Hệ điều hành chương 3 quá trình

Cây quá trình trong h th ng UNIX... • Quá trình cha đang thoát... • Remote Procedure Calls RPCs • Java’s Remote Method Invocation RMI... Giao ti p khách-ch 2Sockets tt.

Ch ng 3: Quá trình (Process)

̇ Khái ni m v quá trình

̇ nh th i cho quá trình

̇ Các thao tác trên quá trình

̇ Giao ti p liên quá trình

Khái ni m v quá trình (2)

Tr ng thái c a quá trình (Process state)

M t quá trình có th có m t trong các tr ng thái sau:

̇ new: quá trình đang đ c kh i t o.

̇ running: các ch th c a quá trình đang đ c th c thi.

̇ waiting: quá trình đang ch đ i m t s ki n nào đó xu t

hi n (hoàn thành xu t/nh p, ch đ i m t tín hi u).

̇ ready: quá trình đang đ i đ đ c s d ng CPU.

̇ terminated: quá trình đã k t thúc.

Khái ni m v quá trình (3)

L u đ tr ng thái c a quá trình

Khái ni m v quá trình (4)

Kh i đi u khi n quá trình (PCB - Process Control Block)

Là thông tin k t h p v i m i quá trình:

̇ Thông tin v chi phí

̇ Thông tin v tr ng thái nh p/xu t

Khái ni m v quá trình (6)

Chuy n ng c nh (Context Switch)

̇ Khi CPU chuy n sang m t quá trình khác, h th ng ph i l u l i

tr ng thái c a quá trình c và n p tr ng thái đã l u tr c đây

c a quá trình Tác v này g i là context switch.

̇ Th i gian cho context switch là m t phí t n – h th ng th c

hi n công vi c vô ích.

̇ Th i gian này ph thu c vào h tr c a ph n c ng:

• T c đ chuy n ph thu c vào t c đ b nh , s l ng thanh ghi

nh th i cho quá trình (2)

Hàng đ i s n sàng và nhi u hàng đ i thi t b

̇ B đ nh th i ng n k (Short-term scheduler/CPU scheduler) –

ch n ra quá trình s đ c th c thi k ti p và c p CPU cho nó.

̇ B đ nh th i trung k (Medium-term scheduling) – th c hi n hoán v (swapping) các quá trình ra/vào b nh / đ a do c nh tranh CPU, b nh

nh th i cho quá trình (4)

B đ nh th i trung k

Các thao tác trên quá trình (1)

T o quá trình

Quá trình cha t o ra quá trình con, đ n l t quá trình con này l i

t o ra nh ng quá trình khác, t o nên cây quá trình.

Cây quá trình

trong h th ng

UNIX

Các thao tác trên quá trình (2)

T o quá trình (tt)

̇ Chia s tài nguyên – có nhi u l a ch n:

• Quá trình cha và con chia s t t c tài nguyên

• Quá trình con chia s m t ph n tài nguyên c a quá trình cha

• Quá trình cha và con không chia s tài nguyên nào c

̇ D li u kh i t o:

• c chuy n theo t quá trình cha sang con

̇ Th c thi:

• Quá trình cha và con th c thi song song

• Quá trình cha đ i đ n khi quá trình con hoàn thành

̇ Không gian đ a ch :

• Quá trình con sao chép không gian đ a ch c a quá trình cha (cùng ch ng trình và d li u)

Các thao tác trên quá trình (3)

T o quá trình (tt)

̇ UNIX:

• fork – là l i g i h th ng dùng t o quá trình m i

• execlp – là l i g i h th ng đ c s d ng sau fork b i m t trong 2

quá trình đ thay th không gian đ a ch c a quá trình đã g i execlp

b ng m t quá trình m i

̇ Windows NT: h tr c hai mô hình

• Quá trình con sao chép t quá trình cha

• Quá trình cha xác đ nh tên c a m t ch ng trình cho h đi u hành

n p vào không gian đ a ch c a quá trình m i

Các thao tác trên quá trình (4)

Minh h a l nh fork trong UNIX

if (pid < 0) { /* error occurred */

fprintf(stderr, “Fork Failed”);

exit(-1);

} else if (pid ==0) { /* child process */

execlp(“/bin/ls”, “ls”, NULL);

{ else { /* parent process will wait for the child to complete */

wait(NULL);

printf(“Child complete”);

Các thao tác trên quá trình (5)

K t thúc quá trình

̇ Quá trình th c hi n câu l nh cu i cùng và yêu c u H H xóa nó

(dùng exit).

• Xu t d li u t quá trình con lên quá trình cha (dùng wait).

• Tài nguyên c a quá trình b thu h i l i b i h đi u hành

̇ Quá trình cha có th k t thúc s th c thi c a quá trình con

(dùng abort).

• Quá trình con đã v t quá s tài nguyên đ c c p

• Công vi c giao cho quá trình con nay không còn c n thi t n a

• Quá trình cha đang thoát

X H đi u hành không cho phép quá trình con ti n hành khi quá trình cha c a nó k t thúc.

X S k t thúc hàng lo t các quá trình con (cascading termination).

Các thao tác trên quá trình (6)

• Chia s thông tin

• Gia t ng t c đ tính toán (n u máy có nhi u CPU)

• Module hóa

• Ti n d ng

̇ Các bài toán h p tác quá trình: ng i s n xu t – ng i tiêu

th , b đ c – b ghi, …

Giao ti p liên quá trình (1)

(IPC – Interprocess Communication)

̇ IPC cung c p c ch cho phép giao ti p và đ ng b h at đ ng

c a các quá trình không chia s cùng không gian đ a ch (có th

n m trên các máy khác nhau).

