Upravljanje procesima

1. Upravljanje procesima Ferenc Kasa

2. Cilj • Šta je to proces? • Lična karta procesa (kontrolni blok procesa)? • Stanja procesa • Algoritmi za upravljanje (raspoređivanje) procesa

3. Operativni sistemi VS

4. Prva asocijacija na procese ? Programi CPU Memorija End Process

5. Proces - Definisanje 1 • Program koji nije aktivan predstavlja datoteku (skup datoteka) na disku – pasivan odnos. • Aktivan program predstavlja proces – dimačka priroda. • Procesu se dodeljuju resursi, a OS kreira kontrolni blok procesa (Process Control Blok) • Resursi: Memorija, Procesor... • Upravljanje: End process

6. Proces - Kreiranje 2 • Kreiranjem procesa pravi se njegova slika u memoriji. Reprezentacija procesa ima tri memorijska aspekta. • Oblast koda - tu je smešten mašinski kod procesa • Oblast podataka – tu se čuvaju globalne promenjive • Polje steka – Čuvanje parametara funkcija, međurezultata, lokalnih promenjivih

7. Kontrolni blok procesa – Lična karta Ime procesa 3 ID Procesa Stanje procesa (Ready, Wait, Run) Kontekst procesa Prioritet

8. Dijagram stanja – kratkoročno planiranje procesa 4 • Proces ima tri osnovna stanja RUN, READY i WAIT.

9. Dijagram stanja – kratkoročno planiranje procesa 4 • Stanje READY – proces je spreman za izvršavanje (čeka da dobije glavni resurs - procesor) • Sanje WAIT – proces je u stanju čekanja (blokiran). • Stanje Run – proces je aktivan dobio je resurs – procesor. • Iz stanja RUN u READY proces prelazi ukoliko mu je isteklo vreme dodeljeno za korišćenje procesora. • Iz stanja RUN u stanje WAIT proces prelazi ukoliko je za njegovo izvršavanje potreban neki resurs (na primer U/I) koji u tom trenutku nije dostupan. • U stanju RUN se nalazi samo jedan proces • Dok se u stanju READY i WAIT nalazi više procesa organizovanih u redove.

10. Dijagram stanja – Srednjeročno planiranje 4 • Imamo dva nova stanja: Suspendovano čekanje i suspendovano spreman stanje.

11. Dijagram stanja - srednjeročno planiranje procesa 4 • Proces prelazi u suspendovano stanje – proces se iz operativne memorije prebacuje na spoljašnju memoriju. • Operativni sistem prebacije procese za koje se procenjuje da neće biti potrebe da se izvrše u skorije vreme. • U operativnoj memoriji ostaje samo kontrolni blok procesa. • Slanje procesa iz operativne memorije u spoljašnju, predstavlja princip rada virtuelne memorije, odnosno time se „proširuje“ operativna memorija.

12. Kriterijumi raspoređivanja • Protočnost – Propusna moć sistema • Vreme čekanja Tw • Ukupno vreme u sistemu • Vreme odziva

13. Algoritmi raspoređivanja procesa 5 • Prvi došao prvi poslužen (First-Come, First-Served – FCFS) • Reši prvo najkraći proces (Shortest-Job-First ) • Kružni algoritam (Round Robin)

14. Prvi došao prvi poslužen • Najjednostavniji algoritam. • Proces koji je prvi u redu čekanja dobiće pristup procesoru. • Pošto istekne vremenski kvant tekućem procesu, sledeći proces iz reda čekanja prelazi u izvršno stanje (RUN). • Novi proces (kontrolni blok procesa) se pozicionira na kraj reda. • Problem kod ovog algoritma je veliko srednje vreme čekanja – nije pogodan za interaktivne sisteme.

15. Vremenski dijagram – Prvi došao prvi poslužen + Jednostavan za realizaciju - Veliko vreme čekanja - Dugi procesi mogu da zaguše kratke procese (mala protočnost) P1 - 24 P2 - 3 P3 -3 Prosečno vreme čekanja

16. Vremenski dijagram – Prvi došao prvi poslužen Ukoliko se situacija malo promeni... Prvi u listi su kratki procesi, srednje vreme čekanja i protočnost se značajno poboljšava P1 - 3 P2 -3 P3 - 24 Prosečno vreme čekanja

17. Najkraći proces sledeći • Svakom procesu se dodeljuje vremenski kvant (vreme) za koje se smatra da je dovoljno za izvršenje. • Vremenski kvant se za procese predviđa na osnovu prethodnog iskustva (koliko mu je trebalo vremena za izvršenje). • Postoje dve varijante ovog algoritma • Bez prekidanja procesa – kad se CPU dodeli procesu ne oduzimam mu se dok proces ne završi sa radom. • Sa prekidanjem procesa – Ukoliko se pojavi novi proces čije je vreme izvršavanja kraće od vremena koje je potrebno da se završi tekući proces, novi proces prekida tekući.

