Slides 07 Task Implementation

8/3/2019 Slides 07 Task Implementation

1/20

Feladatok (task) egyttmkdse

Opercis rendszerek (vimia219)

Budapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi Egyetem

Mrstechnika s Informcis Rendszerek Tanszk

.

4. anyagrsz,Feladatok implementcija, folyamatok s szlak


2/20

Feladat (task) fogalom megvalstsa...

Feladat fogalom eredetilegfolyamat (process) rtelembenkerlt hasznlatra.

A folyamat a vgrehajts alattll program.

Verem (stack)

Szabad memria(free memory)

BME-MIT 2010, Minden jog fenntartva 2. lap

folyamat is ltrehozhat.

o Sajt kd, adat, halom (heap) sverem memria terlettel

rendelkezik.

o Vdettek a tbbi folyamattl.

Szeparci, virtulis gp, sandbox.

Halom (Heap)

Adat

Kd


3/20

Folyamatok szeparcija

Virtulis CPU-n futnak:

o Nem frhetnek hozz a tbbi folyamat s az opercisrendszer futsa sorn elll processzor llapothoz.

o Kontextus vlts trtnik, ha ms folyamat kerlfutsra.


.

o Nem frhetnek hozz ms folyamatok virtulismemrijhoz vagy direkt mdon a fizikaimemrihoz.

o A processzor MMU-ja oldja ezt meg. Lehetsges azonos fizikai memriaterletek pl. olvassi

joggal megosztva (pl. kd terlet).

A modern MMU-k ezt akr rsi joggal is meg tudjk tenni...


4/20

Folyamatok ltrehozsa

OS specifikus rendszerhvs (pl. CreateProcess(), fork(),

stb.).

Szl/gyermek viszony a ltrehoz s a ltrehozott kztt.

o Process fa (process tree)

o A szl erforrsaihoz hozzfrs tbbnyire konfigurlhat

mindenhez semmihez .


o A szl megvrhatja a gyermek terminldst, vagy futhat vele

prhuzamosan.

o Paramterezhet a gyermek (command line).

UNIX fork() rszletesen trgyalsra kerl ksbb.

Sok adminisztrci, erforrs ignyes.


5/20

Folyamatok kommunikcija

A folyamatoknak egytt kell mkdnik (ksbb lesz rlarszletesen sz).

o Ehhez kommuniklniuk kell.

Kt tetszleges folyamat nem tud kzs memrinkeresztl kommuniklni.

o Az MMU s a virtulis memria ppen ezt kvnja lehetetlenn


enn szepar c .

o Csak OS rendszerhvsokon keresztl tudnak kommuniklni, amierforrs ignyes.

Hatkony a vdelem/szeparci szempontjbl.

Nem hatkony mdja a prhuzamos, ersen sszefggfeladatok megoldsnak.

o Pl. akr GUI + szmtsignyes feladat (WORD jraszeds)


6/20

Folyamatok befejezse

OS specifikus rendszerhvs (pl. TerminateProcess(),

exit(), stb.).

Nyitott, hasznlatban lv erforrsokat le kell zrni.

o Pl. nyitott file-ok, stb.

A szl megkapja a visszatrsi rtket, tbbnyire egy


.

Mi trtnik, ha a szl folyamat befejezdik, de a

gyermek nem?

o OS fgg megvalsts, tipikus megoldsok:

Alaprtelmezett szl folyamat (pl. UNIX init folyamat).

A gyermek automatikus befejezse (cascading termination).

Sok adminisztrci, erforrs ignyes.


7/20

Folyamatok rtkelse

Vdelmi/szeparcis szempontbl j megolds, deerforrs ignyes:

o Folyamat ltrehozsa s megszntetse.

o Folyamatok kztti kommunikci s erforrs megoszts.

Megolds: Szl (thread) bevezetse:

o A szl a CPU hasznlat alaprtelmezett egysge, magban


sze venc s .o Sajt virtulis CPU-ja van, s sajt verem ll rendelkezsre.

o A kd, adat, s halom, s egyb erforrsok (pl. file)tekintetben osztozik azokkal a tovbbi szlakkal, amelyekkel

azonos folyamat kontextusban fut. Folyamat = nehzsly folyamat (heavyweight process)

Szl = pehelysly folyamat (lightweight process)


8/20

Folyamat s szl eltrse brn

Kd Adat

Halom

Verem

Er-forrsok

CPU

Kd

Adat

Halom

Er-forrsok

CPU

Verem

CPU

Verem

CPU

Verem

folyamat


Egyszlastiszta folyamat alap rendszer

Tbbszl rendszerfolyamat alapon

...

folyamat


9/20

Szlak tmogatsa

Jelenleg a modern opercis rendszerek natvmdon tmogatjk szlak ltrehozst.

Windows:

o Program v. szolgltats = folyamat, folyamaton bellszlak.


.

Linux:

o Program v. daemon = folyamat, folyamaton bellszlak.

o Az temez task-okat temez, amik lehetnekfolyamatok vagy szlak.


10/20

Felhasznl md szlak

Korbban a UNIX alatt (Linux alatt is).

o green threads

Az OS csak folyamat szintet ismer. Szksg van szlakra.

o Felhasznli md szl knyvtrak...


