hledat
Rozdíly
Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.
| Obě strany předchozí revize Předchozí verze Následující verze | Předchozí verze | ||
|
mgr-szz:in-pos:1-pos [2019/06/06 11:06] lachmanfrantisek Virtualizace paměti |
mgr-szz:in-pos:1-pos [2020/04/12 16:56] (aktuální) |
||
|---|---|---|---|
| Řádek 53: | Řádek 53: | ||
| * příklad: MACH | * příklad: MACH | ||
| * ➕ snadná přenositelnost OS, jádro je malé | * ➕ snadná přenositelnost OS, jádro je malé | ||
| - | * ➕ vyšší spolehlivost (moduly mají jasné API a jsou snadněji | + | * ➕ vyšší spolehlivost (moduly mají jasné API a jsou snadněji testovatelné) |
| - | testovatelné) | + | |
| * ➕ vyšší bezpečnost (méně kódu OS běží v režimu jádra) | * ➕ vyšší bezpečnost (méně kódu OS běží v režimu jádra) | ||
| * ➕ flexibilita (jednodušší modifikace, přidání, odebrání modulů) | * ➕ flexibilita (jednodušší modifikace, přidání, odebrání modulů) | ||
| Řádek 95: | Řádek 94: | ||
| * OS spravuje zdroje přidělováním procesům podle zvolené politiky (priorita, vzájemná výlučnost, zabraňuje uváznutí). | * OS spravuje zdroje přidělováním procesům podle zvolené politiky (priorita, vzájemná výlučnost, zabraňuje uváznutí). | ||
| * OS podporuje tvorbu procesu a jejich komunikaci. | * OS podporuje tvorbu procesu a jejich komunikaci. | ||
| - | * OS s multiprogramováním <color red> multiprogramování = multitasking</color> | + | * OS s multiprogramováním (<color red>multiprogramování = multitasking</color>) |
| Řádek 245: | Řádek 244: | ||
| * Toto je úkol dlouhodobého (strategického) plánovače | * Toto je úkol dlouhodobého (strategického) plánovače | ||
| * Vybírá který proces lze zařadit mezi připravené procesy. | * Vybírá který proces lze zařadit mezi připravené procesy. | ||
| + | * Řeší přechod ze stavu ''nový'' do stavu ''připravený''. | ||
| * Plánovač je spouštěn je relativně málo často. | * Plánovač je spouštěn je relativně málo často. | ||
| * Typicky při ukončení jednoho procesu rozhodne, kterou úlohu dále vybrat k zavedení do paměti a spuštění. | * Typicky při ukončení jednoho procesu rozhodne, kterou úlohu dále vybrat k zavedení do paměti a spuštění. | ||
| * Nemusí být super rychlý. | * Nemusí být super rychlý. | ||
| * Určuje stupeň multiprogramování. | * Určuje stupeň multiprogramování. | ||
| + | * Nemusí být ve všech systémech přítomen. | ||
| === Krátkodobý plánovač === | === Krátkodobý plánovač === | ||
| Řádek 370: | Řádek 371: | ||
| </box> | </box> | ||
| - | ===== Synchronizace procesů ===== | + | ===== Komunikace a synchronizace procesů ===== |
| Synchronizace běhu procesů = "Jeden proces čeká na událost z druhého procesu." | Synchronizace běhu procesů = "Jeden proces čeká na událost z druhého procesu." | ||
| Řádek 377: | Řádek 378: | ||
| Se souběžně běžícími procesy se můžeme setkat buď v přímo paralelním prostředí, kde je jedna paměť sdílena více procesy, nebo v prostředí distribuovaném, kde má každý proces vlastní lokální paměť. Hlavním problémem výskytu souběžných procesů je sdílení prostředků (paměť, zařízení, soubory, atd.) Tento problém se vyskytuje dokonce i v mnohouživatelských OS, kdy se např. řeší sdílení paměti mezi hlavní linií výpočtu v jádře a obslužnou rutinou přerušení při I/O operaci. Především při sdíleném přístupu do paměti nebo do souboru mohou vznikat neočekávané problémy – časové závislé chyby. | Se souběžně běžícími procesy se můžeme setkat buď v přímo paralelním prostředí, kde je jedna paměť sdílena více procesy, nebo v prostředí distribuovaném, kde má každý proces vlastní lokální paměť. Hlavním problémem výskytu souběžných procesů je sdílení prostředků (paměť, zařízení, soubory, atd.) Tento problém se vyskytuje dokonce i v mnohouživatelských OS, kdy se např. řeší sdílení paměti mezi hlavní linií výpočtu v jádře a obslužnou rutinou přerušení při I/O operaci. Především při sdíleném přístupu do paměti nebo do souboru mohou vznikat neočekávané problémy – časové závislé chyby. | ||
| </note> | </note> | ||
| + | |||
| Řádek 382: | Řádek 384: | ||
