Disciplina: Sistemas Operacionais II

1. GERÊNCIA DE PROCESSOS Disciplina: Sistemas Operacionais II

2. O que é um Processo Processo, no contexto da informática, é um programa de computador em execução. Em sistemas operacionais, processo é um módulo executável único, que corre concorrentemente com outros módulos executáveis. Por exemplo, em um ambiente multi-tarefa (como o Unix), um processador de texto, um navegador e um sistema de banco de dados são processos separados. Isso é, podem rodar paralelamente.

3. Comunicação entre Processos É o grupo de mecanismos que permite aos processos É o grupo de mecanismos que permite aos processos transferirem informações entre si.  transferirem informações entre si.  Em uma comunicação de processos: *Processos e threads interagem para trabalhar conjuntamente em um sistema. *Trocam dados e mensagens. *Utilizam os serviços de comunicação fornecidos pela máquina e pelo S.O. *Seguem protocolos de comunicação para que possam entender uns aos outros. *Exemplos: PIPE, socket, RPC.

4. Estado do Processo Ao executar, processo muda de “estados” Ao executar, processo muda de “estados”. New: processo está sendo criado Running: instruções do processo estão executando Running: instruções do processo estão executando Waiting: processo está esperando ocorrência de algum evento evento Terminated: processo terminou a execução Terminated: processo terminou a execução

5. Estado do Processo Executando: A CPU está correntemente executando um código que faz parte do processo. Pronto: Processos no estado de Pronto não estão esperando por evento algum, mas esperam por sua vez na CPU. Bloqueado: Identificamos processos à espera de algum evento (com frequência Operações de E/S) como bloqueados.

6. Estado do Processo Executando: A CPU está correntemente executando um código que faz parte do processo. Pronto: Processos no estado de Pronto não estão esperando por evento algum, mas esperam por sua vez na CPU. Bloqueado: Identificamos processos à espera de algum evento (com frequência Operações de E/S) como bloqueados.

7. Estados de um Processo

8. Estados de um Processo

9. Razões para Suspender Processos • Do SO • Swapping: para liberar espaço na memória principal para trazer outro processo da memória secundária • SO pode suspender um processo • em background • utilitário • suspeito de estar causando problemas • Solicitação de usuário interativo • Temporização: determinados processos são executados periodicamente • Solicitação do processo pai

10. Conceito de Escalonamento • Escalonamentoconsiste em determinar, dentre os processos prontos, qual o próximo processo a ser executado • Realizado por um componente do sistema operacional denominado escalonador. • Dois tipos de escalonadores • longo prazo • curto prazo

11. Conceito de Escalonamento • Escalonador longo prazo • memória secundária -> memória principal • Escalonador curto prazo • memória principal -> processador • Principais objetivos • maximizar a utilização do processador • maximizar o número de processos completados por unidade de tempo • garantir que todos os processos recebam o processador • minimizar o tempo de resposta para o usuário

12. Conceito de Escalonamento • Uma visão dos escalonadores do sistema operacional

13. Conceito de Escalonamento • Dispatcher: responsável por passar o controle da CPU para o processo selecionado pelo escalonador de curto prazo, envolve: • mudança de contexto • mudança para o modo usuário • salto para a posição adequada dentro do processo selecionado para reiniciar sua execução • Latência de despacho ⇒ Tempo gasto pelo dispatcherpara interromper um processo e começar a execução de um outro

14. Fila de Prontos e de I/O

15. Representação de Escalonamento

16. Adição de Escalonador Intermediário

17. Conceito de Escalonamento • Mudança de contexto • CPU é chaveada para outro processo ⇒ SO deve salvar o estado do processo antigo e carregar o estado do novo processo • Implica overhead ⇒ SO não realiza nenhum trabalho útil durante os chaveamentos • Tempo consumido é dependente do suporte de hardware fornecido

18. Chaveamento da CPU

19. Características dos Escalonadores • Escalonador da CPU é invocado muito frequentemente (milissegundos) ⇒ precisa ser rápido • Escalonador de processos é invocado com muito pouca frequência (segundos, minutos) • ⇒ pode ser lento • O escalonador de processos controla o grau de multiprogramação do sistema

20. Características dos Escalonadores • Os escalonadores são implementados por algoritmos dentro do sistema operacional • Critérios para comparar a eficiência dos algoritmos • utilização da CPU (1) • taxa de saída (throughput) (2) • turnaround time (3) • t empo de espera (4) • tempo de resposta (5) • Objetivos • maximizar (1) e (2) • minimizar (3), (4) e (5)

21. Conceito de Escalonamento • Considerações

22. Critérios de Escalonamento • Orientados ao Usuário e Desempenho • Uso do processador ⇒ mede a porcentagem de tempo em que a CPU está ocupada • importante em tempo compartilhado • não muito importante em sistemas monousuário e tempo-real • Tempo de resposta • processos interativos • tempo entre uma requisição e o início da resposta do ponto de vista do usuário • qual seria o tempo de resposta ideal ?

