İşlem Kavramı



Yüklə 445 b.
tarix06.02.2018
ölçüsü445 b.
#26325



İşlem Kavramı

  • İşlem Kavramı

  • İşlem Düzenleme

  • Prosesler üzerinde gerçekleştirilen işlemler

  • Proses İletişimi



Bir işletim sistemi programlar işletir:

  • Bir işletim sistemi programlar işletir:

    • Toplu işletimde  jobs (işler)
    • Zaman Paylaşımlı Sistemlerde  kullanıcı programları ya da görevler
  • İşlem=Yürütümdeki program

  • Bir program çalıştırılabilir bir dosya belleğe yüklendiği anda işlem halini alır. (komut satırından yada mouse+click yöntemi ile)

  • Bir çok kullanıcı aynı web browser programını işletiyor olabilir bunların hepsi ayrı proseslerdir.



Program Counter (process registers)

  • Program Counter (process registers)

  • Stack(function parameters, return address, local variables )

  • Data Area (global variables)

  • CPU state (bir ya da daha çok thread)

  • Kaynaklar (açık dosyalar, işleyici programlar vs)











New: Yeni bir proses yaratılıyor

  • New: Yeni bir proses yaratılıyor

  • Running: Prosese ait talimatlar işletiliyor

  • Waiting: Proses herhangi bir olay için bekliyor

  • Ready: Proses CPU için bekliyor

  • Terminated: Proses işletimini tamamlıyor





İşletim Sisteminde her proses kendi PCB’si ile temsil edilir. PCB içeriği:

  • İşletim Sisteminde her proses kendi PCB’si ile temsil edilir. PCB içeriği:

    • İşlem durum bilgisi
    • Program counter’ı
    • CPU register’lar
    • Bellek bilgisi
    • Hesaplama bilgisi
    • I/O durum bilgisi
    • CPU kullanım bilgisi






This is an abstract view

  • This is an abstract view

  • Windows implementation of PCB is split in multiple data structures





Task_struct in

  • Task_struct in

    • long state /*state of the process*/
    • struct sched_entity se; /*scheduling information*/
    • struct task_struct *parent /*this process’s parent*/
    • struct list_head children; /*this process’s children*/
    • struct files_struct *files /*list of open files*/
    • struct mm_struct *mm /*address space of process*/
  • Linux kernel’da tüm aktif prosesler task_struct yapısı double links list kullanılarak tutulur.

  • Örn. Proses durumu değiştiriliyor

    • currentstate = new state


Sisteme dahil olan prosesler kuyruklara alınırlar.

  • Sisteme dahil olan prosesler kuyruklara alınırlar.

  • İş Kuyruğu (Job Queue): Sistemdeki tüm proseslerin kuyruğu

  • Hazır Kuyruğu (Ready Queue): Ana bellekte, CPU için bekleyen proseslerin kuyruğu

  • Aygıt Kuyrukları (Device Queue): G/Ç cihazları için bekleyen proseslerin kuyruğu







Long Term (Job) Düzenleyici: Sisteme dahil olan proseslerden hangilerinin hazır kuyruğuna seçileceğine karar verir.

  • Long Term (Job) Düzenleyici: Sisteme dahil olan proseslerden hangilerinin hazır kuyruğuna seçileceğine karar verir.

  • Short Term (CPU) Düzenleyici: Hazır kuyruğundan hangi prosesin seçilip CPU’ya gönderileceğine karar verir.







Temel fark: çalışma sıklıklarıdır.

  • Temel fark: çalışma sıklıklarıdır.

  • Long Term multiprogramming’in derecesini (bellekteki proses sayısını) düzenler.

  • Prosesler iki şekilde tanımlı olabilirler:

    • I/O Bound: CPU üzerinde çok az zaman işletilir. İşletiminden fazla zamanı I/O işlemleri için geçirir.
    • CPU Bound: Daha az sıklıkta I/O isteği yapar.




Maximize CPU utilization

    • Maximize CPU utilization
    • Maximize throughput
    • Minimize turnaround time
    • Minimize waiting time
    • Minimize response time


  • Dispatcher modulü, CPU kontrolünü Short-term düzenleyici tarafından seçilmiş olan thread’e verir; şu basamaklardan oluşur:

    • İçerik anahtarlaması (switching context)
    • User moda geç (switching to user mode)
    • Kullanıcı programında uygun yere zıplamak (yeniden başlatmak için)
  • Dispatch latency (gecikme zamanı)– dispatcher’ın bir thread’i durdurup diğerini başlatmasına kadar geçen süre.





İşlem tablosunda bu işlem için bir kısım yaratılır

  • İşlem tablosunda bu işlem için bir kısım yaratılır

  • Bu işlemin adı veya numarası  işletim sistemin sakladığı işlemler listesine eklenir.

  • İşlem isimlendirilir. Örneğin UNIX işletim sistemi işlemleri tamsayılarla isimler (30127 gibi).

  • İşleme öncelik değeri verilir.

  • İşleme başlangıçta ihtiyaç duyduğu kaynaklar tahsis edilir.



fork sistem çağrısı ile yaratılır

  • fork sistem çağrısı ile yaratılır

    • çağrıyı yapan proses: parent proses
    • Yaratılan proses: child proses
  • pid=fork()

    • Her iki proses de aynı bağlama sahip
    • Parent prosese child ın kimlik değeri döner
    • Child prosese 0 değeri döner
  • 0 numaralı prosesi açılışta çekirdek tarafından yaratılır; fork ile yaratılmayan tek prosestir.



fork sistem çağrısı yapıldığında çekirdeğin yürüttüğü işlemler:

  • fork sistem çağrısı yapıldığında çekirdeğin yürüttüğü işlemler:

    • proses tablosunda (varsa) yer ayırılır (maksimum proses sayısı belli)
    • Child prosese yeni bir kimlik numarası atanır (sistemde tek)
    • Parent prosesin bağlamının kopyası çıkarılır.
    • Parent’a child’ın kimliğini, child’a da 0 değerini döndürür


exit sistem çağrısı ile

  • exit sistem çağrısı ile

  • exit(status)

    • “status” değeri parent prosese aktarılır
  • Tüm kaynakları geri verilir

  • Dosya erişim sayaçları düzenlenir

  • Proses tablosu kaydı silinir.



int main()

  • int main()

  • {

  • Pid_t pid;

  • /* fork another process */

  • pid = fork();

  • if (pid < 0) { /* error occurred */

  • fprintf(stderr, "Fork Failed");

  • exit(-1);

  • }

  • else if (pid == 0) { /* child process */

  • execlp("/bin/ls", "ls", NULL);

  • }

  • else { /* parent process */

  • /* parent will wait for the child to complete */

  • wait (NULL);

  • printf ("Child Complete");

  • exit(0);

  • }

  • }











smss.exe Session Manager The first “created” process Takes parameters from \HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet \Control\Session Manager Launches required subsystems (csrss) and then winlogon

    • smss.exe Session Manager The first “created” process Takes parameters from \HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet \Control\Session Manager Launches required subsystems (csrss) and then winlogon
    • csrss.exe Windows subsystem
    • winlogon.exe Logon process: Launches services.exe & lsass.exe; presents first login prompt
    • When someone logs in, launches apps in \Software\Microsoft\Windows NT\WinLogon\Userinit
    • services.exe Service Controller; also, home for many Windows-supplied services Starts processes for services not part of services.exe (driven by \Registry\Machine\System\CurrentControlSet\Services )
    • lsass.exe Local Security Authentication Server
    • userinit.exe Started after logon; starts Explorer.exe (see \Software\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\WinLogon\Shell) and exits (hence Explorer appears to be an orphan)
    • explorer.exe and its children are the creators of all interactive apps


Bir Kesme Oluştuğunda:

  • Bir Kesme Oluştuğunda:

    • OS denetimi eline alır.
    • OS kesilen işlemin durumunu saklar.
    • OS, kesmeyi analiz eder ve kontrolü kesmeyi işlemek için uygun olan yordama geçirir.


