Bài giảng Hệ điều hành nâng cao - Bài 3: Quản lý tiến trình. Chương này gồm có những nội dung chính sau: Phân chia CPU cho các tiến trình, trạng thái tiến trình, lưu trữ thông tin tiến trình, các thao tác trên tiến trình, bảo vệ tiến trình, trao đổi thông tin giữa các tiến trình.
Bài : QUẢN LÝ TIẾN TRÌNH Phân chia CPU cho tiến trình ? Tiếp cận Mục tiêu ? Tổ chức ? Chiến lược ? Trạng thái tiến trình ? Lưu trữ thơng tin tiến trình ? Các thao tác tiến trình ? Bảo vệ tiến trình ? Trao đổi thơng tin tiến trình ? Phân chia CPU ? CPU vật lý : làm để tạo ảo giác tiến trình sở hữu CPU riêng ? Dispatcher luân chuyển CPU tiến trình: Ngữ cảnh xử lý riêng biệt cho tiến trình (PCB) Dispatching loop : CPU while(1) { interrupt Pcur save state Pcur Scheduler gets Pnext load state Pnext jump to it } Trạng thái tiến trình ? Nhận CPU ready Rs CPU Nhận R running Trả CPU Rs CPU blocked Chờ R Rs CPU Khối quản lý tiến trình mơ hình multiprocesses Process control Block PCB pid State (State, details) Context (IP, Mem, Files…) Relatives ( Dad, children) Scheduling statistic PCB TCB mơ hình multithreads PCB pid Threads list Thread Control Block TCB Context tid (Mem, global ressources…) State (State, details) Relatives Context ( Dad, children) (IP, local stack…) Scheduling statistic Các thao tác tiến trình Tạo lập tiến trình : Cấp phát tài nguyên cho tiến trình ? Hoạt động cha độc lập Kết thúc tiến trình : Thu hồi tài nguyên ? Eùp buộc kết thúc ? Thay đổi trạng thái tiến trình : Assign(), Block(), Awake(), Resume(), Suspend() Trạng thái tiến trình ? Có nhu cầu Suspend &Resume : Hệ thống q tải Kiểm sốt hoạt động tiến trình An ninh trật tự cho môi trường đa tiến trình ! Bảo vệ tiến trình : Ngăn cản tiến trình xâm phạm tài nguyên, can thiệp vàoxử lý => KGĐC riêng biệt, mode xử lý Bảo đảm quyền tiến triển xử lý cho tiến trình => cơng chiến lược phân phối tài nguyên Trao đổi thông tin , phối hợp hoạt động ? Nhu cầu ? Vấn đề ? => Chương Giải pháp ? Các danh sách tiến trình Ready List P1 P4 P5 Waiting Lists R1 P2 P7 R1 P3 P10 R1 P6 Điều phối tiến trình Mục tiêu ? Các cấp độ điều phối Thời điểm định điều phối ? Đánh giá chiến lược điều phối ? Một số chiến lược điều phối 10 Điều phối tiến trình SCHEDULER chọn tiến trình nhận cpu DISPATCH ER chuyển đổi ngữ cảnh 11 Chuyển đổi ngữ cảnh (context switching) Kịch : Chi tiết cụ thể phụ thuộc vào phần cứng Lưu ngữ cảnh tiến trình hành Nạp ngữ cảnh tiến trình chọn general-purpose & floating point registers, coprocessor state… Chi phí chuyển đổi ngữ cảnh : Giữa tiến trình ? Giữa tiểu trình ? 12 Chuyển đổi ngữ cảnh tiến trình P1 P2 User mode System call Dispatcher Kernel mode Chuyển đổi mode xử lý Chuyển đổi IP ghi khác CPU Chuyển đổi không gian địa 13 Tiểu trình hạt nhân (Kernel thread) T1 T2 User mode System call Dispatcher Kernel mode Khái niệm tiểu trình xây dựng bên hạt nhân Distpatcher làm việc với đơn vị tiểu trình 14 Tiểu trình người dùng (User thread) Khái niệm tiểu trình hỗ trợ thư viện hoạt động user mode Distpatcher hạt nhân làm việc với đơn vị tiến trình ThreadDistpatcher làm việc với đơn vị tiểu trình User mode T1 T2 T3 LWP2 LWP1 P -– LWP - T Không cần chuyển đổi chế độ xử lý chuyển đổi tiểu trình thuộc tiến trình P2 P1 Kernel Kernel 15 Lựa chọn tiến trình ? Tác vụ Scheduler Mục tiêu ? Tiêu chuẩn lựa chọn ? Sử dụng CPU hiệu Đảm bảo tất tiến trình tiến triển xử lý Tất tiến trình ? Đề xuất độ ưu tiên cho tiến trình ? Thời điểm lựa chọn ? (Thời điểm kích hoạt Scheduler()) 16 Mục tiêu điều phối Hiệu qủa (Efficiency) Thời gian Đáùp ứng (Response time) Hoàn tất(Turnaround Time = Tquit -Tarrive): Chờ (Waiting Time = T in Ready ) : Thông lượng (Throughput = # jobs/s ) Hiệu suất Tài ngun Chi phí chuyển đổi Cơng ( Fairness) : Tất tiến trình có hội nhận CPU 17 Các cấp độ điều phối Longterm scheduling : chọn tiến trình khởi động (mang vao nhớ nhận trạng thái ready) Mediumterm scheduling : định chuyển tiến trình running sang trạng thái blocked Shorterm scheduling : chọn tiến trình trạng thái ready để chuyển sang trạng thái running Khơng có phân biệt rõ ràng hoàn toàn cấp độ 18 Thời điểm định điều phối Điều phối độc quyền (non-preemptive scheduling): tiến trình chọn độc chiếm CPU Điều phối khơng độc quyền (preemptive scheduling): tiến trình chọn bị « cướp » CPU tiến trình có độ ưu tiên cao 19 Các chiến lược điều phối FIFO RR SJF MULTILEVELFEEDBACK LOTTERY 20 FIFO – RR -SJF FIFO RR SJF run add add run 21 Multilevel Feedback priority 22 Lottery 1 1 P1 P2 P3 P4 1 P1 P2 P3 P4 P2 có 25 % hội P2 có 70 % hội 23 ... R1 P2 P7 R1 P3 P10 R1 P6 Điều phối tiến trình Mục tiêu ? Các cấp độ điều phối Thời điểm định điều phối ? Đánh giá chiến lược điều phối ? Một số chiến lược điều phối 10 Điều phối tiến... phân biệt rõ ràng hoàn toàn cấp độ 18 Thời điểm định điều phối Điều phối độc quyền (non-preemptive scheduling): tiến trình chọn độc chiếm CPU Điều phối khơng độc quyền (preemptive scheduling):... chiến lược điều phối FIFO RR SJF MULTILEVELFEEDBACK LOTTERY 20 FIFO – RR -SJF FIFO RR SJF run add add run 21 Multilevel Feedback priority 22 Lottery 1 1 P1 P2 P3 P4 1 P1 P2 P3 P4 P2