Kap.3 : Prozesse

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Was ist ein Prozess?	Ein Prozess ist ein Programm in Ausführung Programm • Datei mit ausführbarem Code • passiv, statisch, liegt auf der Festplatte / Netzwerk usw. Prozess • muss (zumindest teilweise) in den Arbeitsspeicher geladen werden • Programmcode wird gerade ausgeführt • aktiv
Wie können Prozesse zusammenarbeiten? Und erklären Sie die Ziele davon	• Inter-Prozess-Kommunikation (IPC) • Ziele: o Informationen teilen o Performance (Arbeitsteilung) o Modularität o Einfachere Programmierung, blockieren vermeiden
Nennen und beschreiben Sie die verschiedenen Zustände eines Prozesses	• Neu (new) o Gerade neu erzeugt • Laufend (running) o Code wird ausgeführt • Wartend (waiting) o wartet z.B. auf I/O, Tastatur usw. • Bereit (ready) o kann ausgeführt werden, wartet auf den Prozessor • Beendet (terminated)
Erklären Sie den Vorgang Kontextwechsel zwischen 2 Prozessen	• Prozess wird unterbrochen • Hardware-Kontext wird gesichert à PCB o Programmzähler, Speicher-Mapping, CPU-Register • Statusänderung im PCB • Hardware-Kontext eines anderen Prozesses wird aus dem PCB geladen • anderer Prozess läuft
Erklären Sie den Unterschied zwischen Task-Parallelism und Data-Parallelism	• Aufgaben-Parallelität (Task-Parallelism) o Verschiedene Teilaufgaben einer Aufgabe werden an mehreren Threads verteilt und parallel ausgeführt • Daten-Parallelität (Data-Parallelism) o Daten werden an mehreren Prozessen / Threads aufgeteilt o Gleiche Berechnungen laufen parallel
Wie kann es zu einer Prozessunterbrechung kommen, geben sie hierzu drei Möglichkeiten an.	1. Timeout 2. System Call oder Interrupt 3. Warten auf I/O
Welche Bestandteile hat ein Prozess?	Jeder Prozess hat i.d.R. seinen • eigenen (virtuellen) Prozessor • Programm Counter, Register usw. • eigenen (virtuellen) Speicher • abgeschottet von anderen Prozessen • eigene Variablen und Daten • Code
Welche Bestandteile hat ein Prozess? Teil2	Programmcode • Text Aktueller Kontext • Programmzähler (zeigt auf nächsten Befehl) • Inhalte der Prozessorregister • Speicherbereich Stack • Lokale Variablen, Return-Adressen, Parameter Funktionsaufrufe Heap • dynamisch reservierter Speicher (z.B. malloc) Daten • Globale Variablen
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Der Kernel verwaltet die Prozesse indem er sie in einer Tabelle verwaltet, der sogenannten PCB (Prozesskontrollblock) Welches Informationen stehen dort je PRozess?	Status des Prozesses (z.B. waiting, running usw.) • Prozess-Identifier (pid), Elternprozess, Kinder • Programmzähler • CPU-Register • Mapping Speicherbereich des Prozesses --> phys. Speicher oder ausgelagert • CPU Scheduling Informationen • I/O Informationen à offene Dateien, I/O Geräte • Accounting-Informationen
Was versteht man in Betriebssystemen unter einem Zombie und einem Waisen?	Zombie: Kindprozess ist beendet, aber Elternprozess hat nicht wait aufgerufen. wait() wird vom Eltern Prozess verwendet um Kind Prozesse ordnungsgemäß zu beenden Kindprozess Informationen sind weiterhin im PCB vorhanden Waise: Elternprozesse sind beendet, aber Kindprozesse laufen noch. Elternprozess hat sich verabschiedet(z.B. Fehler) ohne Kinder vorher einzusammeln mit wait()
Image: Unbenannt (binary/octet-stream)	dd
Was macht der Prozess Scheduler und was sind seine Ziele?	Prozess-Scheduler verwaltet Ablaufplanung • Scheduler entscheidet, welcher Prozess die CPU bekommt • Verschiedene Strategien • Es gibt mehrere Scheduler Ziele: • Faire Ressourcenverteilung • CPU-Auslastung • Schnelle Reaktion des Systems auf User-Eingaben • Nebenläufigkeit, Multitasking
Nennen sie drei Typen von Wartelisten des Scheduler?	- Job Queue--> Alle Prozesse - Ready Queue --> Prozesse die ausgeführt werden können - Device Queue • Warteliste für jedes Gerät • Prozesse, die auf das Gerät warten • Z.B. auf Daten von der Platte usw
Welche Scheduler-Typen gibt es?	- Short-Term Scheduler (CPU-Scheduler) • einem Prozess den Prozessor zuweisen / entziehen - Medium-Term Scheduler • entscheidet, welche Speicherbereiche von Prozessen auf die Festplatte ausgelagert/eingelagert werden (swapping) - Long-Term Scheduler • verwaltet die ready queue • Ziel --> Guter Prozess-Mix • Zwischen CPU-lastigen und I/O-lastigen Prozessen
Was macht fork() was macht exec() ?	• fork() -->Prozesskopie (inkl. Code!), „Kind“ • exec() --> Code des neuen Prozesses wird durch neues Programm ersetzt • Dadurch: Prozessbaum
Was macht exit() und abort()	• exit() --> Prozess beendet sich selbst (ist fertig...) • abort() --> Prozess wird „gewaltsam“ beendet (OS oder Eltern)
Anwendung = 1 Prozess?	• Nein, eine Anwendung kann mehrere Prozesse starten • Z.B. Chrome: • Prozess für User Interface, I/O • Prozess für HTML-Rendering • Prozesse für Plug-Ins Zusammenarbeit sinnvoll? --> JA
Wie können diese Prozesse zusammenarbeiten?	• Inter-Prozess-Kommunikation! (IPC) Arten der Prozess-Kommunikation (interprocess communication) • über einen gemeinsamen Speicherbereich (shared memory) • Einrichtung durch Kernel • Verwaltung durch User-Programm (Prozesse) • Herausforderung: Synchronisierung (s. Kap. 5) • über Nachrichten • Einrichtung und Verwaltung durch Kernel
Ziele der Kooperation von Prozessen?	• Informationen teilen • Performance (Arbeitsteilung) • Modularität • Einfachere Programmierung, blockieren vermeiden

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	Created by Johannes Müller about 5 years ago