IBM işlemcilerde

  • IBM işlemcilerde

    • SVC kesmeleri: G/Ç yapma, daha fazla bellek alma, sistem operatörleri ile iletişim kurma gibi özel sistem hizmetleri için kullanıcının ürettiği bir istektir.
    • G/Ç Kesmeleri: CPU ‘ ya kanal veya aygıtın durumunun değiştiğini bildirirler.
    • Dış Kesmeler: Kesme saatindeki sürenin dolması, operatör tarafından sistem konsolundaki kesme düğmesine basılması veya çok kullanıcılı sistemlerde başka bir işlemciden bir sinyal gelmesi gibi durumlarda oluşur.
    • Yeniden Başlatma Kesmeleri : Operatör konsolunun yeniden başlat düğmesine basıldığında veya çok kullanıcılı sistemler başka bir işlemciden gelen başlat komutu geldiğinde görünürler.
    • Program Kontrol Kesmeleri : Sıfıra bölme veya kullanıcının ayrıcalıklı bir komutu kullanması, geçersiz bir işlemi yürütmeye kalkması gibi çalışıyor işlemi tarafından oluşan hatalardan kaynaklanır.
    • Makina Kontrol Kesmeleri : Bozuk donanımın sebep olduğu kesmelerdir.


Program Durum Sözcüğü(PSW) komut yürütme sırasını denetler ve bu işlem durumu hakkında çeşitli bilgi içerir. Üç tip PSW vardır:

  • Program Durum Sözcüğü(PSW) komut yürütme sırasını denetler ve bu işlem durumu hakkında çeşitli bilgi içerir. Üç tip PSW vardır:

    • güncel PSW: yürütülecek bir sonraki komutun adresi saklanır. Kesme tiplerinin aktif/pasif olma bilgilerini tutar.
    • yeni PSW ve eski PSW


Bir kesme olduğunda eğer işlemci bu tip kesme için pasif değilse, o zaman donanım PSW'leri aşağıdaki gibi değiştirir:

  • Bir kesme olduğunda eğer işlemci bu tip kesme için pasif değilse, o zaman donanım PSW'leri aşağıdaki gibi değiştirir:

    • Kesmenin tipine bağımlı olarak güncel PSW eski PSW'ye konulur (A)
    • Yeni PSW güncel PSW'ye konulur.(B)
  • Bu PSW değişimlerinden sonra, güncel PSW o anda uygun kesme işlemcisinin(IH) adresini içerir. Daha sonra kesme işlemcisi kesme'yi çalıştırır.



Bağımsız Proses: Sistemdeki başka proseslerin çalışmalarından etkilenmez.

  • Bağımsız Proses: Sistemdeki başka proseslerin çalışmalarından etkilenmez.

  • Birlikte Çalışan Proses: Diğer proseslerin çalışmasından etkilenebilirler.

  • Birlikte çalışmanın avantajları:

    • Bilgi paylaşımı
    • Bilgi işleme hızında artış
    • Modülerlik
    • Uygunluk


Üretici ve tüketicinin bir arada çalışabilmesi için buffer havuzları oluşturmalıyız.

  • Üretici ve tüketicinin bir arada çalışabilmesi için buffer havuzları oluşturmalıyız.

  • Bu havuzları üretici doldurmalı , tüketici boşaltmalı. Bu sayede üretici , tüketici diğer taraftan havuzu boşaltırken havuzu doldurabilmeli.

  • Üretici proses bir veriyi tüketici proses için üretir ve tüketici proses bu veriyi kullanır.



Üretici ve tüketicinin sınırlı bir veri alanına (buffer) erişebildiklerini varsayalım.

  • Üretici ve tüketicinin sınırlı bir veri alanına (buffer) erişebildiklerini varsayalım.

  • Üretici üretmiş olduğu ürünü (veriyi) Buffer’da boş yer varsa koyabilir. Yer yok ise tüketicinin Buffer’dan bir veriyi almasını beklemek durumundadır.