18. Vremenski dijagram – Najkraći posao prvo – bez prekidanja U slučaju da se desi situacija da dva ili više procesa imaju isti vremenski kvant za izvršenje, sporna situacija se rešava primenom algoritma „prvi došao prvi poslužen“ + Smanjeno srednje vreme čekanja + Dobra protočnost P1 - 7 P2 -4 P3 - 1 P4 -4 Prosečno vreme čekanja

19. Vremenski dijagram – Najkraći posao prvo – Sa prekidom P1 - 5 P1 - 2 P2 - 2 P2 - 2 P3 - 1 P4 -4 Prosečno vreme čekanja

20. Algoritam kružnog izvršavanja – Round Robin • Svakom procesu se dodeli isti vremenski kvant (Q) za korišćenje procesora. • Po isteku vremenskog kvanta, tekući proces ide na kraj reda za čekanje, a procesor se dodeljuje sledećem procesu u redu. • I tako u krug....

21. Vremenski dijagram – Kružno izvršavanje • Svim procesima se dodeljuje isti vremenski kvant Q i ako imamo N procesa ni jedan proces na izvršno stanje ne čeka duže od (N-1)*Q. Vremenski kvant je Q=1

22. Vremenski dijagram – Kružno izvršavanje + Pogodan za interaktivne sisteme. - Moguća pojava „premašenje“ (OverHead)u slučaju da je Q< od vremna servisiranja prekida i nastavka procesa. Vremenski kvant je Q=1

23. Šta smo naučili? • Šta je to proces? • Ko upravlja procesima? • Koja su osnovna stanja procesa? • Kada proces prelazi iz stanja RUN u stanje READY? • Obajsni algoritam kružnog dodeljivanja! • Koje su slabe tačke algoritma kružnog dodeljivanja? • Objasni algoritam koji favorizuje proces sa najkraćim vremenom izvršavanja sa prekidanjem! • Kako će izgledati vremenski dijagram iz prethodnog primera (kružna dodela), ako postavimo vremenski kvant na Q=7.

24. PREZENTACIJU MOŽETE PREUZETI SA BLOGA WWW.LIMUNADA.WORDPRESS.COM

25. Zadatak 1 Procesi su zadati donjom tablicom, skiciraj dijagrame sledećih algoritama: Prvi došao prvi poslužen (First Come First Served) Najkraći posao prvo – bez prekidanja (Shortest Job Firs) Najkraći put prvo – sa prekidanjem (Shortest Remaining Time Firs) Kružni algoritam sa vremenskim kvantom Q=2

26. Zadatak 2 Koristeći algoritam najkraći posao prvo – varijanta sa prekidom, nacrtaj vremenski dijagram za sledeći red procesa.

27. Kriterijumi raspoređivanja • Protočnost – Propusna moć sistema • To je broj procesa koji se realizuju za jedinicu vremena • Vreme čekanja Tw • To je vrem koje proces provede od trenutka dolaska u red čekanja ( stanje READY) do trenutka prelaska u izvršno stanje (RUN). • Vreme prebivanja u sistemu – Ukupno vreme u sistemu • Vreme od trenutka ulaska procesa u sistem (READY) do trenutka kad se proces u celosti završi. • Vreme odziva • Vreme koje je potrebno da se dobiju prvi rezultati izvršavanja procesa (od predaje zahteva do dobijanja rezultata)

28. Prioritetni algoritmi • Savkom procesu se dodenjuje ceo broj koji nam govori kog je prioriteta proces. • Po pravilu manji broj predstavlja veći prioritet. • Ako imamo u redu za čekanje dva i više procesa sa istim prioritetom izbor ide po sistemu „Prvi došao prvi poslužen“. • Postoje dve varijante ovog algoritma • Sa prekidanjem – Ukoliko se pojavi proces sa većim prioritetom, izvršavanje tekućeg se prekida • Bez prekidanja • Najveći problem ovog algoritma je to što procesi sa niskim prioritetom praktično neće doći nikad na red za izvršenje. • Ova pojava se naziva gladovanje – Starvation. • Rešenje je da se postepeno povećava prioritet procesa, srazmerno vremenu čekanja. • Procesu koji je već bio u stanju RUN spuštamo prioritet.