Aufbau eines historischen UNIX-Betriebssystems

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1 Aufbau eines historischen UNIX-Betriebssystems Process Management Rebecca Cramer / 29

2 Inhalt Warum Prozessmanagement? Prozesswechsel und Prioritäten Interrupts Swapping Grundlagen p stat und p flag Assemblerfunktionen Variablen Source Code 2 / 29

3 Warum Prozessmanagement? CPU-Zuteilung Prozess 4 Prozess 3 Prozess 2 Prozess 1 Zeit 4 / 29

4 Warum Prozessmanagement? CPU-Zuteilung Prozess 4 Prozess 3 Prozess 2 Prozess 1 Zeit 5 / 29

5 Warum Prozessmanagement? CPU-Zuteilung Prozess 4 Prozess 3 Prozess 2 Prozess 1 Zeit 6 / 29

6 Warum Prozessmanagement? CPU-Zuteilung Prozess 4 Prozess 3 Prozess 2 Prozess 1 Zeit 7 / 29

7 Warum Prozessmanagement? CPU-Zuteilung Prozess 4 Prozess 3 Prozess 2 Prozess 1 Zeit 8 / 29

8 Warum Prozessmanagement? CPU-Zuteilung Prozess 4 Prozess 3 Prozess 2 Prozess 1 Zeit 9 / 29

9 Warum Prozessmanagement? Pseudoparallelität Prozesse konkurrieren um Ressourcen 10 / 29

10 Prozesswechsel aktive Prozesse können sich selbst suspendieren wenn ein Prozess nicht weiterarbeiten kann, ruft er sleep(chan) auf Kernel Prozesse können swtch aufrufen, wenn sie fertig sind swtch sucht den Prozess mit höchster Priorität (=kleinste Zahl in p->pri) Prioritäten werden regelmäßig neu berechnet 11 / 29

11 Prozesspriorität Priorität = min {127, (time used + PUSER + p nice)} time used: summierte genutzte Prozessorzeit seit dem letzten Swap-In in 1 3 s PUSER: 100 p nice: Nice-Level 12 / 29

12 Interrupts rufen nicht direkt swtch auf können Prozesse aufwecken werden in Kapitel 9 näher behandelt 13 / 29

13 Swapping Auf die Festplatte ausgelagerte Prozesse sind nicht erreichbar und nicht ausführbar Prozess 0 arbeitet als Scheduler und als Swapper wird nie ausgelagert wird nie fertig (idle) 14 / 29

14 Jobs kein Konzept von jobs wie in anderen Batchsystemen Prozesse können fork aufrufen und neue Prozesse erzeugen Job Prozess 1 fork Kindprozess Prozess 2 Batch Fork 15 / 29

15 Prozessmerkmale p stat: SRUN: SWAIT: SSLEEP: p flag: SLOAD: SSWAP: Prozess ist lauffähig Prozess schläft, kann aber Signale empfangen Prozess schläft Prozess liegt im Hauptspeicher Prozess wird/wurde geswapt 17 / 29

16 Übersicht per-process -Daten kernel Stack user-struktur user-struktur u rsav[2] u qsav[2] u ssav[2] u procp u uisa[16] u uisd[16] u tsize u dsize u ssize proc-struktur p stat p flag p addr p size p pri p pid p ppid p sig p uid p ttyp p wchan p textp text-segment Hauptspeicher data-segment 18 / 29

17 Assemblerfunktionen Zur Erinnerung: r5: Frame Pointer, r6: Stack Pointer, r7: Program Counter savu: Speichert r5 und r6 im übergebenen Array retu: Schreibt user-struktur der übergebenen Prozessadresse auf Kernel Seite 7 und r5 und r6 von u.u rsav in die Register aretu: Schreibt r5 und r6 aus dem übergebenen Array in die Register splx: Setzt die aktuelle Priorität der CPU auf X (0: alle Interrupts erlaubt, 7: keine Interrupts erlaubt) 19 / 29

18 Globale Variablen proc: curpri: runrun: runin, runout: PS: Array mit allen Prozessstrukturen Priorität des aktuell laufenden Prozesses Anzahl an Prozessen mit höherer Priorität als curpri Für den Swapper zum Warten, ob etwas umgelagert werden soll Adresse des Prozessorstatuswortes 20 / 29

19 swtch Sucht Prozess mit kleinster Priorität (= wichtigsten Prozess) Wenn es keinen gibt: idle() und nochmal versuchen Wenn der Prozess gerade erst eingelagert wurde, werden r5 und r6 aus u.u ssav geladen 22 / 29

20 setpri Berechnet die Priorität eines übergebenen Prozesses neu zählt runrun hoch, wenn Prozess wichtiger als der aktuelle 23 / 29

21 sleep Setzt Grund für Schlafen Setzt Priorität, mit der Prozess danach laufen soll Setzt Status auf SSLEEP oder SWAIT 24 / 29

22 wakeup und setrun wakeup weckt alle Prozesse, deren Schlafgrund der übergebene ist setrun setzt für den jeweiligen Prozess den Schlafgrund zurück zählt ggf. runrun hoch weckt ggf. scheduler 25 / 29

23 expand user-stack user-stack statische Daten Programmtext statische Daten Programmtext 26 / 29

24 expand Hauptspeicher:... A B... Schrumpfen:... A B... Wachsen:... B A... Prozess C kommt:... C B A / 29

25 expand Ändert Speichergröße für Prozesse Wird mehr Platz benötigt, wird der Prozess umkopiert Gibt es nicht mehr genug Platz im Hauptspeicher, wird der Prozess ausgelagert 28 / 29

26 Fragen? Fragen? People might be interested in more of the context of the famous you are not expected to understand this comment. (...) It was made somewhat in the spirit of this won t be on the exam, not as a contemptuous challenge. Nevertheless, people did find it necessary to understand it, and the comment was too flippant. And of course, the real joke was that we did not understand what what was really happening either Dennis Ritchie, / 29

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