Az OS csak a folyamatot tudja temezni, ha az fut,akkor azon bell a felhasznli md szl knyvtrsajt temezje fut.

o Tbb szl felel meg egyetlen temezsi egysgnek! Nem tudja kihasznlni a tbb processzoros rendszerek

elnyeit.


11/20

Szlak tmogatsa (ltrehozsa)

Pl. Win32 API, Pthreads, JAVA thread

Win32: CreateThread() bonyolult paramterezssel.

Pthreads: POSIX threads pl. Linux s ms UNIX varinsokkernel vagy akr user szinten (csak viselkedst ad meg).

JAVA (VM a folyamat, VM-en bell szl):


o

Thread osztlybl szrmaztatvao Runnable interface megvalstsa

o A JAVA platform-specifikusan valstja meg a szlat:

Natv OS specifikus szl (one-to-one, tipikus).

JAVA specifikus szlak (many-to-one) egy natv OS szlra vagy folyamatralekpezve.

many-to-many lekpzs (erforrs szempontok miatt, egyre ritkbb).


12/20

Szlak alkalmazsnak elnyei

Kis erforrs igny a ltrehozsuk smegszntetsk.

o Kb. egy nagysgrenddel gyorsabb mrsek szerint.

Alkalmazson belli tbbszlsg tmogatsa.

o A GUI vlaszol, mg ha httrben csinl is valamit az


. .

Gyors kommunikci kzs memriban azazonos folyamat kontextusban fut szlakra.

o

Csak a verem szl specifikus, a tbbi osztott. Sklzhatsg.

o Alkalmazson bell kihasznlhat tbb CPU.


13/20

Szlak alkalmazsnak kvetkezmnyei

A kzs memrin keresztli kommunikci

veszlyes.

o

A kommunikcira hasznlt memriaterletek(struktrk vagy objektumok) konzisztencija srlhet.

o Tbb elads szl majd errl a tmrl (klcsns


iz r sna ogju maj a mego st vni .o Eltr folyamatok kontextusban fut szlak

kommunikcija az OS-en keresztl trtnik.

Erre ritkbban van szksg, mivel a szorosansszekapcsold (sokat kommunikl) feladatokmegvalsthatak egy folyamaton bell


14/20

HW tmogats

Thread1

Thread2

ThreadM

Virtulis memria MMU-val Csak fizikai memria, MMU nlkl(pl. egyes begyazott OS-ek)


CPU CPU

Multiple AddressSpace OS

Single AddressSpace OS

Process

1

Process

2

Process

N

Thread1

Thread2

ThreadN

MMU


15/20

HW tmogats

Thread1

Thread2

ThreadM

Virtulis memria MMU-val Csak fizikai memria, MMU nlkl(pl. egyes begyazott OS-ek)


CPU CPU

Multiple AddressSpace OS

Single AddressSpace OS

Process

1

Process

2

Process

N

Thread1

Thread2

ThreadN

MMU

Nincs MMU vagy nem

hasznljuk


16/20

Coroutine s fiber (rost?)

Kooperatv multitasking

o Folyamaton vagy szlon bell.

OS tmogatssal vagy felhasznl megvalsts. Az OS szinten a coroutine-eket vagy fiber-eket tartalmazfolyamat vagy szl kerl temezsre


,

implementlnia (kooperatv temezs).

o Coroutine: programnyelvi szint elem

Haskell, JavaScript, Modula-2, Perl, Python, Ruby, etc.

o Fiber: rendszerszint eszkz

Win32 API (ConvertThreadToFiber and CreateFiber).

Symbian


17/20

Coroutine

Subroutine ltalnostsao Subroutine:

LIFO (Last In/called, First Out/returns). Egy belpsi pont, s tbb kilpsi pont (return/exit)

A vermet hasznlja a paramterek s a visszatrsi


.

o Coroutine: Az els belpsi pont azonos a subroutine-nal.

Utna viszont a legutols kilpsi pontra tr vissza!

tlps a yield to Coroutine_id utastssal lehet.

Nem hasznlhat vermet, hiszen az megtelne (ide-odalpked, igazbl nem tr vissza).


18/20

Coroutine plda, 1. hvsvar q := new queue

coroutine produce

loop while q is not full

create some new items

add the items to q

yield to consume


coroutine consume

loop while q is not empty

remove some items from q

use the items

yield to produce


19/20


20/20

Coroutine s fiber rtkelse

Kooperatv multitasking-gal megoldhat problmk

esetn.

Verem alap krnyezetben (pl. C/C++) nehz az

implementcija a coroutine-nak (fiber rendszerszint).

Egyes kooperatv egyttmkdst ignyl feladatok jl


.

Nem szksges osztozni az erforrsokon (kooperatv):

o Nem kellenek OS hvsok.

o Kisebb erforrs igny.

Az OS temezi egy szlban/folyamatban ket, vagyis

egyetlen vgrehajt egysget tudnak csak kihasznlni.

Slides 07 Task Implementation

Documents

Transcript of Slides 07 Task Implementation