| * **Komunikaci mezi procesy** | * **Komunikaci mezi procesy** | ||
| - | * komunikace – způsob synchronizace, koordinace různých aktivit | + | * zasílání zpráv |
| - | * může dojít k uváznutí (každý proces čeká na zprávu od nějakého jiného procesu) | + | * synchronizace |
| - | * může dojít ke stárnutí (dva procesy si opakovaně posílají zprávy zatímco třetí proces čeká na zprávu nekonečně dlouho) | + | * sdílená paměť |
| + | * vzdálené volání procedur (RPC) | ||
| * **Sdílení prostředků** | * **Sdílení prostředků** | ||
| Řádek 392: | Řádek 395: | ||
| * operace čtení mohou být realizovány souběžně | * operace čtení mohou být realizovány souběžně | ||
| * pro zabezpečení integrity dat se používají kritické sekce | * pro zabezpečení integrity dat se používají kritické sekce | ||
| + | |||
| + | |||
| + | |||
| + | Komunikace – způsob synchronizace, koordinace různých aktivit | ||
| + | * může dojít k uváznutí (každý proces čeká na zprávu od nějakého jiného procesu) | ||
| + | * může dojít ke stárnutí (dva procesy si opakovaně posílají zprávy zatímco třetí proces čeká na zprávu nekonečně dlouho) | ||
| + | |||
| Řádek 504: | Řádek 514: | ||
| * zamezujeme současné platnosti všech nutných podmínek | * zamezujeme současné platnosti všech nutných podmínek | ||
| * prostředek se nepřidělí, pokud by hrozilo uváznutí (hrozí stárnutí) | * prostředek se nepřidělí, pokud by hrozilo uváznutí (hrozí stárnutí) | ||
| - | |||
| <box 95% round blue|Bankéřův algoritmus > | <box 95% round blue|Bankéřův algoritmus > | ||
| Řádek 561: | Řádek 570: | ||
| * postupně předbíhat uváznuté procesy | * postupně předbíhat uváznuté procesy | ||
| * zamezit současné platnosti nutných podmínek | * zamezit současné platnosti nutných podmínek | ||
| + | |||
| + | |||
| + | <box 90% blue|Resource-Allocation Graph, RAG> | ||
| + | * množina uzlů (procesy ⚫, zdroje ⬛) | ||
| + | * hrany | ||
| + | * požadavků (proces -> zdroj) | ||
| + | * přidělení (zdroj -> proces) | ||
| + | * zdroje mohou mít více instancí | ||
| + | |||
| + | Jestliže se v RAG nevyskytuje cyklus: | ||
| + | * => k uváznutí nedošlo | ||
| + | Jestliže se v RAG vyskytuje cyklus: | ||
| + | * existuje pouze jedna instance daného typu => k uváznutí došlo | ||
| + | * existuje více instancí daného typu => k uváznutí může dojít | ||
| + | </box> | ||
| + | |||
| + | |||
| + | <box 90% blue|Wait-for-Graph, WFG> | ||
| + | * vztahy pouze mezi procesy | ||
| + | * hrana = proces čeká na uvolnění zdroje druhým procesem | ||
| + | |||
| + | * Systém uvázl, pokud je v grafu cyklus. | ||
| + | </box> | ||
| Řádek 753: | Řádek 785: | ||
| + | * HW pro I/O je značně rozmanitý | ||
| + | * Existují však určité běžně používané prvky: | ||
| + | * port | ||
| + | * sběrnice (bus) | ||
| + | * řadič (host adapter, controller) | ||
| + | |||
| + | * I/O zařízení jsou řízeny I/O instrukcemi (IN, OUT) | ||
| + | |||
| + | * Adresy I/O zařízení | ||
| + | * uváděné přímo v I/O instrukcích (např. IN AL, DX : DX port, AL získaný bajt) | ||
| + | * I/O se mapuje na přístup k paměti (např. grafická karta, videopaměť) | ||
| + | |||
| + | ==== Základní způsoby ovládání I/O ==== | ||
| + | |||
| + | === Polling, programované I/O operace === | ||
| + | |||
| + | * aktivní čekání na konec operace | ||
| + | * opakovaně se ptám na stav zařízení | ||
| + | * připraven | ||
| + | * pracuje | ||
| + | * chyba | ||
| + | |||
| + | |||
| + | === Přerušení === | ||
| + | |||
| + | * zahájení I/O pomocí I/O příkazu | ||
| + | * paralelní běh I/O s během procesoru | ||
| + | * I/O modul oznamuje přerušením konec přenosu | ||
| + | |||
| + | * Přerušení obsluhuje ovladač přerušení (kód OS) | ||
| + | * Maskováním lze některá přerušení ignorovat nebo oddálit jejich obsluhu | ||
| + | * Patřičný ovladač přerušení se vybírá přerušovacím vektorem | ||
| + | * některá přerušení nelze maskovat | ||
| + | * přerušení mohou být uspořádána podle priorit | ||
| + | * Přerušení se používá i pro řešení výjimek (nejsou asynchronní) | ||
| + | |||
