Processos

Processos

1. Possui entrada, saída, contexto e um estado. Programa em Execução

2. Pronto. Em espera. Em execução. Encerrado

3. Escalonador

   • Ambiente
     • Interativo
       • Preemptivos
         • Garantido
           • 1/n - Difícil
         • Loteria
           • Ticket é sorteado
         • SJF
         • Múltiplas Filas
           • Filas com diferentes prioridades
         • Prioridade
         • Fair Share
           • Cada usuário recebe um tempo para todos os seus processos
         • Round - Robin
           • Trade-off do Quantum
         • Múltiplas Filas com Realimentação
           • Windows/Linux - Prioridade para I/O por ser pequeno
       • Escalonamento em dois níveis: Memória e CPU
     • Batch
       • Não ou Preemptivo com quantum alto
         • Três níveis
           • Escalona: Admissão, Memória, CPU
             • Processos com menor tempo de acesso à CPU e maior  tempo de interação com dispositivos de E/S primeiro
         • FIFO
           • Não Preemptivo. Fácil. Ruim em caso de processos grandes.
         • SJF
           • Não preemptivo. Redução do turnround
         • Shortest remaining time next (SRTN)
           • SJF Preemptivo. Starvation em processos pequenos
     • Tempo Real
       • Hard/Soft
       • Eventos Periódicos ou Aperiódicos
       • Algoritmos estáticos ou dinâmicos
   • Processo que cuida da troca de contexto. Nível 0.
     • Overhear salvar BCP
   • Utiliza Hw e Sw

4. Threads

   • Usuário
     • Vantagens: mais rápido, escalonamento próprio, menos chamas ao kernel
     • Desvantagens: Processo inteiro é bloqueado se uma Thread realiza uma chamada bloqueante (PageFault). Escalonamento dentro do processo é complicado
     • Criação e escalonamento sem conhecimento do Kernel
     • Tabela de Thread por processo - Run Time System
   • Kernel
     • Vantagens: Processo inteiro não é bloqueado, apenas a thread (Page Fault)
     • Desvantagens: Gerenciamento mais caro.
     • Criação e escalonamento feito em Kernel
   • Utilização o mesmo espaço de enderaçamento de um processo
   • Pilhas de execução por threads
   • Fáceis de gerenciar, mais leves, mais paralelismo, aplicações interativas(Servidor Web)
   • Modelos 1:1, 1:M, M:N
   • Separa os recursos da execução

5. Memória do processo: stack, heap, data, code

6. Espaço de endereçamento, Lista de alocação, Conjunto de Registradores

7. Comunicação/Sincronização de Processos

   • Race Conditions
     • Exclusão Mútua
       • 4 Condições
         • Seção crítica não pode executada simultaneamente
         • Não considerar velocidade da execução dos processadores
         • Um processo que não está na região crítica não pode bloquear outro
         • Nenhum processo deve esperar infinitamente para ter acesso a seção crítica
       • Soluções
         • Espera Ocupada
           • Processo fica esperando, desperdício de processador.
           • Desabilitar Interrupções
             • Processos desabilitam a interrupções do escalonador
             • Processo pode não habilitar interrupções. Só funciona para um processador.
             • Para um único processador
           • Instrução TSL
             • Instrução atômica em HW
             • Processo fica testando se valor de Lock é 0
             • Para múltiplos processadores
         • Sem espera ocupada
           • Passagem de Mensagem
             • Alternativa para sistemas distribuídos
             • Send/Receive
             • Tratamento de erros na rede
           • Monitores
             • Processos são implementados dentro de um monitor e só um pode está ativo
             • Uso de condições além de variáveis inteiras
             • Wait/Signal
             • Depende da Linguagem de programação
           • Semáforos
             • Variável inteira acessada de forma Atômica: Down e Up
               • Se 2 processos derem Down em dois semáforos a ordem de execução pode causar deadlock - Espera Circular.
             • Mutex/Binário Garante exclusão mútua
             • Processos bloqueados vão para um fila de espera
           • Sleep/Wakeup
       • Controle da Seção Crítica
         • Trecho de código que faz acesso aos recursos compartilhados
     • Dois ou mais processos disputando um recurso e o resultado depende da ordem
   • Problemas Clássicos
     • Jantar dos Filósofos
       • Deadlock caso todos os filósofos pegam um só garfo ao mesmo tempo.
       • Filósofos ficam infinitamente pegando um só garfo e não comem
       • Semáforos para dizer se um filósofo está comendo, pensando ou faminto
       • Processos que competem por um conjunto de recursos limitados
       • Starvation se o tempo de uso for aleatório
     • Leitor/Escritor
       • Não pode haver leitura durante escrita
       • Semáforo Mutex para SC de escrita
     • Barbeiro
       • Três semáforos: Customer, Barber e Mutex
     • Produtor Consumidor
       • Empty/Binário
         • Garanti que o produtor dorme caso buffer cheio
         • Garante exclusão mútua
       • Full
         • Sincronização Número de itens inseridos no Buffer
       • Empty
         • Sincronização buffer vazio
   • Interprocess Comunications
     • Send/Receive
       • Nomeação
       • Sincronização
         • Envio Bloqueante ou não
         • Recepção Bloqueante ou não
       • Bufferização
         • Capacidade Zero
         • Limitada
         • Limitada ou não limitada

8. Contexto de Hw(PC. SP.) Sw (pId, permissão), e Espaço de Endereçamento de Memória - Tudo fica no BCP

9. Pseudoparalelismo x Paralelismo real

10. Criados ao iniciar o S.O ou a partir de outro processo.

11. Término pode ser voluntário, pelo S.O, por outro processo.

12. Tabela de processos na memória - Coleção de BCP

13. DEALOCK

    • 4 Condições para que ocorra
      • Exclusão Mútua (Ñ share recurso): impossível de evitar
      • Posse e Espera: Impossível de Evitar
      • Não-preempção de um recurso: Evitável
        • Adquirir todos os recursos previamente. Se um recurso naõ estiver disponível, liberar os demais. Inviável
      • Espera Circular: Evitável
        • Evitar grafo acíclico. Ex: Jantar dos Filósofos
    • 4 Estratégias para tratar Deadlock
      • Ignorar/Avestruz
      • Detecção e Recuperação
        • Preempção
        • Eliminação do Processo
      • Evitação dinâmica por meio da alocação segura de recursos
      • Prevenção de uma das 4 condições