Механизм управления и средства взаимодействия параллельных процессов

Управление параллельно-развивающимися процессами определяется характером взаимодействия между ними. Это значит, что существуют группы задач по управлению этими процессами. Для управления параллельными процессами ОС определяем процессы в виде синхронизирующих правил, зависящих от вида отношений между ними: 1)Отношение предшествования (порождающие и порожденные процессы);

2)Отношение приоритетности;3)Отношение взаимного исключения.

Реализация синхронизирующих правил осуществляется с помощью механизмов синхронизации, которых к данному времени разработано много и реализация которых обычно имеет программно-аппаратную форму. Эти механизмы выполняют двоякую роль:1)Они обеспечивают способ упорядочивания развития процессов;2)Они обеспечивают взаимодействие между процессами.

Типичные задачи синхронизации:

1)Задача взаимного исключения;

2)Производитель-потребитель;

3)Читатели-писатели;

4)«Обедающие философы» - задача распределения пересекающихся ресурсов.

1)Задача взаимного исключения.

Нужно согласовать работу N>2 параллельных процессов при использовании некоторого критического ресурса

2)Задача производитель-потребитель.

Простейший случай взаимодействия двух процессов с жестко закреплёнными функциями: один процесс вырабатывает сообщение (производитель), а другой их обрабатывает (потребитель).

3)Задача читатели-писатели.

Обычно она возникает при построении файловых систем. Критический ресурс – некоторая область памяти, и с этой областью памяти работают процессы двух типов: читатели и писатели. Запись информации в эту область должна производиться на основе взаимоисключений (записывает только один процесс).

4)Задача «Обедающие философы».

Возникают две ситуации:

1)«тупиковая», когда ни один из процессов не может получить ресурса;2)«голодание», когда один процесс блокируется на неопределённое время.

ОС Linux

История Linux

Linux построен на основных идеях Unix, но Linux – это отдельная ОС. Она создана людьми всего мира с помощью Интернета. Идея зародилась в 1990 г. В Хельсинки. Шведский студент Linus Torvalds написал диплом по ядру Unix- подобной системы. Оно было настолько удачно, что у него зародилась идея написания бесплатной Unix -подобной системы.

Дистрибутивы Linux

Существуют готовые комплексные продукты, содержащие ОС Linux и различные комплекты программного обеспечения. Эти продукты ориентированы на разных потребителей.

Наиболее распространенные дистрибутивы:

- RedHat – самый популярный; превратился в коммерческую структуру.

- SuSe – похож на RedHat, но больше пакетов. Сложна в настройке.

- Mandrake – переделка RedHa t под Pentium с KDE.

- Slackware – упрощена установка: вместо командной строки графический интерфейс. Это традиционный дистрибутив Linux.

Инсталляция Linux

Загрузиться с CD и ответить на вопросы, после чего инсталлятор скопирует указанные пакеты.

Интерфейс

1981 – 1й компьютер с графическим интерфейсом пользователя.

1984 – 1й интерфейс GUI (Graphic User Interface) для Macintosh. Это помогало лучше адаптироваться к новой ОС.

Система X для Unix – оконная организация GUI. В ней содержаться протоколы для отображения графических об’ектов и работы с сетью.

Диспетчер окон

В системе X его не было, однако появилось множество отдельных разработок диспетчера.

Он выполняет класс задач:

1996 – KDE проект. Основан на использовании графических библиотек. Достоинства: все приложения в одном стиле, одинаковые меню, простота использования.

Gnome – поддерживает GPL-стандарт (General Public License). Предназначен для использования ПО, сделанного по правилам GNU.

Свойство рабочего стола: поддержка региональных настроек(для популяризации).

14.Семафорная техника синхронизации и упорядочивания процессов

В 1965 году Деккерер ввёл понятие «семафорная техника».

Все виды решения задач синхронизации базируются на двух примитивах: P и V.