| + | |||
| + | === DMA === | ||
| + | |||
| + | * kopírování bloků mezi pamětí a I/O zařízením na principu kradení cyklů paměti | ||
| + | * přerušení po přenosu bloku (indikace konce) | ||
| + | |||
| + | * nahrazuje programovaný I/O při velkých přesunech dat | ||
| + | * vyžaduje speciální DMA řadič | ||
| + | * při přenosu dat se obchází procesor, přístup do paměti | ||
| + | * zajišťuje přímo DMA řadič | ||
| + | * procesor a DMA soutěží o přístup k paměti | ||
| + | |||
| + | ==== Aplikační rozhraní I/O ==== | ||
| + | |||
| + | * Jádro OS se snaží skrýt rozdíly mezi I/O zařízeními a programátorům poskytuje jednotné rozhraní. | ||
| + | * Dále vrstva ovladačů ukrývá rozdílnost chování I/O řadičů i před některými částmi jádra | ||
| + | |||
| + | * Některé vlastnosti I/O zařízení | ||
| + | * mód přenosu dat: znakové (terminál) / blokové (disk) | ||
| + | * způsob přístupu: sekvenční (modem) / přímý (disk) | ||
| + | * sdílené/dedikované: klávesnice / páska | ||
| + | * rychlost přenosu: vystavení, přenos, ... | ||
| + | * read-write, read only, write only | ||
| + | |||
| + | |||
| + | ==== Síťová zařízení ==== | ||
| + | |||
| + | * Přístup k nim se značně liší jak od znakových, tak od blokových zařízení | ||
| + | * proto mívají samostatné rozhraní OS | ||
| + | * Unix i Windows obsahující rozhraní nazývané „sockets“ | ||
| + | * separují síťové protokoly od síťových operací | ||
| + | * přístup jako k souborům (včetně funkce select) | ||
| + | * Existuje celá řada přístupů k síťovým službám | ||
| + | * Pipes (roury), FIFOs, streams, queues, mailboxes | ||
| + | |||
| + | |||
| + | ==== Blokující a neblokující I/O ==== | ||
| + | |||
| + | * Blokující | ||
| + | * z hlediska procesu synchronní | ||
| + | * proces čeká na ukončení I/O | ||
| + | * snadné použití (programovaní), snadné porozumění (po provedení operace je hotovo to co jsem požadoval) | ||
| + | * někdy však není dostačující (z důvodu efektivity) | ||
| + | |||
| + | * Neblokující | ||
| + | * řízení se procesu vrací co nejdříve po zadání požadavku | ||
| + | * vhodné pro uživatelské rozhraní, bufferovaný I/O | ||
| + | * bývá implementováno pomocí vláken | ||
| + | * okamžitě vrací počet načtených či zapsaných znaků | ||
| + | |||
| + | * Asynchronní | ||
| + | * proces běží souběžně s I/O | ||
| + | * konec I/O je procesu hlášen signály | ||
| + | * obtížné na programovaní, složité používání, ale v případě vhodně promyšleného programu velice efektivní | ||
| + | |||
| + | ==== I/O subsystém v jádře ==== | ||
| + | |||
| + | * Plánování | ||
| + | * některé I/O operace požadují řazení do front na zařízení | ||
| + | * některé OS se snaží o „spravedlnost“ | ||
| + | |||
| + | * Vyrovnání (vyrovnávací paměti), buffering | ||
| + | * ukládání dat v paměti v době přenosu k/ze zařízení | ||
| + | * řeší rozdílnost rychlosti | ||
| + | * řeší rozdílnost velikosti datových jednotek | ||
| + | |||
| + | * Caching | ||
| + | * rychlá paměť udržuje kopii dat | ||
| + | * vždy pouze kopii | ||
| + | * caching je klíčem k dosažení vysokého výkonu | ||
| + | |||
| + | * Spooling | ||
| + | * udržování fronty dat určených k výpis na zařízení | ||
| + | * pokud zařízení může vyřizovat požadavky pouze sekvenčně | ||
| + | * typicky tiskárna | ||
| + | |||
| + | * Rezervace zařízení | ||
| + | * exkluzivita přístupu k zařízení pro proces | ||
| + | * rezervace / uvolnění – volání systému | ||
| + | * pozor na uváznutí (deadlock) | ||
| + | |||
| + | * Chybové řízení | ||
| + | * Vzpamatování se po poruše při chybě čtení z disku, zjištění nedostupnosti zařízení, po náhodné chybě zápisu, ... | ||
| + | * Volání požadující I/O operaci získá číslo chyby | ||
| + | * typicky záporná hodnota | ||
| + | * Udržuje se záznam o chybách v systému | ||
| + | * pro následné analýzy | ||
| + | * syslog, events (viewer), ... | ||
| Řádek 767: | Řádek 923: | ||
| * 09 Uváznutí | * 09 Uváznutí | ||
| * 10 Správa paměti | * 10 Správa paměti | ||
| + | * 11 Virtuální paměť | ||
| + | * 12 I/O systém | ||
