slide hệ điều hành chương 3 quản lý tiến trình chương 3 phần 1

.c om ng co ng th an Chương cu u du o QUẢN LÝ TIẾN TRÌNH CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Nội dung chương co Tiểu trình (thread) ng Khái niệm tiến trình (process) th an Điều phối tiến trình du o ng Đồng tiến trình cu u Tình trạng tắc nghẽn (deadlock) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Khái niệm tiến trình (process) cu u du o ng th an co ng  Tiến trình chương trình xử lý  Mỗi tiến trình có khơng gian địa chỉ, trỏ lệnh, tập ghi stack riêng  Tiến trình cần đến số tài nguyên CPU, nhớ chính, tập tin thiết bị nhập/xuất  Hệ điều hành sử dụng điều phối (scheduler) để điều phối việc thực thi tiến trình  Trong hệ thống có tiến trình hệ điều hành tiến trình người dùng  Một tiến trình bao gồm Text section (program code), Data section (chứa global variables) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Khái niệm tiến trình (process) ng  Vùng code: chứa danh sách mã lệnh CT an co  Vùng static data: chứa biến liệu khai báo tường minh CT du o ng th  Vùng dynamic data: chứa vùng nhớ liệu cấp phát động biến động theo thời gian cu u  Vùng stack: phục vụ cho việc gọi hàm chương trình Kích thước vùng biến động theo thời gian Tiến trình nhớ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om Khái niệm tiến trình (process) Các bước nạp chương trình vào nhớ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Khái niệm tiến trình (process) cu u du o ng th an co ng Các bước hệ điều hành khởi tạo tiến trình  Cấp phát định danh (process number hay process identifier, pid) cho q trình  Cấp phát khơng gian nhớ để nạp trình  Khơi tạo khởi liệu Process Control Block (PCB) cho trình PCB nơi hệ điều hành lưu thông tin trình  Thiết lập mối liên hệ cần thiết (vd: PCB vào hàng đợi định thời,…) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Khái niệm tiến trình (process) cu u du o ng th an co ng  new: tiến trình vừa tạo  ready: tiến trình có đủ tài ngun, cịn cần CPU  running: lệnh tiến trình thực thi  waiting: blocked, tiến trình đợi I/O hồn tất, tín hiệu  terminated: tiến trình kết thúc CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Khái niệm tiến trình (process) admit exit terminated running interrupt u du o ng ready th an co dispatch I/O or event wait I/O or event completion cu new ng Chuyển đổi trạng thái tiến trình waiting CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Khái niệm tiến trình (process) cu u du o ng th an co ng  Mỗi tiến trình hệ thống cấp phát Process Control Block (PCB)  PCB cấu trúc liệu quan trọng hệ điều hành CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Khái niệm tiến trình (process) cu u du o ng th an co ng Chuyển ngữ cảnh (Context switch)  Ngữ cảnh (context) tiến trình trạng thái tiến trình  Ngữ cảnh tiến trình biểu diễn PCB  Chuyển ngữ cảnh (context switch) cơng việc giao CPU cho tiến trình khác Khi cần:  Lưu ngữ cảnh tiến trình cũ vào PCB  Nạp ngữ cảnh từ PCB tiến trình để tiến trình thực thi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10 .c om Điều phối tiến trình Các giải thuật điều phối tiến trình ng Shortest Job First (SJF) P1 cu u du o ng th an co Process Thời điểm đến Burst time (ms) P1 P2 P3 P4  Giản đồ Gantt định thời theo SJF P3 P2 P4 12 16  Thời gian đợi trung bình = (0 + + + 7)/4 = CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 47 .c om Điều phối tiến trình Các giải thuật điều phối tiến trình co ng Shortest Job First (SJF) th an  Tương ứng với process cần có độ dài CPU burst du o ng  Hàm lựa chọn: chọn process có độ dài CPU burst nhỏ cu u  Chứng minh được: SJF tối ưu việc giảm thời gian đợi trung bình  Nhược điểm: Cần phải ước lượng thời gian cần CPU process CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 48 .c om Điều phối tiến trình du o ng th an co ng Các giải thuật điều phối tiến trình Shortest Remaining Time First (SRTF) Process Thời điểm đến Burst time (ms) P1 P2 P3 P4 P2 cu P1 u  Giản đồ Gantt định thời theo SRTF P3 P2 P4 P1 11 16  Thời gian đợi trung bình = (9 + + + 2)/4 =  Tốt giải thuật nonpreemptive SJF CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 49 .c om Điều phối tiến trình Các giải thuật điều phối tiến trình cu u du o ng th an co ng Shortest Remaining Time First (SRTF)  Tránh trường hợp độc chiếm CPU process có thời gian thực thi dài  Cần phải quản lý thời gian thực thi lại process  Có thời gian quay vịng tốt SJF  Process có thời gian thực thi ngắn có độ ưu tiên cao CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 50 .c om Điều phối tiến trình ng Các giải thuật điều phối tiến trình Priority Scheduling an co  Mỗi process gán độ ưu tiên th  CPU cấp cho process có độ ưu tiên cao du o ng  Định thời sử dụng độ ưu tiên có thể: cu u Preemptive Nonpreemptive 51 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Điều phối tiến trình th an co ng Các giải thuật điều phối tiến trình Priority Scheduling  SJF giải thuật định thời sử dụng độ ưu tiên với độ ưu tiên thời gian sử dụng CPU dự-đốn  Gán độ ưu tiên cịn dựa vào: cu u du o ng  Yêu cầu nhớ  Số lượng file mở  Tỉ lệ thời gian dùng cho I/O thời gian sử dụng CPU  Vấn đề: trì hỗn vơ hạn định – process có độ ưu tiên thấp khơng thực thi  Giải pháp: aging – độ ưu tiên process tăng theo thời gian CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 52 .c om Điều phối tiến trình Các giải thuật điều phối tiến trình cu u du o ng th an co ng Round Robin (RR) Chế độ định: preemptive Khoảng thời gian tối đa cho phép (thường 10 - 100 ms) đảm bảo việc sử dụng timer interrupt Process chạy hết thời gian chuyển cuối hàng đợi ready CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 53 .c om Điều phối tiến trình du o ng th an co ng Các giải thuật điều phối tiến trình Round Robin (RR) Process Burst time (ms) P1 53 P2 17 P3 68 P4 24 cu u  Thời gian lượng định = 20 ms  Giản đồ Gantt: P1 P2 20 37 P3 P4 57 P1 77 P3 97 117 P4 P1 P3 P3 121 134 154 162 Thường có thời gian quay vịng cao SJF, lại có thời gian đáp ứng tốt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 54 .c om Điều phối tiến trình Các giải thuật điều phối tiến trình cu u du o ng th an co ng Lượng định thời gian (time quantum) cho Round Robin CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 55 .c om Điều phối tiến trình Các giải thuật điều phối tiến trình cu u du o ng th an co ng Round Robin  Khi thực chuyển process OS sử dụng CPU process người dùng (OS overhead):  Dừng thực thi, lưu tất thông tin, nạp thông tin process thực thi  Hiệu tùy thuộc vào kích thước thời gian lượng định (cịn gọi time slice) Hàm phụ thuộc khơng đơn giản  Time slice ngắn đáp ứng nhanh  Có nhiều chuyển ngữ cảnh: Phí tổn cao  Time slice dài throughput tốt (do giảm phí tổn OS overhead) thời gian đáp ứng lớn  Nếu time slice lớn, RR trở thành FCFS 56 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Điều phối tiến trình Các giải thuật điều phối tiến trình ng Round Robin cu u du o ng th an co  Quantum time thời gian chuyển process:  Nếu quantum time = 20 ms thời gian chuyển process = ms, phí tổn OS overhead chiếm 5/25 = 20%  Nếu quantum = 500 ms, phí tổn cịn  1%  Nếu có nhiều người sử dụng hệ thống thuộc loại interactive thấy đáp ứng chậm  Tùy tập công việc mà chọn quantum time phù hợp  Time slice nên lớn tương quan so sánh với thời gian chuyển process  Ví dụ với 4.3 BSD UNIX, time slice giây 57 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Điều phối tiến trình ng Các giải thuật điều phối tiến trình Round Robin cu u du o ng th an co  Nếu có n process hàng đợi ready, quantum time q, process lấy 1/n thời gian CPU theo khối có kích thước lớn q  Sẽ khơng có process chờ lâu (n - 1)q đơn vị thời gian  RR sử dụng giả thiết ngầm tất process có tầm quan trọng ngang  RR không phù hợp với hệ thống xác định độ ưu tiên khác cho process  Các process dạng CPU-bound “ưu tiên” CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 58 .c om Điều phối tiến trình cu u du o ng th an co ng Các giải thuật điều phối tiến trình Thuật tốn nhiều mức độ ưu tiên  Danh sách sẵn sàng chia thành nhiều danh sách  Mỗi danh sách gồm tiến trình có độ ưu tiên áp dụng giải thuật điều phối riêng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Điều phối tiến trình Các giải thuật điều phối tiến trình cu u du o ng th an co ng Điều phối theo nhiều mức ưu tiên xoay vòng (Multilevel Feedback) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Điều phối tiến trình co ng Các giải thuật điều phối tiến trình Chiến lược điều phối xổ số (Lottery) an  Mỗi tiến trình cấp “vé số” ng th  HĐH chọn vé “trúng giải”, tiến trình sỡ hữu vé nhận CPU du o  Là giải thuật độc quyền cu u  Đơn giản, chi phí thấp, bảo đảm tính cơng cho tiến trình CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... thiết bị nhập/xuất  Hệ điều hành sử dụng điều phối (scheduler) để điều phối việc thực thi tiến trình  Trong hệ thống có tiến trình hệ điều hành tiến trình người dùng  Một tiến trình bao gồm Text... https://fb.com/tailieudientucntt 15 .c om Khái niệm tiến trình (process)  Định danh cho tiến trình phát sinh ng  Đưa tiến trình vào danh sách quản lý hệ thống an co  Xác định độ ưu tiên cho tiến trình th  Tạo PCB cho tiến. .. user  Tiến trình tạo tiến trình tiến trình tạo (tiến trình cha) Quan hệ cha-con định nghĩa tiến trình CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 17 .c om Khái niệm tiến trình (process)