  • Tüketici ise ancak Buffer boş değilse veri tüketebilir, aksi taktirde üreticinin Buffer’a veri girmesini bekmelesi gerekir.

  • Unbounded (sınırlanmamış) – buffer üretici tüketici probleminde bufferların sayısında bir sınır yoktur. Tüketici yeni ürünler bekler , ve gelenleri tüketir , sadece ürün bitince bekler fakat üretici daima yeni ürün üretip koyabilir. Bounded producer / consumer probleminde ise n adet sabit buffer vardır. Üretici n buffer dolunca bekler , tüketici n adet buffer boşalınca bekler.



Paylaşılan veri:

  • Paylaşılan veri:

        • #define BUFFER_SIZE 10
        • Typedef struct {
        • . . .
        • } item;
        • item buffer[BUFFER_SIZE];
        • int in = 0;
        • int out = 0;


while (true) { /* Produce an item */

  • while (true) { /* Produce an item */

  • while (((in + 1) % BUFFER SIZE ) == out)

  • ; /* do nothing -- no free buffers */

  • buffer[in] = item;

  • in = (in + 1) % BUFFER SIZE;

  • {



while (true) {

  • while (true) {

  • while (in == out);

  • // do nothing -- nothing to consume

  • // remove an item from the buffer

  • item = buffer[out];

  • out = (out + 1) % BUFFER SIZE;

  • return item;

  • {





IPC özelliği iki operasyon sağlar:

  • IPC özelliği iki operasyon sağlar:

    • Send(P,message) send a message to process P
    • Receive (Q,message) receive a message from process Q
    • <256 byte kısa mesajlar göndericiden alıcıya kopyalanır.
    • Geniş mesajlar shared memory segment üzerinden erişilir.
    • Server (kernel) client’ın adres alanına direk olarak yazabilir.
  • Buradaki link şu özelliklere sahiptir.

    • İletişim isteyen 2 proses arasında otomatik link kurulur. İletişim için sadece prosesler birbirlerinin tanımını bilirler.
    • Link tam olarak 2 proses arasındadır.
    • Bir çift prosesin iletişimi için 1 adet link vardır.
    • Link tek yönlüdür.


Send ( A , message) Send a message to mailbox A

  • Send ( A , message) Send a message to mailbox A

  • Receive (A, message) Receive a message from mailbox A

  • Burada link şu özelliklere sahiptir.

    • Prosesler sadece ortak mailboxları varsa link kurabilirler
    • Link birden fazla proses arasında kurulabilir.
    • Her iletişimdeki proses çifti için değişik sayıda aynı mailboxu kullanan link bulunabilir.
    • Link tek yönlü veya çift yönlü olabilir


Mailbox Paylaşımı

  • Mailbox Paylaşımı

    • P1,P2,P3 prosesleri A mailbox’unu paylaşıyor
    • P1 gönderiyor, P2 ve P3 bekliyor
    • Mesajı kim alır?
  • Çözümler

    • Bu iki proses için de bir link kurulmasına izin verilebilir.
    • Receive işlemini yapacak en fazla bir prosese izin verilebilir.
    • Sistemin hangi prosesin alım işlemini yapacağına karar vermesi sağlanabilir. P2 veya P3 veya her ikisi birlikte.


Kapasite: Bir linkin , içinde geçici olarak barındırabileceği mesajların sayısını gösteren bir kapasite tanımlaması vardır. Bu özellik linkle ilişkili mesajların bir kuyruğu olarak düşünülebilir. Bu kuyruğun uygulanmasında 3 temel yol vardır :

  • Kapasite: Bir linkin , içinde geçici olarak barındırabileceği mesajların sayısını gösteren bir kapasite tanımlaması vardır. Bu özellik linkle ilişkili mesajların bir kuyruğu olarak düşünülebilir. Bu kuyruğun uygulanmasında 3 temel yol vardır :

