Управљање процесима

1. Управљање процесима Концепт мултипрограмирања Концепт планирања послова Алгоритми планирања Процеси и нити

2. Концепт мултипрограмирања • Мултипрограмирање је најважнији концепт у модерним оперативним системима.

3. Концепт мултипрограмирања • Један посао се извршава све до момента када му је потребна нека У/И активност. • Док тај посао чека на задовољење У/И захтева процесор прелази на обављање другог посла. • Овим се постиже већа искоришћеност CPU-а и већа укупна пропусна моћ система.

4. Концепт планирања послова • Планирање је основна функција ОС-а. • CPU је један од основних ресурса.

5. Концепт планирања послова • Како назвати активности CPU-a? • Пакетни системи извршавају послове (jobs). • Системи са дељењем процесорског времена извршавају корисничке програме (user programs). • Активности CPU-a називају се заједничким именом процеси. • Процес је програм који се извршава.

6. фреквенција трајање Сл. 1. Хистограм трајања CPU активности. Концепт планирања послова • Процес непрестано извршава циклус активности CPU-a (cpu burst)и У/И активности (I/O burst).

7. Заустављен Нови Активан Чекање Сл. 2. Дијаграм стања процеса. Концепт планирања послова

8. Извршавање Заустављен Нови Спреман Чекање Сл. 3. Детаљнији дијаграм стања процеса. Концепт планирања послова

9. Концепт планирања послова • Сваки процес у оперативном систему представљен је управљачким блоком процеса (PCB – Process ControlBlock).

10. Концепт планирања послова • PCB који садржи: • Стање процеса. • Садржај програмског бројача. • Садржај регистара CPU-а. • Информације о управљању меморијом. • Информације о стању У/И. • Информације о планирању CPU-а.

11. Сл 4. Управљачкиблокпроцеса. поинтер Стањепроцеса Бројпроцеса Програмскибројач Регистри Меморијскегранице Листаотворенихфајлова Бројпроцеса    Концепт планирања послова

12. Концепт планирања послова • Ако у систему постоји више процеса који чекају на неки ресурс они се организују у редове процеса. • Спремни процеси држе се у редовима спремних процеса. • Процеси који чекају на неки У/И уређај налазе се у реду У/И уређаја.

13. Редспремнихпроцеса РедУ/Иуређаја РедУ/Иуређаја       РедУ/Иуређаја Сл. 5. Планирање CPU-а приказано помоћу дијаграма редова. CPU У/И У/И У/И Концепт планирања послова

14. Концепт планирања послова • Оперативни систем има више планера (schedulers). Два су основна: • дугорочни, и • краткорочни.

15. Дугорочни Краткорочни КРАЈ CPU Редспремнихпроцеса У/И Ред(ови) У/Иуређаја Сл. 6. Поједностављени дијаграм редова. Концепт планирања послова

16. Концепт планирања послова • Дугорочни планер (планер послова) одређује који ће се послови пропустити у систем ради обраде. • Краткорочни планер (планер CPU-а) бира послове из пула послова и пуни их у меморију ради извршења. • У неким системима дугорочни планер не постоји или је минималан.

17. Концепт планирања послова • Неки системи имају и средњерочни планер. • Идеја је да је понекад корисније уклонити процес из меморије и тиме смањити степен мултипрограмирања. • Ова шема се назива пребацивање (swapping).

18. SWAP IN SWAP OUT Делимичноизвршенипроцеси Редспремнихпроцеса КРАЈ CPU Ред(ови) У/Иуређаја У/И Сл. 7. Дијаграм редова са средњерочним планером. Концепт планирања послова

19. Концепт планирања послова • Још једна компонента је укључена у функцију планирања и зове се диспечер. • Диспечер је модул који даје управљање над CPU-ом процесу који је изабран од стране краткорочног планера. • Ова функција обухвата пуњење регистра процеса, пребацивање у кориснички режим рада и скок на одговарајућу локацију у корисничком програму.

20. Алгоритми планирања • Критеријуми перформанси: • Искоришћеност CPU-а. • Пропусна моћ. • Време обиласка. • Време чекања. • Време одзива.

21. Посао 1 Посао 2 Посао 3 0 24 27 30 Посао 2 Посао 3 Посао 1 0 3 6 30 Алгоритми планирања • FCFS (First-Come-First-Served)

22. Посао 2 Посао 1 Посао 4 Посао 3 0 3 9 16 24 Алгоритми планирања • SJF (Shortest-Job-First)

23. Дужипосао Краћи Краћи Дужипосао Сл. 8. Доказ да је SJF оптималан. Алгоритми планирања • На жалост, овај алгоритам се не може применити на краткорочно планирање, јер не можемо да знамо трајање наредне CPU активности.

24. Алгоритми планирања • Обично се врши предвиђање помоћу експоненцијалне средине претходних активности.

25. Алгоритми планирања • Ако је tnтрајање n-те CPU активности а n+1предвиђено трајање наредне, онда је n+1= tn + (1 - )n , 0    1. • Ако развијемо претходну формулу замењујући вредност за nдобијамо n+1= tn + (1 - )tn-1 + … + (1 - ) jtn-j+ …

26. Алгоритми планирања • Алгоритам са приоритетима • Приоритети се могу додељивати интерно или екстерно. • Главни проблем је појава умирања од глади.

27. Алгоритми планирања • Алгоритми са прекидањем • SRTF (Shortest-Remaining-Time-First). • Кружни алгоритам (Round-Robin). • Вишенивовски редови. • Вишенивовски редови са повратном спрегом.

28. Квантум = 8 Највишиприоритет Квантум = 16 Најнижиприоритет FCFS Алгоритми планирања Сл. 9. Вишенивовски ред са повратном спрегом.

29. Процеси и нити • Концепт процеса подразумева две карактеристике: • То је јединица која има власништво над ресурсима. • То је ентитет над којим оперативни систем врши планирање и дистрибуцију. • У већини оперативних система ове две карактеристике јесу суштина онога што се назива процес.

30. Процеси и нити • Код неких ОС ове две карактеристике се могу третирати одвојено. • Јединица дистрибуције (доделе процесору ради извршења) се назива нит или процес мале тежине. • Јединица власништва над ресурсима назива се процес или задатак.

31. Процеси и нити • Најзначајнија употреба концепта нити је она где више нити може постојати у једном процесу. • Приближан приступ коришћен је код MVS, а најексплицитније је употребљен код WindowsNT, OS/2, једној од Sun-ових верзија Unix-а, као и код оперативног система Mach.

32. Процеси и нити • Пример апликације која може да користи нити је фајл сервер у некој локалној мрежи. • Нити омогућују већу ефикасност и код комуникације различитих програма у извршењу.