Sistemas Operacionais I

Transcrição

1 UFRJ IM - DCC Sistemas Operacionais I Unidade II - Processos 24/04/2014 Prof. Valeria M. Bastos 1

2 Organização da Unidade Processos Conceituação Estruturas de Controle Modos de execução do S.O. Estados de um processo Threads Concorrência Deadlock e Starvation 2

3 Conceituação Processo x Programa Programa em execução Unidade de alocação do processador Contexto de Software programa Espaço de endereçamento Contexto de Hardware 3

4 Estrutura de um Processo Contexto de Hardware Armazena o conteúdo dos registradores da UCP. Fundamental para sistemas multitarefa. Contexto de Software Especifica características e limites dos recursos que podem ser alocados pelo processo definidos pelo administrador do sistema. Espaço de Endereçamento Área de memória pertencente ao processo (instruções e dados). 4

5 Estrutura de um Processo Prioridade Execução Data/Hora Criação Tempo CPU Quotas Privilégios UID nome PID Contexto de Software programa Espaço de endereçamento Registradores de uso geral Contexto de Hardware Endereços e Limites de memória PC SP registrador de status 5

6 Imagem de um Processo PCB Área de Código Identificação Estado Controle Área de Dados Pilha do Processo Área Compartilhada 6

7 7

8 Estrutura de Controle identificação estado PCB => Process Control Block Identificação Estado Controle registrador SP registrador PC registradores de uso geral informações de escalonamento limites de memória privilégios relação de arquivos abertos 8

9 Modos de Execução do S.O. Modo usuário instruções associadas ao uso não privilegiado Modo kernel instruções associadas ao uso privilegiado Configuração: Onde?? Um bit do PSW Quando??? em resposta a determinados eventos 9

10 Ciclo de Vida de um Processo P A Criação Execução Término P B Criação Execução Término P K Criação Execução Término 10

11 Criação de um processo Quando ocorre? Nova tarefa em batch Login interativo Serviço do S.O Processo filho Exemplo: Unix init login shell logout término ps 11

12 Etapas de criação Atribui um identificador único (PID) Aloca uma entrada na tabela de processos Aloca espaço para o processo Inicializa o PCB (Process Control Block) Coloca o processo na fila apropriada Cria estruturas auxiliares 12

13 Como criar processos no Linux? retorno = fork (); if (retorno == 0) { /* o processo filho */ execl ("/bin/ls", ls", 0); /* troca programa */ exit (1); /* não consegui executar pwd */ } /* o processo pai */ if (retorno > 0) { waitpid (-1, &status, 0); } else { exit (1); /* não consegui dar o fork */ } 13

14 Execução A execução concorrente de processos leva a situações que ensejam: Trocas de Contexto Trocas de Modo de Execução Formas de Execução do SO 14

15 Troca de contexto Interrupção : Reação a um evento assíncrono Causas Trap : Associado a erro na execução de uma instrução System Call : Requisição explícita. Ações Tomadas Salva o estado do processador Muda o estado do processo Muda o processo para a fila apropriada Seleciona o novo processo Atualiza o PCB do novo processo Modifica os mapeamentos de memória Restaura o estado do processador 15

16 Troca de Modo de Execução É uma troca menor e mais rápida que a troca de contexto; O estado do processo corrente não é alterado; Ocorre geralmente quando o processador ao final de um ciclo de instrução detecta a existência de uma interrupção pendente. Nestes casos o processador realiza os seguintes passos: Salva o PC e a PSW do processo em execução na pilha; Carrega o PC com o endereço inicial da rotina de interrupção; Troca o modo de execução de usuário para kernel (privilegiado) para que instruções privilegiadas do tratador de interrupções possam ser executas. 16

17 Resumo Troca de Contexto Troca de Modo de Execução Coloca na fila Processo Corrente Fila de Processos Novo Processo Salva contexto PCB Retira da fila PCB Carrega contexto Processo Corrente RTI PC e PSW Troca modo de execução Retorna modo de execução Processo Corrente Pilha do Sistema Outros Regs se nec. 17

18 Formas de Execução do SO Sendo um processo, como as rotinas do SO devem ser executadas e controladas? As principais abordagens encontradas na literatura são: Como Kernel separado Dentro do processo usuário Como processos separados 18

19 Formas de Execução do SO Como Kernel separado P 1 P 2 P 3 P k Kernel (*) Nesta abordagem as rotinas do SO sempre são executadas como entidades separadas que operam no modo privilegiado e no espaço de endereçamento do Kernel. 19

20 Formas de Execução do SO Dentro do processo usuário P 1 P 2 P 3 P k SO Função SO Função SO Função SO Função Funções de Troca de Contexto (*) Nesta abordagem as rotinas do SO são executadas dentro dos processos usuários, que apenas mudam de modo de execução. 20

21 Formas de Execução do SO Como processos separados U 1 U 2 U k OS 1 OS n Funções de Troca de Contexto (*) Nesta abordagem as rotinas do SO são executadas como processos no modo usuário, trocando o modo de execução quando necessário. 21

22 Estados de um Processo Admissão Pronto Dispatch Time-out Execução Liberação Novo Saída Ocorrência do Evento Espera do evento Bloqueado modelo de 5 estados 22

23 Estados de um Processo Novo Admissão Admissão Suspensão Pronto, Suspenso Ativação Suspensão Pronto Dispatch Time out Execução Finalização Saída Ocorrência do Evento Ocorrência do Evento Espera do Evento Bloqueado, Suspenso Ativação Bloqueado com suspensão 23

24 Término de um Processo Término Normal Erros Limite de tempo Falta de recurso Violação de acesso... Forçado Motivo? 24