• H u ích cho môi tr ng phân tán (ví d chat trên www)

̇ IPC dùng h th ng chuy n thông đi p (Message Passing System).

̇ H th ng chuy n thông đi p có th đ c đ nh ngh a theo nhi u cách.

Giao ti p liên quá trình (2)

H th ng chuy n thông đi p

̇ H th ng chuy n thông đi p cho phép các quá trình giao ti p

v i nhau mà không c n tham kh o đ n các bi n dùng chung.

̇ Cung c p ít nh t 2 thao tác (operation):

• send (message) – kích th c thông đi p c đ nh/bi n đ i

• receive(message)

̇ N u P và Q giao ti p v i nhau, chúng c n:

• Thi t l p n i k t giao ti p (communication link) gi a chúng;

• Trao đ i thông đi p thông qua send/receive

̇ Cài đ t n i k t giao ti p:

• Thu c tính v t lý: b nh chia s , bus ph n c ng, …

• Thu c tính lu n lý: giao ti p tr c hay gián ti p, đ i x ng hay

đ i x ng, b ng b n sao hay tham chi u, kích th c thông

Giao ti p liên quá trình (3)

Giao ti p tr c ti p

̇ Các quá trình ph i đ c đ t tên rõ ràng:

• Send (P, message) – g i thông đi p t i quá trình P

• Receive(Q, message) – nh n thông đi p t quá trình Q

• i x ng trong vi c đánh đ a ch : 2 quá trình ph i bi t tên nhau đ giao ti p;

• Thay đ i đ th c hi n tính b t đ i x ng trong đánh đ a ch :

X Send (P, message) – g i thông đi p t i quá trình P

Giao ti p liên quá trình (4)

Giao ti p gián ti p

̇ Các thông đi p đ c g i và nh n thông qua h p th (mailbox),

c ng đ c xem nh c ng (port)

• M i mailbox có m t đ nh danh (id) duy nh t;

• Các quá trình ch có th giao ti p n u chúng dùng chung mailbox

X Send (A, message) – g i thông đi p t i h p th A

X Receive(A, message) – nh n thông đi p t h p th A.

Giao ti p liên quá trình (5)

• Cho phép m t n i k t k t h p v i nhi u nh t 2 quá trình

• Cho phép ch 1 quá trình th c hi n thao tác nh n t i m t th i đi m

Giao ti p liên quá trình (6)

ng b hóa (Synchronization)

̇ Chuy n thông đi p có th ngh n ho c không ngh n (blocking/non-blocking).

̇ Ngh n đ c xem là đ ng b , không ngh n là không đ ng b

̇ Send và Receive có th là ngh n ho c không ngh n:

• Send ngh n: quá trình g i b ngh n đ n khi thông đi p đ c nh n

• Send không ngh n: quá trình g i g i thông đi p và ti p t c h at

Giao ti p liên quá trình (7)

• S c ch a gi i h n (Bounded capacity): chi u dài gi i h n n thông

đi p Quá trình g i ngh n khi hàng đ i b đ y

• S c ch a không gi i h n (Unbounded capacity): chi u dài không

gi i h n Quá trình g i không bao gi ngh n

Giao ti p khách-ch (1)

(Client-server communication)

̇ c dùng đ truy c p d li u trên các server.

̇ Các ph ng pháp shared memory và message passing c ng

có th đ c dùng cho giao ti p khách-ch

̇ Ba ph ng pháp khác th ng dùng cho giao ti p d ng này:

• Sockets

• Remote Procedure Calls (RPCs)

• Java’s Remote Method Invocation (RMI)

Giao ti p khách-ch (1)

Sockets

̇ M t socket đ c đ nh ngh a nh m t đi m đ u cu i cho giao

ti p (endpoint for communication)

• M t c p quá trình giao ti p qua m ng dùng m t c p socket – m t cho m i quá trình

Giao ti p khách-ch (2)

Sockets (tt)

Giao ti p khách-ch (3)

Remote procedure Call (RPC)

̇ RPC tr u t ng hóa các l i g i th t c (procedure calls) gi a các quá trình trên h th ng m ng

• Nó cho phép m t client g i m t th t c trên m t máy xa nh nó

g i m t th t c c c b

• Message trao đ i trong giao ti p RPC đ c s p x p có c u trúc

và đ c chuy n đ n m t RPC daemon l ng nghe trên m t c ng

t i máy xa

̇ Stub: đ i di n phía client cho m t th t c th c trên server

• Khi client g i m t th tuc xa, h th ng RPC s g i stub t ng

ng, chuy n cho nó các tham s đ c cung c p t i th tuc xa

• Stub này s đ nh v c ng trên server và s p x p các tham s theo

m t đ nh dang (đóng gói) và g i nó đi b ng message passing

̇ M t stub t ng t trên server nh n message này, m gói các

Giao ti p khách-ch (4)

Remote procedure Call (tt)

Th c thi

c a RPC

Giao ti p khách-ch (5)

Remote Method Invocation (RMI)

̇ RMI là m t c ch Java t ng t RPC

̇ RMI cho phép m t ch ng trình Java trên m t máy g i th c

hi n m t method trên m t remote object

cho remote object

trên phía client

̇ Skeleton đ i di n

cho remote object

phía server