PROCESSOS. Sistemas Operacionais. Vinícius Pádua

Transcrição

1 PROCESSOS Sistemas Operacionais

2 Processo Conceito mais importante em SO SO também é um processo Multiprogramação Relembrando Execução simultânea de vários processos CPU salta de processo em processo Ilusão de paralelismo Cada processo executar por centenas de milissegundos 2

3 Processo Imagine que esteja fazendo um bolo Receita Ingredientes Início do processo Seu celular toca e você atende Conversa Finaliza ligação Volta para receita Programa Processo Contador de Programa 3

4 Processo Programa Entidade passiva Sequência de instruções Executável no disco Entidade ativa Processo Constitui uma atividade Componentes Programa Dados de entrada e saída Estado Executar o mesmo programa duas ou mais vezes não significa existência de um único processo 4

5 Processo Resumindo Abstração de um programa em execução Forma que o SO enxerga e possibilita a execução O que esperar do SO Alternar a execução dos processos Maximizar uso da CPU Alocar recursos aos processos Prover suporte Criação de processos Comunicação entre processos 5

6 Ciclo de vida do Processo Criação Execução Término 6

7 Criação do Processo Sistemas embarcados Todos os processo são criados no início Sistemas Gerais Mecanismos para criar processos Chamada ao Sistema Alocar espaço de memória Atribuição do identificador único de processo (PID) Gerenciador de Tarefas, top, ps Eventos Início do Sistema Execução de uma chamada de sistema de criação de processos por um processo em execução Requisição do usuário Início de uma tarefa em lote (batch) 7

8 Criação do Processo Início do Sistema Processos de Primeiro Plano Associado ao usuário Realizam tarefas para o usuário Processos de Segundo Plano Não associados ao usuário Apresentam alguma função específica Servidor web 8

9 Criação do Processo Execução de uma chamada de sistema de criação de processos por um processo em execução Auxiliar o trabalho do processo pai Utilizando quando uma tarefa pode ser dividida Servidor web atendendo várias requisições 9

10 Criação do Processo Requisição do usuário Mais comum Digitando o comando Duplo clique Início de uma tarefa em lote (batch) Sistema de grande porte 10

11 Execução do Processo Situações Executando instruções ou utilizando hardware Ciclo do processador Tempo que ocupa na CPU Ciclo do dispositivo de E/S Tempo de espera pela finalização da atividade Transição entre ciclos CPU -> E/S: Chamada ao sistema E/S -> CPU: Ocorrência de um evento (interrupção) 11

12 Execução do Processo Perfil de um processo Orientado a CPU Ciclo do processador >>> Ciclo de E/S Orientado a E/S Ciclo do E/S>>> Ciclo do Processador Imagine dois processos um orientado a CPU e outro Orientado a E/S, se você fosse o SO qual colocaria primeiro a executar? CPU, E/S ou tanto faz? 12

13 Término de Processo Nada é para sempre! Liberar todos recursos associados Memória, arquivos abertos,... Situações Voluntárias Saída Normal Saída por erro Involuntárias Erro fatal Cancelamento por outro processo 13

14 Término de Processo Saída Normal Voluntária Finalizou o trabalho Última instrução do código Usuário clicou em fechar Saída por erro Voluntária Erro no programa Execução de instrução ilegal Divisão por zero Apontamento para memória inexistente 14

15 Término de Processo Erro fatal Involuntária Iniciar um programa com parâmetros inexistentes javacminhaclasse.java Cancelamento por outro usuário Involuntária Gerenciador de tarefas kill 15

16 Estado do Processo Indica a situação do processo Estado Executando Utilizando a CPU Estado pronto Esperando CPU ficar livre Fila de pronto Escalonador (Dispatcher) Responsável por escolher o processo da fila de aptos e colocar em execução Prevenir a monopolização do processador 16

17 Estado do Processo A interação entre os processos pode afetar a execução de outro processo? Como? cat arq1.txt arq2.txt arq3.txt grep facid Grep somente pode iniciar ao final do cat Estado bloqueado Situação que o processo não pode executar 17

18 Estado do Processo Estado bloqueado Quais situação na qual o processo não pode executar? Processador ocupado por outro processo Esperando pelo ocorrência de eventos Quais situações para bloquear um processo? Processador mais rápido que as operações de E/S Solicitação do usuário debug Temporização Processo suspender outro processo Sincronização Swapping 18

19 Estado do Processo Tempo/Voluntário Chamada ao Sistema Seleção Finalização de evento 19

20 Estado do Processo 20

21 Implementação de Processos Como o SO não perde as informações dos processos quando o mesmo sai do estado executando? Tabela de processos Armazena todas as informações dos processos Auxilia na multiprogramação 21

22 Implementação de Processos Mudança de contexto Trocar o processo que esta em execução Passos Salvar todas informações do processo que sai Carregar todas as informações do processo que entra 22

23 Processos Execução paralela melhora o desempenho Como melhorar o desempenho de um processo? Imagine o word Controle de digitação, verificar ortografia, salvamento automático,... Chamada ao sistema faz o bloqueio do processo Como evitar o bloqueio do processo? Execução paralela dentro do processo!?!? Threads 23

24 Thread Thread = Fluxo de execução Múltiplas execuções no mesmo processo 24

25 Thread Exemplos 25

26 Thread Vantagens Parte do processo bloqueado e outra não Compartilhamento de recurso Memória, arquivos abertos, relógios,... Economia Mais rápido criar uma thread que um processo 26

27 Thread Processos diferentes X Thread do mesmo processo Processos Independência total Thread Compartilhamento de recursos, variáveis globais,... O que é compartilhado pelas thread? Como fica a proteção entre thread? 27

28 Implementações de Thread Depende do SO Reconhecem ou não reconhecem thread Tipos Thread de usuário Thread de núcleo Thread híbridas Thread pop-up 28

29 Implementações de Thread Thread de Usuário SO NÃO reconhece várias thread dos processos Processo responsável por controlar as thread Sistema Supervisor Tabela de thread 29

30 Implementações de Thread Thread de Usuário Vantagens Suporte em SO que não permite thread Alternância rápida Próprio algoritmo de escalonamento Desvantagens Thread devem necessitar sair da CPU Chamada ao sistema sem bloqueio Falta de página 30

31 Implementações de Thread Thread de Núcleo SO provê suporte a múltiplas thread Gerenciamento feito pelo SO 31

32 Implementações de Thread Thread de Núcleo Vantagens Tabela de thread no núcleo do SO Não necessita de chamada ao sistema sem bloqueio Processo não necessita controlar thread Desvantagens Maior custo para criar thread 32

33 Implementações de Thread Thread Híbridas 33

34 Implementações de Thread Thread Pop-Up 34

35 Convertendo código mono-thread em multi-thread Conversão complexa Dificuldades Conflitos de variáveis globais 35

36 Convertendo código mono-thread em multi-thread Dificuldades Bibliotecas não são reentrantes Bit indicando biblioteca em uso Alarmes e interrupções de hardware Thread a nível de usuário 36

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