Estudo de Caso. Processos. GNU/Linux. Processos. Escalonamento (kernel 2.6) FACENS - Faculdade de Engenharia de Sorocaba

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1 Estudo de Caso GNU/Linux Linus Torvalds 99, desenvolveu o núcleo do SO baseado no Minix clone do Unix kernel híbrido monoĺıtico sob licença GPL Processos PID = 5 PID = 748 PID = 748 sh New process sh Same process ls. Fork call 3. exec call Fork code 2. new sh created Allocate child's process entry Fill child's entry from parent Allocate child's stack and user area Fill child's user area from parent Allocate PID for child Set up child to share parent's text Copy page s for data and stack Set up sharing of open files Copy parent's registers to child Exec code 4. sh overlaid with ls Find the execu program Verify the execute permission Read and verify the header Copy arguments, environ to kernel Free the old address Allocate new address Copy arguments, environ to stack Reset signals Initialize registers Processos Gerenciador mantém uma lista de todos os processos usando duas estruturas de dados: lista circular examinar todas as tarefas tabela hash localizar/acessar uma tarefa processos interativos constante interação com usuário processos em lote baixa prioridade Escalonamento (kernel 2.6) Filas por prioridade 4 níveis a processos de tempo real a 4 demais processos prioridade, qualidade de serviço, fração de tempo de CPU, tempo de resposta processos de tempo real alta prioridade Profa. Tiemi Christine Sakata

2 Escalonamento de Processos Highest priority -4-3 Waiting for disk I/O Waiting for disk buffer Process waiting in kernel mode Gerência de Memória -2 - Waiting for terminal input Waiting for terminal output Paginação por demanda Waiting for child to exist priority Tabela de página com três níveis 2 3 priority priority 2 priority 3 Process waiting in user mode Algoritmo de substituição de página: LRU Lowest priority Process queued on priority level 3 Escalonamento (kernel 2.6) Processos de tempo real: prioridade estática Round Robin FCFS Demais processos: prioridade dinâmica (prioridade base + tempo restante) Round Robin (2 ms) I/O bound tem maior prioridade que CPU bound Global directory Directory Gerência de Memória middle directory Middle Offset Word selected Virtual address Profa. Tiemi Christine Sakata 2

3 E/S Streams dispositivos de E/S são tratados como arquivos e acessados com read e write mode A Computer Process B bloco endereçado e acessado individualmente, ou seja, é possível acessar o bloco 23 sem passar pelos blocos de a 3. Ex.: disco Kernel mode Stream head TCP Ethernet driver IP Stream head TCP Token ring driver caracter muitas vezes precisam ser especialmente controlados (apagar uma entrada digitada no teclado). Exs.: teclado, mouse, impressoras,... Ethernet controller Ethernet Token ring controller Token Ring E/S Sistema de Arquivos Kernel Reading/writing files File system Buffer cache Cooked Raw interface interface to to/dev/tty /dev/tty Line disciplines VFS (Virtual File System): Permite diferentes SAs: sistema de arquivos do Minix, MS-DOS, VFAT, NTFS, Ext2, Ext3, ReiserFS projetado segundo orientação a objetos Disk drivers Terminal drivers inode-object representam arquivos Disk file-object usados para acesso de arquivos file-system-object sistema de arquivos Profa. Tiemi Christine Sakata 3

4 Parent s file descriptor Child s file descriptor Unrelated process file descriptor Sistema de Arquivos Open file description i-node File position Mode R/W Pointer to i-node Link count File position Uid R/W Gid Pointer to i-node File size Times Addresses of Pointers to first disk blocks disk blocks Single indirect Double indirect Triple indirect Triple indirect block Double indirect Single block indirect block História do Windows Windows., 985 Windows 2., 987 Windows 3., 99 (sucesso comercial) Interface gráfica sobre o MS-DOS Espaço de endereçamento compartilhado Windows 95/98/Me/2 Windows XP, 2 Windows Vista, 27 ext2:::???? IBM-PC, 98 CP/M (Digital) MS-DOS Gary Kildall não fechou negócio com a IBM MS-DOS (MicroSoft Disk Operanting System) DOS foi comprado da Seattle Computer Products por 5 mil dólares 6 bits linha de comandos Kernel DLL (Dynamic Link Libraries) Gdi32.dll 32.dll Enviroment subsystem Kernel32.dll process (csrss.exe) 2b Win32 subsys 3b 4b 2a System interface (ntdll.dll) 3a Operating system Call Call Call process Profa. Tiemi Christine Sakata 4

5 Processos e Threads Escalonamento no Windows Priority Address Thread Process Job System priorities 3 24 Next thread to run stack 6 priorities 8 Process handle Kernel mode thread stack P T T Access token T T P Zero page thread Idle thread Escalonamento Windows NT/2/XP I/O bound tem maior prioridade que CPU bound prioridade: 6 a 3 : tempo real a 5: outros processos prioridade zero thread, responsável por zerar as páginas livres do sistema. Escalonamento no Windows Escalonador escolhe thread de maior prior. Proc. tempo real não-preemptivos, prioridade estática Outros bônus de aumento de prioridade: no retorno de I/O ( para disco e 6 para teclado após operação de sincronização Profa. Tiemi Christine Sakata 5

6 Gerência de Memória (NT) 4GB de memória virtual (2GB para usuários e 2GB para SO) 4 GB Process A Process B Process C I/O program Win32 process Nonpaged pool d pool Nonpaged pool d pool Nonpaged pool d pool Rest of windows A's page s B's page s C's page s Filter Stacks, data, etc HAL + OS 2 GB System data Stacks, data, etc HAL + OS System data Stacks, data, etc HAL + OS System data Monolithic Function Bus Function Bus Driver stack Process A's private code and data Process B's private code and data Process C's private code and data Hardware abstraction layer Controller Controller Controller Bottom and top 64 KB are invalid Gerência de Memória Quando um processo é carregado, n páginas são alocadas Páginas com três estados livre: não utilizada reservada: alocadas, porém não mapeadas físico/dedicadas: mapeadas para o processo Tabela de página de 2 níveis Alg. de subst.: LRU + conjunto de trabalho Sistema de Arquivos 2/XP NTFS (New Technology File System), 99 alto desempenho, flexibilidade e segurança divide o disco em clusters lógicos (quantidade de blocos utilizadas de cada vez) padrão 4KB MFT (Master File Table) mantém atributos dos arquivos Implementa tolerância a falhas através de transações (partes arquivo log). Profa. Tiemi Christine Sakata 6

7 Tabela de arquivos-mestre do NTFS KB First user file $Extend Extentions: quotas,etc $Upcase Case conversion $Secure Security descriptors for all files $BadClus List of bad blocks $Boot Bootstrap loader $Bitmap Bitmap of blocks used $ Root directory $AttrDef Attribute definitions $Volume Volume file $LogFile Log file to recovery $MftMirr Mirror copy of MFT $Mft Master File Table Metadata files Sistema de Arquivos 2/XP Change Journal armazena alterações ocorridas no SA. Utilizado para backup Proteção: leitura, escrita e execução Metadados: 6 registros com informações sobre gerência do do NTFS Um Registro da MTF (três séries e nove blocos) Standard info header Record header MTF record File name header Standard info Data header Info about data blocks Header Run # Run #2 Run #3 File name Unused Disk blocks Blocks numbers Profa. Tiemi Christine Sakata 7