Вопрос 7. (Функции ОС и структуры данных)

Для реализации функций управления процессами и ресурсами ОС должна хранить всю необходимую информацию обо всех компонентах системы в специальных системных таблицах, которые называют дескрипторами процессов и ресурсов. Все таблицы, образованные дескрипторами компонентов системы, в совокупности представляют состояние ВС. Программы ОС обращаются к этим таблицам при выполнении всех операций над соответствующими элементами системы.

Обобщенная структура дескриптора процесса:

· идентификатор процесса (уникальный внутренний идентификатор, в качестве которого может использоваться число или ссылка на представляющий процесс - управляющий блок);

· данные для планирования процесса (это информация, используемая планировщиком ОС: тип процесса (реального времени, интерактивный или пакетный), приоритет, режим, объем запрашиваемых ресурсов и т.д.);

· полномочия процесса (уровень привилегий, информация для механизмов защиты);

· информация о текущем состоянии процесса (активен (выполняется, готов или блокирован) или задержан (приостановлен в состоянии готовности или ожидания)). Кроме того, для процессов, находящихся в состоянии готовности или ожидания, хранятся ссылки на соответствующие очереди (списки процессов, ожидающих распределения им времени процессора или выделения какого-либо другого ресурса);

· описание виртуального процессора, выделенного процессу (адресное пространство процесса и любые другие ресурсы, используемые процессом в данный момент.):

· процессор (в многопроцессорной системе необходимо хранить ссылку на процессор, распределяемый данному процессу.),

· состояние процессора (в момент прерывания выполнения на нем данного процесса),

· описание основной памяти, выделенной процессу,

· список выделенных процессу ресурсов,

· список созданных ресурсов,

· список открытых файлов;

· информация о “прямых родственниках” процесса: “предок” процесса (процесс, породивший данный процесс), список “потомков” процесса (список процессов, порожденных данным процессом);

· учетная информация (в коммерческих системах.);

· контекстная память процесса (область памяти, доступная только ОС, в которую должна помещаться вся информация, описывающая этот процесс).

Ниже представлена структура обобщенного дескриптора ресурсов в ВС:

· идентификатор ресурса (используется для обозначения этого ресурса при выполнении операций над ним; если ресурс создается каким-либо процессом-производителем этого ресурса, то дескриптор этого ресурса может содержать ссылку на соответствующий процесс в системе);

· состояние ресурса или опись доступных единиц ресурса;

· для единичного ресурса – свободен/занят (информация о возможности его параллельного использования другими процессами.)

· для составного ресурса - список доступных для распределения и использования единиц этого ресурса. Элементы этого списка - дескрипторы отдельных элементов, из которых состоит ресурс, передаваемые сообщения.

· список процессов, ожидающих распределения данного ресурса (ссылки на дескрипторы всех процессов, запросы на данный ресурс от которых не были удовлетворены, о каждом процессе в этом списке содержится также информацию о самом запросе (предполагаемый режим использования ресурса, для составного ресурса – кол-во запрашиваемых единиц, для потребляемого ресурса – идентификатор процесса-производителя));

· список процессов, которым выделен в данный момент ресурс (используется программой распределения ресурса при возникновении конфликтных ситуаций, для разрешения которых может потребоваться перераспределение ресурса);

· ссылка на программу распределения ресурса (используется программой распределения ресурса при возникновении конфликтных ситуаций, для разрешения которых может потребоваться перераспределение ресурса);

· прочая информация.

Универсальной организацией для списка ожидания является структура обобщенной очереди. Заголовок очереди может содержать следующую информацию:

· ссылка на первый элемент, представляющий запрос процесса;

· ссылка на последний элемент (запрос процесса);

· точка входа в программу вставки элемента в очередь,

· точка входа программы выбора элемента из очереди,

· дополнительная информация (информация о дисциплине организации очереди (FIFO, приоритетная), количестве элементов, находящихся в ней, и т.п.)

Если процесс заблокирован после запроса на ресурс, то в дескрипторе процесса может быть указана ссылка на семафор соответствующего ресурса, то есть на очередь, в которой находится данный процесс. Эта информация избыточна, позволяет ускорить работу программ управления, повысить устойчивость системы к ошибкам, связанным с разрушением системной информации.

Если повторно используемый ресурс распределен процессу, то ссылка на дескриптор этого ресурса находится в дескрипторе процесса, так как ресурс может быть освобожден процессом после использования. Дополнительно эта ссылка может содержать информацию о количестве единиц ресурса и режиме его использования процессом (монопольно или параллельно).

Данные в дескрипторах ресурсов предназначены для использования программами распределения ресурсов ОС. Дескрипторы ресурсов, как и дескрипторы процессов, динамически создаются и уничтожаются в системе. Большинство дескрипторов аппаратных ресурсов создается при загрузке системы. Но ресурсы могут создаваться и динамически при выполнении системных или пользовательских процессов. Соответственно строятся и уничтожаются и их дескрипторы. Уничтожить дескриптор ресурса может обычно только процесс, создавший его.

Поиск по сайту: