, 2014 Ts Hà Quang Thụy ; Giáo Trình Nguyên Lý Các Hệ Điều Hành; NXB Khoa học kỹ thuật, 2005 Hồ Đắc Phương; Giáo trình Nguyên lý Hệ điều hành; NXB Giáo dục ,2012 Abraham Silberschatz, Peter B.Galvin, Greg Gagne; Operating System Concepts; [1] [2] [3] [4] 2008 http://vi.wikipedia.org/wiki/Windows_Task_Manager http://sinhvienit.net/forum/he-dieu-hanh.8651.html#post25427 http://www.cnet.com/how-to/how-to-use-windows-8-task-manager/ http://cdth10a.forumbuild.com/viewtopic.php?f=8&t=80 [5] http://windows.microsoft.com/en-us/windows/what-task-manager- memory-columns-mean#1TC=windows-7 21 ... loại tiến trình Các tiến trình hệ thống chia thành loại: Tiến trình tiến trình song song  Tiến trình tuần tự: tiến trình mà điểm khởi tạo điểm kết thúc tiến trình trước  Tiến trình song song: tiến. .. HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI TIỂU LUẬN MÔN HỌC: NGUYÊN LÝ HỆ ĐIỀU HÀNH ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tìm hiểu Quản lý tiến trình Hệ điều hành Windows Giáo viên hướng dẫn: Ths... động tiến trình thu hồi tài nguyên tiến trình đó) CHƯƠNG 2: QUẢN LÝ TIẾN TRÌNH VỚI TASK MANAGER( WINDOWS 8) Giới thiệu chung Windows Task Manager ứng dụng quản lý tiến trình kèm theo họ hệ điều hành