Состязание процессов

Системные управляющие процессы отличаются от всех других процессов:

• система обрабатывающих процессов, которые не входят в ядро ОС;
• процессы пользователя.

Для системных управляющих процессов в большинстве ОС ресурсы распределяются изначально и однозначно. Поэтому исполнение системных управляющих программ, которые сами управляют ресурсами системы не принято называть процессами.

Термин “задача” (процесс) употребляют по отношению к процессам пользователям и системным обрабатывающим процессам.

НО для некоторых ОС это не всегда справедливо:

• в микроядерных ОС большинство управляющих модулей самой ОС и даже драйверы имеют статус высоко приоритетных процессов, для выполнения которых необходимо выделять ресурсы.
• аналогично в Unix системах для выполнения системных программных модулей тоже выделяются ресурсы – статус системного процесса.

Если рассмотреть не только обычные ОС общего назначения, но и ОС реального времени, то можно говорить о том, что процессы находятся в активных и пассивных состояниях.

В активном состоянии процесс может участвовать в конкуренции за использование ресурсов ВС.

В пассивном состоянии процесс только известен системе, но в конкуренции не участвует.

В обычных ОС процессы, как правило, появляются при запуске программ. ОС организует для нового процесса информационную структуру – дескриптор, и процесс развивается, поэтому пассивное состояние не существует.

В ОС реального времени при проектировании системы заранее известен состав программ, которые будут выполняться и их параметры, которые учитываются при распределении ресурсов => для них заранее заводят дескрипторы, чтобы не тратить время в последствии => в ОС реального времени процессы могут находиться в пассивном состоянии.

Чтобы ОС могла управлять процессом ей нужна информация. Для этого на каждый процесс заводится специальная информационная структура (описатель задач, дескриптор, блок управления задачей).

В дескрипторе содержится, например, защищенная область памяти или адрес этой памяти, в которой хранится текущее значение регистров процессора в случае прерывания. Эта информация называется контекстом задачи.

Описатели задач постоянно располагаются, как правило, в оперативной памяти. С целью ускорить работу супервизора, который организует их в списке (очереди) и отображает изменение состояния процесса перемещением соответствующего описателя из одного списка в другой.

Для каждого состояния, за исключением "выполнения" для однопроцессорной системы, в ОС введен соответствующий список задач, находящихся в нем.

Пример на тему "гонки-состязания":

Ведение базы данных клиентов некоторого предприятия. Каждому клиенту отводится одна запись, где, среди прочих полей, имеются поля "заказ" и "оплата".

Программа, ведущая базу данных, оформлена как единый процесс, имеющий несколько потоков, в том числе поток А - заносит в базу данных информацию о заказах и поток Б, который заносит сведения об оплате клиентов. Оба этих потока работают совместно над общим файлом базы данных, используя однотипные алгоритмы из трех шагов:

1. считать из файла БД буфер "запись а клиенте" с заданным идентификатором (у каждого потока свой буфер);

2. внести новое значение в соответствующее поле;

3. вернуть соответствующую запись в файл БД.

Получается:

1) a1 a2 b1 a3 b2 b3 - потерян заказ.

2) a1 b1 b2 b3 a2 a3 - потеряна оплата.

3) a1 a2 a3 b1 b2 b3 - правильный.

Все перечисленные исходы определяются взаимными скоростями потоков и моментами их прерываний. Гонки (состязания) - это ситуация, когда два или более потоков обрабатывают разделяемые данные и конечный результат зависит от соотношения скоростей.

Дата добавления: 2015-05-10