PDF de programación - Sistemas operativos - Procesos

SISTEMAS OPERATIVOS

PROCESOS

Pedro de Miguel Anasagast

ÍNDICE

© UPM 2014

● Conceptos generales de procesos
● Multitarea
● Servidores y demonios
● Servicios UNIX de gestión de procesos
● Señales y temporizadores
● Servicios UNIX de señales y temporizadores
● Procesos ligeros
● Servicios UNIX de procesos ligeros

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PROCESOS

CONCEPTOS GENERALES

JERARQUÍA DE PROCESOS

Familia de procesos

● Proceso hijo.
● Proceso padre.
● (Proceso hermano).
● (Proceso abuelo).

Vida de un proceso

● Crea.
● Ejecuta.
● Muere o termina.

Ejecución del proceso

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Proc. INIT

Inicio
Shell

Editor

Inicio

Inicio
Shell

Proceso A

Inicio

Dem. Impr.

Dem. Com.

Proceso B

Proceso D

Proceso C

Proceso E Proceso F

● No interactivo (Batch y segundo plano)
● Interactivo o primer plano.

Grupo de procesos

● Grupos de procesos dependientes de cada inicio.

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INFORMACIÓN DEL PROCESO

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Proceso:

Programa en ejecución
Unidad de procesamiento gestionada por el SO

La información se organiza en tres grupos:

● Estado del procesador
● Imagen (mapa) de memoria
● Tablas del SO

Registros
especiales

Registros
generales

o
d
a
t
s
E

PC
SP

Reg. Estado

Imagen de memoria

del Proceso A

Imagen de memoria

del Proceso B

Imagen de memoria

del Proceso N

Tablas SO

Mapa de
memoria

Tablas del sistema operativo

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

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

Tabla de procesos
BCP Proceso B
- Estado
(registros)
- Identificación
- Control
- Tabla de memoria
- Tabla de E/S
- Tabla de ficheros

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ESTADO DEL PROCESADOR

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● Está formado por el contenido de todos los registros del procesador
● Puede residir en:

• Registros del procesador, cuando el proceso está en ejecución
• En el BCP, cuando el proceso no está en ejecución

● Al detener la ejecución de un proceso (por una interrupción), se debe

copiar el estado del procesador en su BCP correspondiente. Realizado por
la rutina de tratamiento de interrupciones

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INFORMACIÓN DEL BCP I

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Información de identificación (identifica al usuario y al proceso)

● pid del proceso.
● pid del padre.
● Identificador de usuario real: uid real.
● Identificador de grupo real: gid real.
● Identificador de usuario efectivo: uid efectivo.
● Identificador de grupo efectivo: gid efectivo.
● Identificadores de grupos de procesos (el proceso pertenece a uno o más

grupos de procesos).

Estado del Procesador

● Contiene los valores iniciales del estado del procesador o su valor en el

instante en que fue interrumpido el proceso.

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INFORMACIÓN DEL BCP II

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Información de control del proceso I
En esta sección se incluye diversa información que permite gestionar al
proceso. Se destacan los siguientes datos:

● Información de planificación y estado.

• Estado del proceso (bloqueado, listo o en ejecución).
• Evento por el que espera el proceso cuando está bloqueado.
• Información de planificación: prioridad y tiempo en espera.
● Descripción de las regiones de memoria asignadas al proceso.
● Recursos asignados, tales como:

• Ficheros abiertos (tabla de descriptores).
• Puertos asignados.

● Comunicación entre procesos. Espacio para almacenar señales y algún

mensaje enviado al proceso.

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INFORMACIÓN DEL BCP III

Información de control del proceso II

● Señales.

• Señales armadas.
• Máscara de señales.

● Temporizador.
● Información de contabilidad (uso de recursos).

• Tiempo de procesador consumido.
• Operaciones de E/S realizadas.

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INFORMACIÓN FUERA DEL BCP

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Justificación de información fuera del BCP.

● Por razones de implementación (eficiencia).
● Para compartirla con otros procesos.

Tabla de páginas: Se pone fuera.

● Describe la imagen de memoria del proceso.
● Tamaño muy variable.
● El BCP contiene el puntero a la tabla de páginas.
● Para compartir memoria se requiere que la tabla sea externa al BCP.

Punteros de posición de los ficheros.

● Si se añaden a la tabla de descriptores (en el BCP) no se pueden

compartir.

● Si se asocian al nodo-i se comparte siempre.
● Se ponen en una estructura común a los procesos (tabla intermedia) y se

asigna un nuevo puntero en cada servicio OPEN.

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MULTITAREA

CONCEPTO DE MULTITAREA I

Proceso A

Proceso B

Proceso C

Proceso D

SO

Proceso Nulo

Proceso nulo

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Ejecución
Listo
Bloqueado

Tiempo

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CONCEPTO DE MULTITAREA II

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Ventajas de la multiprogramación

● Facilita la programación, dividiendo los programas en

procesos(modularidad).

● Permite el servicio interactivo simultáneo de varios usuarios deforma

eficiente.

● Aprovecha los tiempos que los procesos pasan esperando a que

secompleten sus operaciones de E/S.

● Aumenta el uso de la CPU.
Grado de multiprogramación

● Nº de procesos en memoria (procesos activos).

Necesidades de memoria

● Sistema sin memoria virtual. La memoria principal debe tener capacidad

para almacenar el SO y todos los procesos.

● Sistema con memoria virtual. Los marcos de página disponibles se

reparten entre el SO y los procesos.

