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Resumo do Primeiro Estágio |
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Processos são estrutura de dados que representam instâncias de programas em execução e o seu contexto. O contexto é formado por valores de variáveis, valores de registradores (Incluindo o Program Counter e o Stack Pointer) e os recursos utilizados (arquivos abertos, processos relacionados ...).
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Multiprogramação (ou time-sharing) é o chaveamento entre a execução de vários processos criando a ilusão de uma execução em paralelo.
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Troca de contexto é quando um processo é retirado de execução para que outro seja executado.
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Todos os processos instanciados são filhos de um processo pai e existe um processo que é inicializado ao realizar o carregamento do Sistema Operacional. No linux, esse processo é chamado de systemd.
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Um PID é um identificador único para um processo.
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Na família de SO UNIX existe uma operação chamada fork. Essa operação clona o processo em dois. O resultado do fork no filho retorna 0 e no pai retorna o PID do filho.
- Existem três principais estados para um processo: Bloqueado, Rodando e Pronto para Rodar.
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Escalonador é responsável por realizar a troca de contexto entre os processos em execução.
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Interrupções são sinais produzidos por hardware para interromper uma execução de um processo. Existem diversos tipos de interrupções, mas uma interrupção importante é a interrupção por relógio. Ela ajuda o escalonador a realizar a troca de contexto.
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Para guardar as informações dos processos, é necessário existir uma tabela de processos gerenciada pelo SO.
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É possível utilizar diversas técnicas para comunicação entre processos, contudo é necessário ter cuidado com as regiões de memória compartilhada, pois elas podem levar a diversos problemas:
- Condição de Corrida: dois ou mais processos estão tentando acessar uma área da memória e o resultado depende da ordem de execuçao dos processos.
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Exclusão mútua de execução é a propriedade esperada em processos para que só um execute um trecho de código por vez.
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Região Crítica é a área do código em que a manipulação de um dado compartilhado pode gerar condição de corrida entre processos.
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Existem dois tipos de algoritmos de exclusão mútua: exclusão mútua com espera ocupada e com bloqueio e desbloqueio
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Para realizar essa exclusão mútua, é necessária que o SO bloquei as interrupções de relógio para que o processo não saia de processamento até sair da região crítica.
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Problema da abordagem é que não é boa prática dar essa liberdade ao usuário, pois ele pode tomar conta do processamento e não devolver para outros processos.
Necessita de Conteúdo sobre os algoritmos utilizados para realizar a espera ocupada
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Espera ocupada gasta muito tempo de processador. A solução é bloquear um processo quando ele tentar entrar numa região crítica e só acorda-lo quando ele puder acessa-la.
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Dois comandos importantes:
sleep()ewakeup(pid) -
Problema da abordagem é que as operações de teste e de sleep não são atômicas em um computador, isso pode fazer que o teste execute e seja trocado o contexto, abrindo brecha para o aparecimento de Deadlock.
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Deadlock é uma situação de travamento da execução de dois ou mais processos em que um fica esperando que o outro o acorde de forma que nenhum consiga ser acordado nem acordar o outro.
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Semáforo é um contado de wakeups.
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Mecanismo alternativo a sincronização de processos e exclusão mútua na região crítica, usando recursos implementados pelo SO
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Contêm duas operações principais down(sem) e up(sem)
down(sem){
if (sem == 0) sleep();
sem--;
} up(sem){
sem++;
if (sem == 1)
wakeup(processo_dormindo_em_sem);
}-
É importante que não haja interrupção entre o teste e a ação. Por isso, existem comandos chamados de TSL (test and set lock) para realizar o teste e a modificação de um registrador em um só comando.
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Sempre que quero implementar exclusão mútua na região crítica o valor do semáforo é sempre 1, pois é o número de processos que você quer que esteja na região crítica. Ele é iniciado com 1 pra afirmar que a região crítica está disponível e são feitas operações de up(incremento) e down(decremento) sobre o mesmo.
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Monitores são mecanismos de alto nível cujo objetivo principal é garantir a exclusão mútua de execução.
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Escalonamento a curto prazo é o escalonamento voltado para organização do processo na CPU.
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Escalonamento a médio prazo é o escalonamento voltado para organização do processo na memória.
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Algoritmo de escalonamento é o algoritmo que realiza a lógica para alternar os processos em execução.
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Para realizar o escalonamento, é necessário que um relógio lance periodicamente interrupções para que o SO consiga interromper aquele processo e colocar outro em execução.
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Esse tipo de escalonamento em que o processo é interrompido é conhecido como escalonamento preemptivo.
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Uma implementação não preemptiva é a Fist-Come, first-served. Ela não habilita a interrupção por relógio e um processo é mantido em execução até que terminem ou sejam bloqueados. É implementado em cima de uma fila de processos.
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Uma implementação preemptiva é o Round-robin. Ele também funciona em uma fila, mas as interrupções de relógios fazem possível que um processo(p1) execute parcialmente e ao final da sua fatia de tempo seja possível salvar seu estado para que outro processo(p2) rode, e, posteriormente o ele(p1) consiga prosseguir com sua execução.
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Executar um fork para rodar o mesmo código gera uma quantidade de dados replicados e recursos duplicados.
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Para solucionar esse problema, é criado o conceito de processos leves ou threads.
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Compartilhar recursos entre linhas de execução; ter seu próprio fluxo de controle; morre se o processo que os contém morrer.
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Threads NÃO compartilham: seu PC, seu ponteiro de pilha, seu registrador, seus sinais pendentes e bloqueados, seus próprios dados e suas propriedades de escalonamento;
