hệ điều hànhprocess new chương 2 sinhvienzone com

2.A Quản lý trình Khái niệm  Đònh thời CPU  Các tác vụ bản: tạo/kết thúc trình  Sự cộng tác trình  Giao tiếp trình  SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Khái niệm  Hệ thống máy tính thực thi nhiều chương trình khác ● Batch system: job ● Time-shared system: user program, task  Quaù trình (process) ● chương trình thực thi Một trình đònh nghóa ● Trạng thái CPU (trò ghi) ● Không gian đòa (nội dung nhớ) ● Môi trường (environment, xác đònh thông qua bảng hệ điều hành) SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Khái niệm (tt)    Trạng thaùi CPU ● ● ● ● ● Processor Status Word (PSW) Instruction Register (IR) Program Counter (PC) Stack Pointer (SP) Caùc general purpose register ● ● ● ● Text (code) Data Heap Stack Không gian đòa Môi trường ● Vd: terminal dùng, open file, kênh giao tiếp với trình khác ● Được liệt kê bảng hệ điều hành SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Process control block  Hệ điều hành lưu thông tin trình process control block (PCB) D.Feitelson SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Các bước nạp chương trình vào nhớ SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Từ chương trình đến trình  Chương trình thực thi có đònh dạng load module mà trình nạp (loader) “hiểu” ● Vd đònh dạng elf Linux  Layout luận lý process image Executable binary file (load module) Process image main memory program code program code data data start address heap stack SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Khởi tạo trình  Các bước hệ điều hành khởi tạo trình ● Cấp phát đònh danh (process number hay process identifier, pid) cho trình ● Cấp phát không gian nhớ để nạp trình ● Khởi tạo khối liệu Process Control Block (PCB) cho trình ● Thiết lập mối liên hệ cần thiết (vd: PCB vào hàng đợi đònh thời,…) SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Các trạng thái trình (1/2)  Các trạng thái trình: ● ● ● ● ● new: trình vừa tạo ready: trình có đủ tài nguyên, cần CPU running: lệnh trình thực thi waiting: blocked, trình đợi I/O hoàn tất, hay đợi tín hiệu terminated: trình kết thúc SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Các trạng thái trình (2/2)  Chuyển đổi trạng thái trình new admit dispatch ready exit terminated running interrupt I/O or event wait I/O or event completion waiting SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn Ví dụ trạng thái trình  /* test.c */ int main(int argc, char** argv) { printf(“Hello world\n"); exit(0); } Biên dòch chương trình Linux gcc test.c –o test Thực thi chương trình test /test Trong hệ thống có trình test tạo ra, thực thi kết thúc SinhVienZone.com Chuỗi trạng thái trình test sau (trường hợp tốt nhất): new ready running waiting (do chờ I/O goïi printf) ● ready ● running ● terminated ● ● ● ● https://fb.com/sinhvienzonevn 10 Các tác vụ trình (1/4)  Tạo trình ● Quá trình tạo trình thông qua system call (vd: hàm fork UNIX)  Ví dụ: (UNIX) Khi user đăng nhập hệ thống, command interpreter (shell) tạo cho user Quá trình tạo trình trình tạo (quá trình cha) Quan hệ cha-con đònh nghóa trình SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 19 Cây trình Linux/Unix  Ví dụ root pagedaemon gcc SinhVienZone.com swapper init bash bash ls mkdir bash grep https://fb.com/sinhvienzonevn 20 Caùc taùc vụ trình (2/4)  Tạo trình (tt) ● Chia sẻ tài nguyên trình cha: khả  Quá trình cha chia sẻ tài nguyên  Quá trình chia sẻ phần tài nguyên cha  Cha không chia sẻ tài nguyên ● Trình tự thực thi: hai khả  Quá trình cha thực thi đồng thời (concurrently)  Quá trình cha chạy trình kết thúc ● Trong Unix, trình gọi fork tạo trình  hoàn toàn giống vào thời điểm gọi - trạng thái CPU, không gian đòa chỉ, môi trường  khác process ID trò trả từ fork SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 21 Các tác vụ trình (3/4)  Tạo trình (tt) ● Không gian đòa chỉ: tùy hệ điều hành  UNIX: Không gian đòa trình nhân từ không gian đòa cha vào thời điểm gọi  Windows: phức tạp hơn, Win32 API CreateProcess() cần 10 tham số SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 22 Về quan hệ cha/con  Ví dụ áp dụng fork UNIX/Linux ● Quá trình gọi fork() để tạo trình ● Quá trình gọi exec() để nạp thực thi chương trình không gian nhớ ● Quá trình cha làm việc khác… hay gọi wait() để đợi xong đồng SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 23 Ví dụ tạo process với fork() #include #include int main (int argc, char *argv[]){ int return_code; /* create a new process */ return_code = fork(); if (return_code > 0){ printf(“This is parent process”); wait(NULL); exit(0); } else if (return_code == 0){ printf(“This is child process”); execlp(“/bin/ls”, “ls”, NULL); exit(1); } else { printf(“Fork error\n”); exit(1);} } SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 24 int main() { if (fork() > 0) { printf(“Hello world \n”); fork(); return 0; } else { printf("Hello world \n”); fork(); fork(); return 0; } } SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 25 Các tác vụ trình (4/4)  Tạo trình  Kết thúc trình ● Quá trình tự kết thúc  Quá trình kết thúc thực thi lệnh cuối gọi system routine exit ● Quá trình kết thúc trình khác (có đủ quyền, vd: trình cha nó)  Gọi system routine abort với tham số pid (process identifier) trình cần kết thúc ● Hệ điều hành thu hồi tất tài nguyên trình kết thúc (vùng nhớ, I/O buffer,…) SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 26 Cộng tác trình  Các trình cộng tác (cooperate) để hoàn thành công vieäc ● Vd Sampler Sensor Sensor data buffer Process data Shared memory Display SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 27 Cộng tác trình  Thiết kế ứng dụng ● Phân chia ứng dụng lớn thành process cộng tác  kiến trúc client-server  Áp dụng cộng tác trình để ●  Bài toán producer-consumer ● Modul hóa ● Tăng tốc tính toán  Nếu hệ thống có nhiều CPU, chia công việc tính toán thành nhiều công việc tính toán nhỏ chạy song song  Sự cộng tác trình đòi hỏi hệ điều hành cung cấp giải pháp đồng hoạt động (chương 3) giao tiếp cho trình SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 28 Bài toán producer-consumer  Bài toán tiêu biểu cộng tác trình: toán producer-consumer ● Producer tạo liệu consumer tiêu thụ / sử dụng liệu Sự trao đổi liệu thực qua buffer  unbounded buffer: kích thước buffer vô hạn (không thực tế)  bounded buffer: kích thước buffer có hạn ● Producer consumer phải hoạt động đồng  Consumer không tiêu thụ producer chưa sản xuất  Producer không tạo thêm liệu buffer đầy SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 29 Interprocess communication (IPC)  IPC kỹ thuật cung cấp hệ điều hành nhằm giúp trình giao tiếp với ● Các trình máy khác máy  Hai kỹ thuật IPC ● Truyền thông điệp (message passing) ● Dùng nhớ chia sẻ (shared memory) SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 30 Mô hình giao tiếp Dùng nhớ chia sẻ Truyền thơng điệp SinhVienZone.com 3.4 Fig 3.12 https://fb.com/sinhvienzonevn Truyền thông điệp  Các vấn đề ● Naming  Giao tiếp trực tiếp – send(P, msg): gửi thông điệp đến trình P – receive(Q, msg): nhận thông điệp đến từ trình Q  Giao tiếp gián tiếp: thông qua mailbox hay port – send(A, msg): gửi thông điệp đến mailbox A – receive(B, msg): nhận thông điệp từ mailbox B ● Synchronization:  blocking/nonblocking send  blocking/nonblocking receive SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 32 Example of shared memory for IPC  POSIX Shared Memory ● Process first creates shared memory segment segment_id = shmget(IPC_PRIVATE, size, S_IRUSR | S_IWUSR); ● Process wanting access to that shared memory must attach to it shared_memory = (char *) shmat(id, NULL, 0); ● Now the process could write to the shared memory sprintf(shared_memory, "Writing to shared memory"); ● When done a process can detach the shared memory from its address space shmdt(shared_memory); SinhVienZone.com https://fb.com/sinhvienzonevn 33 ... bảng hệ điều hành SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn Process control block  Hệ điều hành lưu thông tin trình process control block (PCB) D.Feitelson SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn... từ PCB trình để trình thực thi SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn 13 Chuyển ngữ cảnh (2/ 2) SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn 14 Yêu cầu hệ điều hành quản lý trình  Hỗ... linked list) Môi trường SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn 11 Các trường tiêu biểu PCB Tanenbaum SinhVienZone. com https://fb .com/ sinhvienzonevn 12 Chuyển ngữ cảnh (1 /2)  Làm để chia sẻ