Примитив Р ставится впереди критической области, а V – в конце критической области. В каждом процессе они есть. Эти примитивы неделимы и взаимно исключают друг друга. Они основаны на использовании семафоров.

Семафор – это системная переменная специального типа, над которой можно производить две операции: открытия и закрытия. Семафорный механизм работает по двухэтапной схеме и использует механизм пассивного ожидания. В состав семафорного механизма включены средства формирования и обслуживания очередей процессов, которым не удаётся успешно выполнить операцию закрытия семафора.

Параметры семафора:1) начальное значение семафора;

2)диапазон значений;3)логика действий над семафорами (задаётся процедурами обработки);4)количество семафоров, доступных для обработки отдельных примитивов.

Алгоритм P(S)

{Закрыть ресурс

S – семафор; S=0 – семафор закрыт; S=1 – открыт}

S:=S-1;

if S<0 then <остановить процесс и поместить его в очередь ожидания к семафору S>

else <продолжить процесс>

Алгоритм V(S)

{открыть доступ к ресурсу}

If S<=0 then <поместить один из ожидающих процессов из очереди к семафору S в очередь готовности>;

S:=S+1;

1.Файловая система HPFS (High P er formance File System)

Архитектура HPFS использует преимущества многозадачного режима и обеспечивает надежную и эффективную работу на дисках большого об’ема.

HPFS – первая ФС для ПК, в которой реализована поддержка длинных имен. Она поддерживает атрибуты как у FAT. Размещение файлов на диске с помощью HPFS увеличит производительность и надежность системы в целом.

Способы достижения:1)Размещение каталогов в середине дискового пространства;2)Использование бинарных сбалансированных деревьев для ускорения поиска информации о файле;3)Рассредоточение информации о местоположении записей файлов по всему диску при том, что записи каждого файла размещаются в смежных секторах и близко от данных их местоположения.

Основные преимущества HPFS:1) Высокая производительность;2)Надежность;3)Работа с расширенными атрибутами позволяет управлять доступом к файлам и каталогам;4)Эффективное использование дискового пространства.

Распределительная структура записей об занятых и свободных блоках

В HPFS дисковое пространство выделяется не кластерами, а блоками. Размещение файлов в небольших блоках позволяет более эффективно использовать дисковое пространство, т.к. потери свободного места – 256 Байт на файл. Чем больше размер кластера, тем больше места на диске расходуется зря, но FAT занимает меньше места.

В HPFS структура каталога – сбалансированное дерево с записями, расположенными в алфавитном порядке.

Каждая запись, входящая в дерево (В-Tree) содержит атрибуты файла. HPFS при поиске просматривает только 2 ветви дерева. Такой метод эффективнее, чем последовательное чтение всех записей в каталоге, как в FAT. Большинство записей читать не надо => для поиска меньше движений головки.

15.Тупики

В мультипрограммной системе процессы находятся в состоянии тупика, если они ожидают некоторое событие, которое никогда не произойдет. Системная тупиковая ситуация или зависание системы – это ситуация, когда один или более процессов оказываются в состоянии тупика. Возможно появление тупиков, из-за которых процессы некоторых пользователей никогда не могут завершиться. В ОС тупики возникают в результате конкуренции за обладание выделенными или закрепленными ресурсами. Иногда их называют ресурсами последовательного использования. Состояние кругового ожидания характерно для тупикового состояния.

Четыре необходимых условия для возникновения тупика:

1.Процессы требуют предоставления им права монопольного управления ресурсами – условие взаимоисключения.

2.Процессы удерживающие за собой ресурсы, выделяемые им, ожидают выделения дополнительных ресурсов – условие ожидания ресурсов.

3.Ресурсы нельзя отобрать у процессов, удерживающих их, пока эти ресурсы не будут использованы для завершения работы – условие неперераспределяемости.

1.Существует кольцевая цепь процессов, в которой каждый процесс удерживает один или более ресурсов, необходимых следующему процессу – условие кругового ожидания.

Поиск по сайту: