Planista

Planista



Pytaniem, pozostawionym dotychczas bez odpowiedzi, jest: „Który proces będzie wykonywany jako następny?”, „W kontekst którego z procesów gotowych nastąpi przełączenie kontekstu?”. Wybór ten jest zadaniem planisty krótkoterminowego (ang. scheduler).

Ogólnym zadaniem planistów (programów szeregujących) jest wybieranie procesów z pewnego zbioru tak, aby dążyć do optymalizacji przetwarzania w systemie. Kryteria optymalizacji mogą być jednak bardzo zróżnicowane.

W kontekście optymalizacji wykorzystania zasobów mówi się o równoważeniu obciążenia systemu, czyli ogólnie procesora i urządzeń zewnętrznych. Zrównoważenie takie umożliwia osiągnięcie odpowiedniego poziomu wykorzystania zasobów systemu. W przeciwnym razie w systemie może powstać wąskie gardło, którym będzie procesor lub urządzenie zewnętrzne. O procesach, które wykorzystują głównie procesor (np. związane są z realizacją dużej liczby obliczeń) mówi się, że są ograniczone procesorem. Procesy, które większość czasu w systemie spędzają w oczekiwaniu na realizację operacji wejścia-wyjścia, określane są jako ograniczone wejściem-wyjściem (np. edytor tekstu). Wybór procesów tylko z jednej z tych grup może spowodować powstanie wąskiego gardła na intensywnie wykorzystywanym zasobie i tym samym zmniejszyć wykorzystania pozostałych zasobów. W systemach interaktywnych istotny jest tzw. czas odpowiedzi. Zbyt długi czas odpowiedzi grozi zniecierpliwieniem użytkowników i ich irracjonalnym zachowaniem.

W różnego typu systemach rola poszczególnych planistów może być większa lub mniejsza. W systemach interaktywnych zmniejsza się (lub zupełnie znika) rola planisty długoterminowego, a rośnie rola planisty krótkoterminowego. W systemach wsadowych jest dokładnie odwrotnie.

Cykl zmian stanów procesu z uwzględnieniem wymiany


slajd 17

Z analizy przełączania kontekstu wynikało, że proces oddaje procesor, w związku z tym stan procesora należy zapisać w bloku kontrolnym. Wymiana procesów w pamięci oznacza usunięcie z pamięci jednego procesu, żeby zasób pamięci oddać innemu procesowi. Umożliwienie wznowienia przetwarzania uwarunkowane jest zapisaniem zwolnionych obszarów pamięci w celu późniejszego odtworzenia. Zapis wykonywany jest na dysku w specjalnie do tego przygotowanym obszarze lub pliku, zwanym obszarem (plikiem) wymiany. Z pamięci usuwany jest najczęściej jakiś proces oczekujący, ale możliwe jest też usunięcie procesu gotowego. Dla odróżnienia stanów procesu w pamięci od stanów na urządzeniu wymiany, proces w pamięci określany będzie jako aktywny , a proces na urządzeniu wymiany jako zawieszony.

W grafie zmian stanów procesu, oprócz stanów wynikających z wymiany uwzględniono role planistów. Decyzję o przyjęciu nowego procesu do systemu podejmuje planista długoterminowy (PD). Przejście ze stanu gotowy do wykonywany wynika z decyzji planisty krótkoterminowego (PK). Planista średnioterminowy (PS) odpowiada natomiast za wymianę, czyli decyduje o tym, które procesu usunąć z pamięci, a które ponownie załadować. Uwzględniając wymianę, można powiedzieć, że pamięć jest zasobem wywłaszczalnym. W przypadku braku wymiany, odebranie procesowi pamięci oznaczałoby jego usunięcie — pamięć byłaby więc zasobem niewywłaszczalnym.

Obsługa procesów


Elementarne operacje na procesach obejmują: tworzenie, usuwanie, zmianę stanu, zmianę priorytetu. Nie wszystkie operacje na procesach są dostępne dla aplikacji.

Dostępne są operacje tworzenia i usuwania. Proces jest tworzony przez inny proces, w wyniku czego tworzą się zależności przodek-potomek pomiędzy procesami. W systemach uniksopodobnych, zgodnie ze standardem POSIX, do tworzenia służy funkcja fork, która w Linuksie implementowana jest za pomocą bardziej ogólnej funkcji clone. W systemach Windows 2000/XP wykorzystywana do tego celu jest jedna z funkcji: CreateProcess, CreateProcessAsUser, CreateProcessWithLogonW lub (w najnowszych wersjach) CreateProcessWithTokenW.

Usunięcie procesu jest skutkiem zakończenia wykonywania programu, albo wynika z interwencji zewnętrznej. W systemach zgodnych z POSIX proces informuje system o swoim zakończeniu, wywołując funkcję exit lub abort. Do usuwania procesu przez inny proces, albo przez jądro systemu operacyjnego wykorzystywana jest funkcja kill. W systemach Windows 2000/XP dostępne są 2 funkcje: ExitProcess, TerminateProcess.

W interfejsie aplikacji nie ma funkcji umożliwiających swobodną zmianę stanu procesu. Operacje zawieszania i aktywacji (związane z wymianą) są dostępne wewnątrz zarządcy procesów. Mogą być natomiast udostępnione funkcje wstrzymania i wznawiania procesów. Ich skutkiem jest przejście odpowiednio w stan oczekiwania i gotowości. Zdarzeniem oczekiwanym po wstrzymaniu jest wywołanie funkcji wznowienia. W systemach zgodnych ze standardem POSIX efekt ten można uzyskać przez użycie funkcji kill, przekazując odpowiednie sygnały. W systemach Windows tego typu funkcje dostępne są dla wątków.

Nie zawsze też możliwa jest swobodna zmiana priorytetu. Funkcja nice w systemach standardu POSIX zmienia np. tylko pewną składową priorytetu procesu, podczas gdy właściwa wartość priorytetu zależy od kilku innych czynników. Zostanie to omówiony przy okazji szeregowania procesów.

Elementarne operacje na zasobach


Elementarne operacje na zasobach nie muszą być bezpośrednio dostępne dla aplikacji. Tworzenie lub usuwanie deskryptora jest wewnętrzną sprawą zarządcy. Realizacja przydziału jednostki zasobu jest skutkiem żądania ze strony procesu, ale bardzo często jest pośrednim skutkiem innych operacji (np. tworzenia procesu). Odzyskiwanie jednostek jest najczęściej skutkiem zakończeniu procesu.