    • Zero Capacity: Kuyruğun maksimum boyu 0 ‘dır. Bu yüzden link bekleyen hiçbir mesaj içeremez. Bu durumda gönderici alıcının mesajı almasını beklemelidir. Bu senkronizasyona randevu denir.
    • Bounded Capacity:Kuyruk sınırlı n boyuna sahiptir. Bu yüzden içinde n mesajı barındırabilir. Eğer kuyruk dolu değil ise yeni mesaj gönderildiğinde kuyrukta yerini alır. Bu göndericinin beklemeden yeni bir mesaj daha gönderebilmesini sağlar. Bunun yanında kuyruğun bir kapasitesi vardır. Kuyruk dolunca gönderici kuyrukta yer boşalıncaya kadar beklemek zorundadır.
    • Unbounded Capacity:Kuyruk potansiyel olarak sınırsız büyüklüktedir. Bu yüzden istediği kadar mesaj gönderebilir. Gönderici asla beklemez.


Mesajlar: Prosesler tarafından gönderilen mesajlar 3 şekilde olabilirler :

  • Mesajlar: Prosesler tarafından gönderilen mesajlar 3 şekilde olabilirler :

    • Sabit boyda
    • Değişken boyda
    • Özel tipli


Proses haberleşmesinde mesajlaşma kullanılır.

  • Proses haberleşmesinde mesajlaşma kullanılır.

  • Mesaj-geçirme özelliği, LPC(Local ProcedureCall) olarak adlandırılır.

  • Win 2000, iki proses arasındaki iletişim için bir port nesnesi kullanır.

    • Bağlantı portu
    • İletişim portu


Bağlantı portları, uygulamalar için iletişim kanallarının kurulmasına olanak tanırlar:

  • Bağlantı portları, uygulamalar için iletişim kanallarının kurulmasına olanak tanırlar:

    • Client, alt sistemin bağlantı port nesnesine bir handle açar.
    • Client, bağlantı isteği gönderir.
    • Server, iki özel iletişim portu yaratır, handle’ı bunlardan birine client’a döndürür.
    • Client yada server, port handle’ı, mesaj göndermek geri mesaj almak yada cevapları dinlemek için kullanır.




Sockets

  • Sockets

  • Remote Procedure Calls



Soket: İletişimin bitiş noktasıdır.

  • Soket: İletişimin bitiş noktasıdır.

  • Network üzerinden haberleşmek isteyen bir çift proses, bir çift soket kullanır.

  • Soket: bir port numarası ile bitiştirilmiş bir IP adresi ile tanımlanır (196.110.25.11:1625 ).

  • Server,

    • gelen Client istekleri için bir portu dinler.
    • Bir istek cevaplandığında, client soketinden bir bağlantıyı iletişimi tamamlamak için kabul eder.




Time-Of-Day-Server

  • Time-Of-Day-Server

  • The Client



Bunun en bildik paradigmalarından birisi RPC diagramıdır.

  • Bunun en bildik paradigmalarından birisi RPC diagramıdır.

  • Bu diagram, procedure-call mekanizmasının sistem ve network bağlantıları arasıda kullanılması içindir.



Port basit olarak bir mesaj paketinin başlangıcına dahil edilmiş bir numaradır.

  • Port basit olarak bir mesaj paketinin başlangıcına dahil edilmiş bir numaradır.

  • Eğer bir remote proses bir servise ihtiyaç duyarsa, o zaman mesajlarını uygun olan porta adresler.

  • Örneğin, bir sistem, diğer sistemlerin kendi üzerindeki kullanıcılarını dinlemesine izin verdi. O zaman, bir bekletici programa sahip olmalıdır. Bu bekletici program bir porta (örn 3027) atanmış bir RPC’yi desteklemelidir. Şu halde, herhangi bir uzak sistem, ihtiyacı olan bilgiyi, RPC mesajını Serverdaki port 3027 ye göndererek sağlayabilir. Veri bir reply mesajı ile iletilecektir.





Yüklə 445 b.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə