PDF de programación - Tema 2. Procesos e hilos

Tema 2. Procesos e hilos

SS OO

IIII
IIII

Índice

n Concepto de proceso

n Información del proceso

n Estados del proceso

n Formación de un proceso

n Concepto de hilo de ejecución

n Procesos en Minix

n Procesos en Linux

n Procesos en Windows NT/2000

n Planificación de procesos e hilos

n Servicios POSIX para gestión de procesos e hilos

Sistemas Operativos II (II-UJI)

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Procesos e hilos

Tema 2. Procesos e hilos

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Índice

n Procesos en Minix

3 Estados de un proceso
3 Implementación del descriptor de proceso

n Procesos en Linux

3 Estados de un proceso
3 Implementación del descriptor de proceso
3 Implementación de la tabla de procesos
3 Implementación de la lista de procesos preparados

n Procesos en Windows NT/2000
3 Objetos tipo proceso e hilo
3 Estados de un hilo
3 Implementación del procesos e hilos

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Procesos e hilos

Tema 2. Procesos e hilos

SS OO

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Índice

n Planificación de procesos e hilos

3 Planificación en Minix
3 Planificación en Linux
3 Planificación en Windows NT/2000

Sistemas Operativos II (II-UJI)

3

Procesos e hilos

Tema 2. Procesos e hilos

SS OO

IIII
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Bibliografía

n J. Carretero et al. Sistemas Operativos: Una Visión Aplicada. McGraw-

Hill. 2001. Capítulo 3

n W. Stallings. Sistemas Operativos. Prenctice-Hall. 2001. Capítulos 3, 4,

9 y 10

n A.S. Tanenbaum, A.S. Woodnull. Operating Systems. Design and

Implementation. Prentice-Hall International, 2a. edición. 1996.

n H. Custer. Inside Windows NT. Microsoft Press. 1993.

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Procesos e hilos

Tema 2. Procesos e hilos

SS OO

IIII
IIII

Índice

*

n Concepto de proceso

n Información del proceso

n Estados del proceso

n Formación de un proceso

n Concepto de hilo de ejecución

n Procesos en Minix

n Procesos en Linux

n Procesos en Windows NT/2000

n Planificación de procesos e hilos

n Servicios POSIX para gestión de procesos e hilos

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Procesos e hilos

Concepto de proceso

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n ¿Qué es un proceso?

u Instancia de un programa en ejecución, requiriendo para ello unos

recursos

Programa

Pila

Recursos:
-Procesador
-Zonas de memoria
-Ficheros
-Dispositivos, etc.

Datos

Código

PC

Proceso

Otros recursos:
-Ficheros abierto
-Dispositivos E/S, etc.

Programa: estructura pasiva

Proceso: estructura activa

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Procesos e hilos

Concepto de proceso

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n Jerarquía de procesos:

u Algunos SO, como Unix, mantienen una estructura jerárquica entre

procesos

init

Inicio

Inicio

Inicio

Inicio

Dem. Impr.

Dem. Com..

Shell

Editor

Shell

Proceso A

Proceso init:
l PID = 1
l Ancestro de todos los procesos

Proceso B

Proceso D

Proceso C

Proceso E

Proceso F

u Otros, como Windows NT/2000 (en adelante WNT/2K), no la mantienen

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Procesos e hilos

Concepto de proceso

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n El proceso nulo (o la tarea ociosa):

u ¿Qué ocurre cuando el procesador está ocioso?

l Se ejecuta el proceso nulo

u ¿Qué hace el proceso nulo?

l Ejecuta un bucle infinito que no realiza ninguna operación útil
l En sistemas Unix suele tener PID=0

u Objetivo:

l Entretener al procesador cuando no hay ninguna otra tarea

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Procesos e hilos

Concepto de proceso

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n Entorno del proceso:

u Tabla NOMBRE-VALOR que se pasa al proceso en su creación

u Se incluye en la pila
u Se establece:

l Por defecto
l Mediante mandatos del shell (export)
l Mediante API del SO (putenv, getenv )

u Ejemplo de entorno de un proceso en Unix:

l $env

LOGNAME=castano
SHELL=/bin/bash
TERM=vt100
HOME=/users/icc/castano
PATH=/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:/users/castano/bin
...

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Procesos e hilos

Concepto de proceso

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n Grupos de procesos:

u Los procesos forman grupos de procesos con alguna característica

común

l Conjunto de procesos creados por el mismo padre
l Conjunto de procesos creados a partir de un shell
l Conjunto de procesos dependientes de un terminal

u Se pueden realizar ciertas operaciones sobre un grupo de procesos

l Matar todos los procesos de un grupo de procesos
l Envío de señales a todos los procesos de un grupo de procesos

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Procesos e hilos

Tema 2. Procesos e hilos

SS OO

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Índice

n Concepto de proceso

*

n Información del proceso

n Estados del proceso

n Formación de un proceso

n Concepto de hilo de ejecución

n Procesos en Minix

n Procesos en Linux

n Procesos en Windows NT/2000

n Planificación de procesos e hilos

n Servicios POSIX para gestión de procesos e hilos

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Procesos e hilos

Información del proceso

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n Estado del procesador:

u Contenido de los registros del modelo de programación

n Imagen de memoria:

u Contenido de los segmentos de memoria en los que reside el código y

los datos del proceso

n Bloque de control de proceso (BCP)

