Материал: Лекции_ОС

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

Когда можно искать тупики:

  • Когда запрашивается очередной ресурс (очень загружает систему)

  • Через какой то промежуток времени (в интерактивных системах пользователь это ощутит)

  • Когда загрузка процессора слишком велика

 

Выход из взаимоблокировки

Восстановление при помощи принудительной выгрузки ресурса

Как правило, требует ручного вмешательства (например: принтер).

 

Восстановление через откат

Состояние процессов записывается в контрольных точках, и в случае тупика можно сделать откат процесса на более раннее состояние, после чего он продолжит работу снова с этой точки.

С принтером опять будут проблемы.

 

Восстановление путем уничтожения процесса

Самый простой способ.

Но с принтером опять будут проблемы.

 

В реальных системах они не годятся.

 

5.3.3 Динамическое избежание взаимоблокировок

В этом способе ОС должна знать, является ли предоставление ресурса безопасным или нет.

 

Траектории ресурсов

Рассмотрим модель из двух процессов и двух ресурсов.

А1 - запрос принтера процессом А

А2 - запрос плоттера процессом А

А3 - освобождение принтера процессом А

А4 - освобождение плоттера процессом А

В1 - запрос плоттера процессом В

В2 - запрос принтера процессом В

В3 - освобождение плоттера процессом В

В4 - освобождение принтера процессом В

Динамическое избежание взаимоблокировок

 

Т.к. процессор предоставляется поочередно, траектория может продолжаться только параллельно осям.

Чтобы избежать тупика, процессам надо обойти прямоугольник, охватывающий всю заштрихованную область.

 

Безопасные и небезопасные состояния

В безопасном состоянии система может гарантировать, что все процессы закончат свою работу.

Рассмотрим систему.

10 экземпляров ресурса

3 процесса

 

Процесс А занял 3 экземпляра, но ему необходимо 9.

В этой ситуации можно спланировать так, сначала запустить процесс В, потом С и потом А.

Процессы заканчивают работу без тупиковой ситуации.

 

Рассмотрим другую ситуацию.

Процесс А занял 4 экземпляра.

Возникает небезопасное состояние.

В принципе, процесс А может в какой то момент ресурс освободить и тупика не возникнет.

Видно, что в этом случае не стоило давать ресурс процессу А.

 

Алгоритм банкира для одного вида ресурсов

"Банкира", потому что аналогия такая, клиенты-процессы, кредиты-ресурсы.

Рассмотрим систему:

Банкир может дать 10 кредитов (ресурсы).

К нему попеременно обращаются 4-ре клиента.

Алгоритм банкира:

  1. Банкиру поступает запрос от клиента на получение кредита

  2. Банкир проверяет, приводит ли этот запрос к небезопасному состоянию.

  3. Банкир в зависимости от этого дает или отказывает в кредите.

Алгоритм банкира

 

 

Алгоритм банкира для несколько видов ресурсов

 

Рассмотрим систему:

вектора: E=(6342) - существующие ресурсы P=(5322) - занятые ресурсы A=(1020) - доступные ресурсы

 

Алгоритм поиска безопасного или небезопасного состояния:

 

Алгоритм банкира для несколько видов ресурсов

 

Если состояние безопасное то ресурс дать можно, если нет то нельзя.

На практике все эти алгоритмы тяжело реализовать.

 

5.3.4 Предотвращение четырех условий, необходимых для взаимоблокировок

Предотвращение условия взаимного исключения

Можно минимизировать количество процессов борющихся за ресурсы.

Например, с помощью спулинга для принтера, когда только демон принтера работает с принтером.

 

Предотвращение условия удержания и ожидания

Один из способов достижения этой цели, это когда процесс должен запрашивать все необходимые ресурсы до начала работы. Если хоть один ресурс недоступен, то процессу вообще ничего не предоставляется.

 

Предотвращение условия отсутствия принудительной выгрузки ресурса

Можно выгружать ресурсы, но могут быть проблемы с принтером.

 

Предотвращение условия циклического ожидания

Способы предотвращения:

  • Процесс сначала должен освободить занятый ресурс, прежде чем занять новый.

  • Можно пронумеровать все ресурсы (и упорядочить), и процессы должны запрашивать ресурсы только по возрастающему порядку.

 

  Лекция 6

Управление памятью. Страничная организация.

6.1 Основные понятия

Менеджер памяти - часть операционной системы, отвечающая за управление памятью.

Основные методы распределения памяти:

Без использования внешней памяти (например: HDD)

С использованием внешней памяти

6.2 Методы без использования внешней памяти

6.2.1 Однозадачная система без подкачки на диск

Память разделяется только между программой и операционной системой.

Схемы разделения памяти:

Схемы разделения памяти

 

Третий вариант используется в MS-DOS. Та часть, которая находится в ПЗУ, часто называется BIOS.

 

6.2.2 Распределение памяти с фиксированными разделами.

Память просто разделяется на несколько разделов (возможно, не равных). Процессы могут быть разными, поэтому каждому разделу необходим разный размер памяти.

Системы могут иметь:

  • общую очередь ко всем разделам

  • к каждому разделу отдельную очередь

 

Распределение памяти с фиксированными разделами

 

 

Недостаток системы многих очередей очевиден, когда большой раздел может быть свободным, а к маленькому выстроилась очередь.

Алгоритмы планирования в случае одной очереди:

  • поочередный

  • выбирается задача, которая максимально займет раздел

Также может быть смешанная система.

 

6.2.3 Распределение памяти динамическими разделами

В такой системе сначала память свободна, потом идет динамическое распределение памяти.

 

Распределение памяти динамическими разделами.

Недостатки:

  • Сложность

  • Память фрагментируется

Перемещаемые разделы

Это  один из методов борьбы с фрагментацией. Но на него уходит много времени.

 

Перемещаемые разделы

 

 

Рост разделов

Иногда процессу может понадобиться больше памяти, чем предполагалось изначально.

 

Рост разделов

 

 

Настройка адресов и защита памяти

В предыдущих примерах мы можем увидеть две основные проблемы.

Настройка адресов или перемещение программ в памяти

Защита адресного пространства каждой программы

Решение обоих проблем заключается в оснащении машины специальными аппаратными регистрами.

Базовый (указывает начало адресного пространства программы)

Предельный (указывает конец адресного пространства программы)

 

6.3 Методы с использованием внешней памяти (свопинг и виртуальная память)

Так как памяти, как правило, не хватает. Для выполнения процессов часто приходится использовать диск.

Основные способы использования диска:

  • Свопинг (подкачка) - процесс целиком загружается в память для работы

  • Виртуальная память - процесс может быть частично загружен в память для работы

 

6.3.1 Свопинг (подкачка)

При нехватке памяти процессы могут быть выгружены на диск.

 

т.к. процесс С очень большой, процесс А был выгружен временно на диск, после завершения процесса С он снова был загружен в память.

 

Как мы видим процесс А второй раз загрузился в другое адресное пространство, должны создаваться такие условия, которые не повлияют на работу процесса.

Свопер - планировщик, управляющий перемещением данных между памятью и диском.

Этот метод был основным для UNIX до версии 3BSD.

 

Управление памятью  с помощью битовых массивов

Вся память разбивается на блоки (например, по 32бита), массив содержит 1 или 0 (занят или незанят).

Чтобы процессу в 32Кбита занять память, нужно набрать последовательность из 1000 свободных блоков.

Такой алгоритм займет много времени.

 

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/284616

Смотрите также:

2014 biblioonline ru