Планирование процессов в ОС UNIX. (13-2)

Создание процессов в ОС UNIX. (11-2)

Все процессы (кроме процесса с PID = 0) создаются при помощи системного вызова fork().

Когда выполняется системный вызов fork(), вызывающий процесс обращается в ядро ОС и ищет свободную строку в таблице процессов, в которую можно записать данные о дочернем процессе.

Если свободная строка находится, fork() копирует в нее информацию из родительского процесса. Затем он выделяет память для сегмента данных и динамического сегмента, куда копируется соответствующие сегменты родительского процесса. Контекст копируется вместе с динамическим сегментом.

Процедурный сегмент может либо копироваться, либо использоваться совместно (если он доступен только для чтения). Дочерний процесс получает идентификатор, затем настраивается его карта памяти и регистры. Кроме того, ему предоставляется доступ к файлам родительского процесса, посредством копирования дескрипторов файлов из контекста родительского процесса.

Карта памяти процесса сына настраивается по следующему принципу: сыну выделяются новые таблицы страниц, но эти таблицы указывают на страницы отца, помеченные, как доступные только для чтения. Когда процесс сын пытается что-то записать в такую странице, происходит прерывание; при этом ядро выделяет процессу сыну новую копию этой страницы, к которой сын получает доступ на запись. Копируются только те страницы, в которые сын пишет новые данные; при этом страницы с процедурным сегментом не копируются.

Определение последовательности выполнения потоков предусматривает два алгоритма, которые работают независимо друг от друга:

1. Низкоуровневый алгоритм – выбирает следующий процесс из набора процессов в памяти, готовых к работе.

2. Высокоуровневый алгоритм (swapper) – перемещает процессы из памяти на диск и обратно, т.е. осуществляет свопинг.

В низкоуровневом алгоритме используется несколько очередей. С каждой очередью связан диапазон непересекающихся значений приоритетов.

· Процессы, выполняющиеся в режиме «процесс» обычно имеют положительное значение приоритетов.

· У процессов, выполняющихся в режиме система, значение приоритетов, как правило, отрицательное. Отрицательное значение приоритетов считается наивысшими.

Когда запускается низкоуровневый алгоритм, он ищет очередь, начиная с самого высокого приоритета, т.е. наименьшего отрицательного значения, пока не находит очередь, в которой есть хотя бы один процесс. После этого в этой очереди выбирается и запускается первый процесс. Если процесс использует весь свой квант времени (~100мкс), он помещается в конец очереди, а алгоритм планирования запускается снова.

Один раз в секунду приоритет каждого процесса пересчитывается следующим образом:

PRI=K*CPU+NICE+BASE

На основе нового приоритета каждый процесс прикрепляется к соответствующей очереди.

· CPU – Среднее значение тиков таймера, в течение которого процесс выполнялся. При каждом тике таймера счетчик использования ЦП процессом в таблице процессов увеличивается на 1.

· K – Коэффициент для конкретной UNIX системы. Иногда это число K, иногда функция K(t).

· NICE - Пользовательская составляющая приоритета процесса, принимает диапазон значений от -20 до +20. С помощью системного вызова nice можно менять приоритет процесса от 0 до 20. Системный администратор может запросить обслуживание с более высоким приоритетом от -20 до 20. Это однозначно увеличивает частоту эксплуатации ЦП этим процессом.

· BASE

Когда процесс эмулирует прерывание для выполнения системного вызова, он блокируется, пока системный вызов не будет выполнен и процесс не вернется в режим «процесс». Блокировка происходит и при ожидании какого-либо события (wait) и при вводе/выводе. Когда процесс блокируется, он удаляется из очереди. Однако, когда происходит разблокировка процесса (наступает событие, которого он ждал или ввод/вывод завершен и т.п.), процесс снова помещается в очередь с отрицательным значением составляющей приоритета BASE.

Выбор значения (а, соответственно, и очереди) определяется событием, которого ждал процесс. Отрицательное значение приоритета BASE для дискового ввода/вывода, терминального ввода/вывода, выполнения различных системных вызовов и ожидания событий, жестко заданы в ОС и могут быть изменены только путем перекомпиляции системы.

Дата добавления: 2014-01-20