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Procesos e hilos

Información del proceso

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Registros
especiales

Mapa de memoria

del Proceso A

Mapa de memoria

del Proceso B

Registros
generales

Mapa de memoria

del Proceso C

PC

SP

Estado

Tablas SO

Mapa de
Memoria

Tablas del sistema operativo

Tabla de procesos

BCP Proceso A
Estado (registros)

-
- Identificación
- Control

BCP Proceso B
Estado (registros)

-
- Identificación
- Control

BCP Proceso C
Estado (registros)
-
- Identificación
- Control

- Tabla de memoria
- Tabla de E/S
- Tabla de ficheros

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Procesos e hilos

Estado del procesador

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n Formado por el contenido de todos los registros del procesador:

u Registros generales
u Contador de programa
u Puntero de pila
u Registro de estado
u Registros especiales

n Cuando un proceso está ejecutando su estado del procesador reside en los

registros del computador

n Cuando un proceso no se está ejecutando su estado del procesador reside

en el BCP

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Procesos e hilos

Preparación del código de un proceso

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Problema

Editor

Módulo
fuente A

Módulo
fuente B

Compilador o
ensamblador

Módulo
objeto A

Módulo
objeto B

Montador

Objeto
ejecutable

Otros
objetos

Cargador

Ejecutable en

memoria

Bibliotecas
del sistema

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Procesos e hilos

Imagen de memoria

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n Formada por los espacios de memoria que un proceso está autorizado a

utilizar

n La memoria del proceso la asigna el gestor de memoria del SO

n Si un proceso genera una dirección que esta fuera del espacio de direcciones

el HW genera una interrupción HW interna

n La imagen de memoria, dependiendo del computador, puede estar referida a

memoria virtual o memoria física

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Procesos e hilos

Imagen de memoria

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n Imagen de memoria de un proceso en un sistema con memoria virtual:

Registro identificador de estado de
direccionamiento

Memoria
virtual
Código

Datos

Pila

RIED

Tamaño

Tabla de
páginas

Una tabla de páginas por

proceso

Memoria
principal

Disco

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Procesos e hilos

Información del BCP

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n Información de identificación:

u PID del proceso, PID del padre
u ID de usuario real (uid real)
u ID de grupo real (gid real)
u ID de usuario efectivo (uid efectivo)
u ID de grupo efectivo (gid efectivo)

n Estado del procesador

n Información de control del proceso:

Tabla de ficheros abiertos
por el proceso

u Información de planificación y estado
u Descripción de los segmentos de memoria del proceso
u Recursos asignados (ficheros abiertos, ...)
u Comunicación entre procesos (señales, ...)
u Punteros para estructurar los procesos en listas o colas

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Procesos e hilos

Información del BCP

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n ¿Qué información del proceso se saca fuera del BCP?

u La que tiene tamaño variable

l Ejemplo: Tabla de páginas
l Razones de eficiencia
l La tabla de procesos se construye como una estructura estática,

formada por un número de BCP del mismo tamaño

u La que se comparte:

l El BCP es de acceso restringido al proceso que lo ocupa
l Ejemplo: Punteros de posición de ficheros abiertos por el proceso

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Procesos e hilos

Información del BCP

SS OO

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IIII

n Tabla de páginas:

u Describe la imagen de memoria del proceso
u Tamaño variable
u El BCP contiene el puntero a la tabla de páginas
u La compartición de memoria requiere que sea externa al BCP

n Punteros de posición de los ficheros:

u Si se asocian a la tabla de ficheros abiertos por los procesos (en el BCP)

no se pueden compartir

u Si se asocian al i-nod se comparten siempre
u Se ponen en una estructura común a los procesos y se asigna uno

nuevo en cada servicio open

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Procesos e hilos

Compartir información

SS OO

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BCP 4

fd

Tabla de
ficheros
0
23
1
4563
2
56
3
4
4
678

BCP 7

fd

Tabla de
ficheros
0
23
1
4563
2
56
3
4
4
0

BCP 23

fd

Tabla de
ficheros
0
54
1
633
2
5368
3
33
4
2

0

IDFF PP
24456
34512 2345
28
5566
34512 10000

1
2
3
4

Tabla de ficheros

del sistema

l El proceso con BCP7 es hijo del proceso con BCP4
l Los procesos con BCP7 y BCP4 comparten

punteros a los mismos ficheros

l El proceso con BCP23 abre uno de los ficheros
compartido por los procesos con BCP7 y BCP4

IDFF = Identificativo de fichero
PP

= Posición puntero al fichero

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Procesos e hilos

Tablas del SO

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n Tabla de procesos: Tabla con los BCP de los procesos del sistema

n Tabla de memoria: Información sobre el uso de la memoria

n Tabla de E/S: Información asociada a los periféricos y a las operaciones de

E/S

n Tabla de ficheros: Información sobre los ficheros abiertos en el si