23. Critérios de Escalonamento • Orientados ao Usuário e Desempenho • Deadlines(prazos) ⇒ quando o prazo de término pode ser especificado • o sistema deveria fazer o melhor esforço para atender todos os prazos • Previsibilidade⇒ um dado processo deveria executar sempre em um tempo médio previsível • a carga do sistema não deveria impor variações

24. Critérios de Escalonamento • Orientados ao Sistema e Desempenho • Throughput(vazão) ⇒ número de processos completados por unidade de tempo, depende: • do tamanho dos processos • das políticas de escalonamento • Turnaround⇒ intervalo de tempo entre a submissão de um processo e o seu término • inclui o tempo de execução, espera por recursos • medida para sistemas batch • Waitingtime ⇒ quantidade total de tempo que um processo esteve esperando na fila de prontos

25. Critérios de Escalonamento • Orientados ao Sistema • Justiça⇒ processos devem ser tratados igualmente, a menos que especificado o contrário processos não deveriam sofrer starvation (Starvationocorre quando um ou mais threads não conseguem obter recursos no sistema e não pode progredir) • Prioridades⇒ processos mais prioritários devem efetivamente ser favorecidos • problema da inversão de prioridade • Balanceamento de recursos ⇒ recursos devem ficar ocupados o máximo possível • processos que não vão utilizar recursos sobrecarregados devem ser favorecidos

26. Escalonamento de Processos • Longa duração ⇒ decisão de se adicionar um processo ao pool de processos para serem executados • admissão ao sistema • Duração média ⇒ decisão de se adicionar ao número de processos que está completamente ou parcialmente na memória • swapping, memória virtual

27. Escalonamento de Processos • Curta duração ⇒ decisão de qual processo disponível será executado • interrupção de clock e I/O, chamadas ao sistema, signals • I/O⇒ decisão de qual processo que está na fila de espera por uma requisição de I/O será tratado

28. Escalonamento de Processos • Tipos • não-preemptivo: processo executando não pode ser interrompido • preemptivo: processo pode ser retirado do processador • Políticas mais comuns: • First-Come-First-Served (FCFS) • ShortestJobFirst (SJF) • Prioridade • Múltiplas Filas • Round-Robin

29. First-Come-First-Served • Não preemptivo por definição • Primeiro processo da fila é o primeiro a ser executado • Processos usam a CPU até terminar todo processamento • Mesmo com alguma intercalação, processos com menor prioridade podem prejudicar processos com maior prioridade • inversão de prioridade • starvation

30. First-Come-First-Served

31. First-Come-First-Served

32. First-Come-First-Served

33. Shortest-Job-First • Pode ser preemptiva ou não-preemptiva • Cada processo é associado ao seu tempo de uso do processador • Escalonado o processo com o menor tempo de CPU • privilegiam processos menores • reduzem o tempo médio de espera na fila de prontos • Problema: • Como determinar quanto tempo de CPU será necessário?

34. Shortest-Job-First • Tanto o escalonamento FIFO quanto o SJF não são • utilizados em sistemas de time-sharing (por quê ?)

35. Shortest-Job-First • A política SJF é ótima, minimizando o tempo médio de espera de um conjunto de processos • Dificuldade: determinar antecipadamente o tempo de processador de cada processo • Na prática, o tempo é estimado, é utilizada uma aproximação

36. Shortest-Job-First • Suponha que recebemos 3 Jobs a,b e c com tA=20, tB=50, tC=10. Se utilizarmos o escalonamento SJF, executaremos os jobs na ordem?????

37. Shortest-Job-FirstPreemptivo • Permite que se dê atenção mais rapidamente a processos mais prioritários • Melhores respostas em sistemas time-sharing • Compartilhamento do processador tende a ser mais uniforme • Troca de processos na CPU gera overhead • Estabelecer de forma otimizada os critérios para a preempção • Procurar utilizar processos leves quando possível

38. Exercício 01 Suponha que tenho os processos P1=10,P2=20,P3=6,P4=4 e que sequência é a mesma escrita acima. Qual seria a ordem utilizando o First-Come-First-Served? Shortest-Job-First? Exercício 02 Suponha que tenho os processos P1=17,P2=25,P3=50,P4=5,P5=7,P6=45 e que sequência é a mesma escrita acima. Qual seria a ordem utilizando o First-Come-First-Served? Shortest-Job-First? Exercício 03 Suponha que tenho os processos P1=15,P2=5,P3=40,P4=55,P5=27,P6=1 e que sequência é a mesma escrita acima. Qual seria a ordem utilizando o First-Come-First-Served? Shortest-Job-First?

39. Exercício 01 First-Come-First-Served P1->10 P2->20 P3->6 P4->4 Shortest-Job-First? P4->4 P3->6 P1->10 P2->20

40. Grupos(Máximo de 4 por grupo) • Apresentações de (20 min) • Firefox OS • AndroidKitKat • Windows 7 • Windows 8 • Windows Phone • Linux Ubuntu • Linux Debian