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ESTADOS DEL PROCESO

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● En ejecución: uno por procesador.
● Bloqueado: en espera de E/S o evento (p.e. pause).
● Listo para ejecutar.

Termina

Ejecución

Nuevo

Listo

Fin E/S

u otro evento

Bloqueado

Planificador: Módulo del SO que decide qué proceso listo se ejecuta.
Un proceso es expulsado porque ha gastado un cierto tiempo de procesador
o porque surge otro proceso más prioritario listo para ejecutar.

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VIDA DEL PROCESO I

Creación del proceso (listo)

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● Crear la imagen de memoria
● Seleccionar BCP libre
● Rellenar el BCP
● Cargar segmento de texto y segmento de datos
● Crear la pila inicial, en el segmento de pila, con el entorno del proceso y

los parámetros de invocación

Mapa de
memoria

Tabla de procesos

Objeto

ejecutable

Biblioteca
dinámica

r
o
d
a
g
r
a
C

Imagen

del proceso

BCP

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VIDA DEL PROCESO II

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Interrupción del proceso (paso a bloqueado/listo)

● Causas: Interrupción, excepción o solicitud de servicio
● Se salva el estado del procesador

Activación del proceso (paso a ejecución)

● Lo selecciona el planificador
● Se restituye el estado del procesador

• Se termina con el registro de estado seguido del contador de programa

Terminación del proceso
● Tipos de terminación

• Voluntaria: invoca llamada al sistema para tal fin (o fin del programa)
• Involuntaria: Error de ejecución (excepción) o abortado por un usuario

u otro proceso

● En cualquier caso, se recuperan los recursos asignados al proceso

• Si la asignación es exclusiva, se libera el recurso
• Si la asignación es compartida el SO llevará un contador de usuarios.

Cuando el contador llega a 0 se libera el recurso

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CAMBIO DE CONTEXTO I

Cambio de contexto

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● Se pasa de ejecutar el proceso A a ejecutar el proceso B.
● Requiere dos cambios de modo: de proceso A al SO y del SO al proceso B.

Interrupción → Cambio de modo: de proceso a SO

● Una interrupción hace que se pase de ejecutar el proceso a ejecutar el SO,

lo que significa un cambio de modo de ejecución.

● Necesidad de salvar el estado. Ejemplo:

LD

LD
¿Qué valor tiene el registro 5 al reiniciar la ejecución del proceso?

→ llega una interrupción y se pasa al SO.

.5,#CANT

.1,[.5]

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CAMBIO DE CONTEXTO II

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o
d
a
t
s
E

Registros
especiales

Registros
generales

PC
SP

Estado

Tabla de procesos

BCP Proceso A

BCP Proceso B

BCP Proceso N

Estado

(registros)

Información de
identificación
Información de

Control

Estado

(registros)

Información de
identificación
Información de

Control

Estado

(registros)

Información de
identificación
Información de

Control

Activación → Cambio de modo: de SO a proceso

● Se pasa de ejecutar el SO a ejecutar un proceso.
● Hay que restaurar el estado del proceso que está almacenado en el BCP.

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PROCESOS ESPECIALES

PROCESO SERVIDOR

Servidor

● Atiende peticiones.
● Realiza el bucle:

• Lectura de orden.
• Ejecución de la orden.
• Contestación al cliente.

PROCESOS
CLIENTES

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PROCESO
SERVIDOR

RECURSO

Puerto

Cliente

SO

Servidor
ficheros

Servidor
impresión

SO

SO

RED

Servidor
e_mail

SO

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PROCESO SERVIDOR PARALELO

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Bucle

● Lectura de orden.
● Asignación de un nuevo puerto y lanza hijo.
● Proceso hijo que atiende al cliente.
● Vuelta al comienzo.

a)

Servidor
Padre

Puerto A

b)
Servidor
Padre

Puerto A

Cliente A

c)

Servidor
Padre

Servidor

Hijo

Puerto A

Puerto B

Cliente A

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PROCESO DEMONIO

Es un proceso:

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● Que ejecuta en background (su padre no le espera).
● No asociado a un terminal o proceso login.
● Que espera a que ocurra un evento.
● O que debe realizar una tarea de forma periódica.

Características

● Se arrancan al inicializar el sistema.
● No mueren.
● Están normalmente en espera de evento.
● No hacen el trabajo, lanzan otros procesos o procesos ligeros.

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EJEMPLOS DE SERVIDORES Y DEMONIOS UNIX

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● lpd
● inetd
● smbd
● atd
● crond
● nfsd
● httpd

line printer daemon.
arranca servidores de red: ftp, telnet, http, finger,talk, etc.
demonio de samba.
ejecución de tareas a ciertas horas.
ejecución de tareas periódicas.
servidor NFS.
servidor WEB.

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SERVICIOS UNIX

GESTIÓN DE PROCESOS

SETGID SETUID

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Proceso

UID y GID
efectivo

UID y GID
real

SETGID
SETUID

Dueña del
ejecutable

Dueño del
proceso

El SO utiliza el UID y GID efectivos para determinar los privilegios del
proceso.

El fichero ejecutable puede tener activos los bits SETGID y SETUID.

● Si SETUID activo se pone como UID efectivo el UID del fichero ejecutable.
● Si SETGID activo se pone como GID efectivo el GID del fichero ejecutable

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SERVICIOS UNIX DE GESTIÓN DE PROCESOS (Identificación)

©