Bài 3 : QUẢN LÝ TIẾN TRÌNH
Phân chia CPU cho các tiến trình ?
Tiếp cận
Mục tiêu ?
Tổ chức ?
Chiến lược ?
Trạng thái tiến trình ?
Lưu trữ thông tin tiến trình ?
Các thao tác trên tiến trình ?
Bảo vệ tiến trình ?
Trao đổi thông tin giữa các tiến trình ?
Phân chia CPU ?
1 CPU vật lý : làm thế nào để tạo ảo giác mỗi tiến trình sở hữu CPU riêng của mình ?
Dispatcher luân chuyển CPU giữa các tiến trình:
Ngữ cảnh xử lý riêng biệt cho mỗi tiến trình (PCB)
Dispatching loop :
while(1)
{
interrupt Pcur
save state Pcur
Scheduler gets Pnext
load state Pnext
jump to it
}
Trạng thái tiến trình ?
Khối quản lý tiến trình trong mô hình multiprocesses
pid
State
(State, details)
Context
(IP, Mem, Files.)
Scheduling statistic
Relatives
( Dad, children)
Process control Block
PCB
PCB và TCB trong mô hình multithreads
pid
Threads list
Context
(Mem, global ressources.)
Scheduling statistic
Relatives
( Dad, children)
PCB
tid
State
(State, details)
Context
(IP, local stack.)
Thread Control Block
TCB
Các thao tác trên tiến trình
Tạo lập tiến trình :
Cấp phát tài nguyên cho tiến trình con ?
Hoạt động của cha và con độc lập
Kết thúc tiến trình :
Thu hồi tài nguyên ?
E�p buộc kết thúc ?
Thay đổi trạng thái tiến trình :
Assign(), Block(), Awake(), Resume(), Suspend()
Trạng thái tiến trình ?
Có nhu cầu Suspend &Resume :
Hệ thống quá tải
Kiểm soát hoạt động của tiến trình con
An ninh trật tự cho môi trường đa tiến trình !
Bảo vệ tiến trình :
Ngăn cản các tiến trình xâm phạm tài nguyên, can thiệp vàoxử lý của nhau => KGĐC riêng biệt, 2 mode xử lý
Bảo đảm quyền tiến triển xử lý cho mỗi tiến trình => công bằng trong các chiến lược phân phối tài nguyên.
Trao đổi thông tin , phối hợp hoạt động ?
Nhu cầu ?
Vấn đề ? => Chương kế tiếp
Giải pháp ?
Các danh sách tiến trình
Ready List
P1
P4
P5
Waiting Lists
R1
P7
P2
P10
P3
P6
R1
R1
Điều phối tiến trình
Mục tiêu ?
Các cấp độ điều phối
Thời điểm ra quyết định điều phối ?
Đánh giá chiến lược điều phối ?
Một số chiến lược điều phối
Điều phối tiến trình
SCHEDULER
chọn một tiến trình nhận cpu
DISPATCHER
chuyển đổi ngữ cảnh
Chuyển đổi ngữ cảnh (context switching)
Kịch bản :
Lưu ngữ cảnh tiến trình hiện hành
Nạp ngữ cảnh tiến trình được chọn kế tiếp
Chi tiết cụ thể phụ thuộc vào phần cứng
general-purpose & floating point registers, co-processor state.
Chi phí chuyển đổi ngữ cảnh :
Giữa các tiến trình ?
Giữa các tiểu trình ?
Chuyển đổi ngữ cảnh giữa các tiến trình
Chuyển đổi mode xử lý
Chuyển đổi IP và các thanh ghi khác của CPU
Chuyển đổi không gian địa chỉ
P1
P2
Dispatcher
System call
User mode
Kernel mode
Tiểu trình hạt nhân (Kernel thread)





Khái niệm tiểu trình được xây dựng bên trong hạt nhân
Distpatcher làm việc với đơn vị là tiểu trình
T1
T2
Dispatcher
System call
User mode
Kernel mode
Tiểu trình người dùng (User thread)
Khái niệm tiểu trình được hỗ trợ bởi một thư viện hoạt động trong user mode
Distpatcher của hạt nhân làm việc với đơn vị là tiến trình
ThreadDistpatcher làm việc với đơn vị là tiểu trình
P -- LWP - T
Không cần chuyển đổi chế độ xử lý khi chuyển đổi các tiểu trình cùng thuộc 1 tiến trình.
T1


Kernel
T2
User mode
Kernel mode
T3
LWP1
LWP2
P1
P2
Lựa chọn tiến trình ?
Tác vụ của Scheduler
Mục tiêu ?
Sử dụng CPU hiệu quả
Đảm bảo tất cả các tiến trình đều tiến triển xử lý
Tiêu chuẩn lựa chọn ?
Tất cả các tiến trình đều như nhau ?
Đề xuất một độ ưu tiên cho mỗi tiến trình ?
Thời điểm lựa chọn ? (Thời điểm kích hoạt Scheduler())
Mục tiêu điều phối
Hiệu qủa (Efficiency)
? Thời gian
? Đá�p ứng (Response time)
? Hoàn tất(Turnaround Time = Tquit -Tarrive):
? Chờ (Waiting Time = T in Ready ) :
? Thông lượng (Throughput = # jobs/s )
? Hiệu suất Tài nguyên
? Chi phí chuyển đổi
Công bằng ( Fairness) : Tất cả các tiến trình đều có cơ hội nhận CPU
Các cấp độ điều phối
Longterm scheduling : chọn tiến trình kế tiếp được khởi động (mang vao bộ nhớ và nhận trạng thái ready)
Mediumterm scheduling : quyết định chuyển tiến trình đang running sang trạng thái blocked.
Shorterm scheduling : chọn 1 tiến trình ở trạng thái ready để chuyển sang trạng thái running.
Không có sự phân biệt rõ ràng hoàn toàn giữa 3 cấp độ
Thời điểm ra quyết định điều phối
Điều phối độc quyền (non-preemptive scheduling): tiến trình được chọn độc chiếm CPU
Điều phối không độc quyền (preemptive scheduling): tiến trình được chọn có thể bị ��cướp�� CPU bởi tiến trình có độ ưu tiên cao hơn

Các chiến lược điều phối
FIFO
RR
SJF
MULTILEVELFEEDBACK
LOTTERY
FIFO - RR -SJF
FIFO


RR


SJF


add
run
run
add
Multilevel Feedback
Lottery
P2 có 25 % cơ hội
P2 có 70 % cơ hội