Gerência de processos - IFSCmsobral/SOP/slides/aula3.pdf · Diagrama de fila. Gerência de...
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Gerência de processos
Requisitos fundamentais– Implementar um modelo de processo.– Implementar facilidades para criação e destruição
de processos por usuários– Alocar recursos a processos– Intercalar a execução de um número de processos
para maximizar a utilização do processador, mantendo um tempo de resposta razoável
Gerência de processos
Processo:programa em execução Formado por:
– Instruções– Recursos (ex: memória, arquivos abertos)– Informação de controle interna ao sistema
operacional
O arquivo de programa contém informações necessárias para sua execução
Gerência de processos
Processo não é o mesmo que programa ! Programa é como uma receita, com instruções
para se resolver um problema Processo é como alguém seguindo a receita Processo precisa de recursos computacionais
para trabalhar: memória, arquivos, tempo de processador, ...
Programa não trabalha: fica passivamente guardado em um arquivo
Gerência de processos
SO pode ser monoprogramado: apenas um processo executa por vez (começo ao fim):
Gerência de processos
Por que existe multiprogramação ? Processos alternam entre uso do processador
ou espera por E/S:
Gerência de processos
Por que existe multiprogramação ? Processos podem ser classificados quanto ao
uso do processador:– Processos I/O bound
Passam mais tempo em estado de espera que usando de fato o processador
– Processos CPU boundPassam a maior parte do tempo usando de fato o
processador
Gerência de processos
Por que existe multiprogramação ? Um processo típico passa mais tempo em
espera que processando Pode-se aproveitar os tempos de espera para
executar outros processos Assim se aproveita melhor o tempo de
processador disponível !
Gerência de processos
Multiprogramação– Capacidade do sistema
operacional de manter vários processos ativos ao mesmo tempo
– Timesharing: ilusão de que os processos executam ao mesmo tempo
Gerência de processos
Como o SO controla os processos existentes ?– SO precisa decidir que processo deve usar o
processador– Somente processos aptos a executar podem usar o
processador– Processo apto: que não está esperando por E/S
Gerência de processos
Modelo de cinco estados
Novo Apto Rodando Terminado
Esperando
Entra
EventoOcorre
Dispatch Termina
Time-out
Espera por evento
Gerência de processos
Admissão
Fila de aptos
Despacha
Tempo excedido (timeout)
Espera um evento
LiberaProcessor
Fila de espera
Eventoocorre
Diagrama de fila
Gerência de processos
Escalonamento– Determinação da ordem em que processos alocam
o processador– SO usa algum critério para escolher um processo
apto para rodar– SO pode também tirar o processador de um
processo que estiver rodando
Gerência de processos
Escalonamento Escalonamento não-preemptivo
– Processo só perde o processador se terminar ou entrar em estado de espera
Escalonamento preemptivo– Sistema operacional pode retomar o processador
mesmo contra a vontade do processo
Gerência de processos
Critérios para um bom escalonamento– Eficiência: ocupação do processador– Justiça: todos os processos têm chance de
executar em um ciclo de escalonamento– Tempo de resposta: tempo entre a ocorrência de
um evento e a reativação do processo que o aguarda (IMPORTANTE !)
– Throughput: número de processos concluídos por unidade de tempo
Gerência de processosEscalonamentos não-preemptivos
FIFO (First In First Out) ou FCFS (First Come First Served)– Primeiro que entra é o primeiro que sai da fila– Ex: Processos P1, P2 e P3 têm tempo de CPU de
24, 3 e 3 unidades de tempo respectivamente, e chegam nesta ordem.
Gerência de processosEscalonamentos não-preemptivos
FIFO (cont.)– Tempo de execução médio:
– Minimização desse tempo: Ti < Ti+1
– FIFO é muito simples, mas não atende os requisitos de bom escalonamento (por que ?)
T=1N ∑
i=1
N
N−i1 ⋅T i
Gerência de processosEscalonamentos preemptivos
RR (Round Robin)– Cada processo usa
a CPU por até 1 quantum de tempo por ciclo
– Fila de aptos segue FIFO
Gerência de processosEscalonamentos preemptivos
RR (cont.)– quantum deve ser maior
ou igual ao tempo de interação médio (tempo de CPU médio)
Gerência de processosEscalonamentos preemptivos
RR (cont.)– Se quantum for muito curto, aumenta-se o tempo de
execução total:
Gerência de processosEscalonamentos preemptivos
RR (cont.) Casos limites:
– q -> 0 : Cada um dos N processos enxerga um processador com 1/N de sua capacidadeNa verdade, overhead do chaveamento de contexto
domina o processamento
– q -> oo : Escalonamento degenera para FIFO
Gerência de processosEscalonamentos preemptivos
Com prioridades– Cada processo possui uma prioridade (um número
inteiro)– A fila de aptos é ordenada de acordo com as
prioridades
Gerência de processosEscalonamentos preemptivos
Com prioridades (cont.)– Considerado o mais genérico– Qualquer outro algoritmo pode ser implementado
usando prioridadesRR e FIFO : todos processos com igual prioridade
– Prioridades podemvariar com o tempo
Podem se adaptar ao comportamento dos processos
Gerência de processosEscalonamentos preemptivos
Com prioridades (cont.)– Prioridades dinâmicas: o que aconteceria se o
histórico de uso do processador fosse usado como prioridade ?Ex: prioridade = tempo de uso / tempo total
– Que tipo de processo seria priorizado com prioridades assim ?
– Que critérios de bom escalonamento seriam respeitados com isto ? E quais não seriam ?
Gerência de processosEscalonamentos preemptivos
Com prioridades (cont.)– Muitos SO usam prioridades dinâmicas, dando
maior prioridade para processos I/O bound– Ex: Linux, Windows Xp/Vista, Sun Solaris, MacOS
X, ...– Com isto, priorizam processos interativos– Porém, o que dizer de processos que processam
streams multimedia ?
Ex: MP3 player, Video player, ...
Gerência de processosOperações sobre processos (Linux)
Descrição de processos– Processos possuem um ID único (PID)– Possuem um usuário dono (UID) e um usuário
efetivo (EUID), assim como grupo dono (GID) e grupo efetivo (EGID)
– Prioridade base (nice) pode ser alterada– Toda a memória e objetos de sua posse estão
protegidos de outros processos
Gerência de processosOperações sobre processos (Linux)
Criação de processos:– Um novo processo é idêntico ao processo que o criou
– Processo filho compartilha código executável com o processo pai
– Filho possui mesmos atributos que processo pai (ex: UID, GID, prioridade,...)
– Toda a memória do pai é copiada para o filho
– Processo filho começa a executar do ponto exato dentro da chamada fork em que houve a duplicação