Chapter 3: Processes Wh a t i s a p r o c e s s ? Wh - PowerPoint PPT Presentation

Chapter 3: Processes  Wh a t i s a p r o c e s s ?  Wh a t i s p r o c e s s s c h e d u l i n g ?  Wh a t a r e t h e c o m m o n o p e r a t i o n s o n p r o c e s s e s ?  H o w t o c o n d u c t p r o c e s s - l e v e l c o m m u n i c a t i o n ?  H o w t o c o n d u c t c l i e n t - s e r v e r c o m m u n i c a t i o n ? 1

Process Concept  P r o c e s s  i s a p r o g r a m i n e x e c u t i o n  i s a n i n s t a n c e o f a c o m p u t e r p r o g r a m b e i n g s e q u e n t i a l l y e x e c u t e d  p r o c e s s e x e c u t i o n m u s t p r o g r e s s i n s e q u e n t i a l f a s h i o n  p r o c e s s i s a l s o c a l l e d a j o b  P r o g r a m V s . p r o c e s s  p r o g r a m i s a p a s s i v e e n t i t y ; p r o c e s s i s a n a c t i v e e n t i t y  p r o g r a m o n l y c o n t a i n s t e x t ; p r o c e s s i s a s s o c i a t e d w i t h c o d e , d a t a , P C , h e a p , s t a c k , r e g i s t e r s , a n d o t h e r i n f o r m a t i o n  p r o g r a m b e c o m e s a p r o c e s s w h e n a n e x e c u t a b l e fj l e i s l o a d e d i n t o m e m o r y  s a m e p r o g r a m e x e c u t e d m u l t i p l e t i m e s w i l l c o r r e s p o n d t o d i fg e r e n t p r o c e s s e a c h t i m e 2

Process in Memory 3

Process State  D u r i n g e x e c u t i o n , t h e p r o c e s s m a y b e i n o n e o f t h e f o l l o w i n g s t a t e s  n e w – p r o c e s s i s b e i n g c r e a t e d  r u n n i n g – i n s t r u c t i o n s a r e b e i n g e x e c u t e d  w a i t i n g – w a i t i n g f o r s o m e e v e n t t o o c c u r  r e a d y – w a i t i n g t o b e a s s i g n e d a p r o c e s s o r  t e r m i n a t e d – p r o c e s s h a s fj n i s h e d e x e c u t i o n  E a c h p r o c e s s o r c a n o n l y r u n o n e p r o c e s s a t a i n s t a n t . 4

Diagram of Process State 5

Process Control Block (PCB)  P C B i s r e p r e s e n t a t i o n o f a p r o c e s s i n a n o p e r a t i n g s y s t e m .  m a i n t a i n s p r o c e s s - s p e c i fj c i n f o r m a t i o n  n e c e s s a r y f o r s c h e d u l i n g  I n f o r m a t i o n a s s o c i a t e d w i t h e a c h p r o c e s s  p r o c e s s s t a t e  p r o g r a m c o u n t e r  C P U r e g i s t e r s  C P U s c h e d u l i n g i n f o r m a t i o n  m e m o r y - m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n  a c c o u n t i n g i n f o r m a t i o n  I / O s t a t u s i n f o r m a t i o n 6

Process Control Block (PCB) (2) 7

CPU Switch From Process to Process 8

Process Representation in Linux task_struct R e p r e s e n t e d b y t h e C s t r u c t u r e pid t_pid; /* process identifier */ long state; /* state of the process */ unsigned int time_slice /* scheduling information */ struct task_struct *parent; /* this process’s parent */ struct list_head children; /* this process’s children */ struct files_struct *files; /* list of open files */ struct mm_struct *mm; /* address space of this process */ 9

Process Scheduling  P r o c e s s s c h e d u l i n g s e l e c t s t h e p r o c e s s t o r u n o n a C P U  m a x i m i z e s C P U u t i l i z a t i o n i n a m u l t i p r o g r a m m i n g O S  p r o v i d e s i l l u s i o n o f e a c h p r o c e s s o w n i n g t h e s y s t e m i n a t i m e - s h a r e d O S  T e r m i n o l o g y u s e d i n O S s c h e d u l e r s  j o b q u e u e – s e t o f a l l p r o c e s s e s i n t h e s y s t e m  r e a d y q u e u e – s e t o f a l l p r o c e s s e s r e s i d i n g i n m a i n m e m o r y , r e a d y a n d w a i t i n g t o e x e c u t e  d e v i c e q u e u e s – s e t o f p r o c e s s e s w a i t i n g f o r a n I / O d e v i c e  P r o c e s s e s m i g r a t e a m o n g t h e v a r i o u s q u e u e s 10

Ready Queue And Various I/O Device Queues 11

Representation of Process Scheduling 12

Schedulers  S y s t e m s w i t h a p o s s i b i l i t y o f h u g e d e l u g e o f j o b r e q u e s t s m a y u s e m u l t i p l e s c h e d u l e r s .  L o n g - t e r m s c h e d u l e r ( o r j o b s c h e d u l e r )  s e l e c t s p r o c e s s e s t o b e b r o u g h t i n t o t h e r e a d y q u e u e  c o n t r o l s t h e d e g r e e o f m u l t i p r o g r a m m i n g  c o n t r o l s t h e m i x o f a c t i v e C P U - b o u n d a n d I / O - b o u n d p r o c e s s e s  i n v o k e d i n f r e q u e n t l y  c a n a fg o r d m o r e t i m e t o m a k e s e l e c t i o n d e c i s i o n  S h o r t - t e r m s c h e d u l e r ( o r C P U s c h e d u l e r )  s e l e c t s t h e p r o c e s s t o b e e x e c u t e d n e x t a n d a l l o c a t e s C P U  i n v o k e d f r e q u e n t l y  n e c e s s a r y t o l i m i t s c h e d u l i n g o v e r h e a d 13

Context Switch  A c o n t e x t s w i t c h i s t h e p r o c e s s o f s t o r i n g a n d r e s t o r i n g t h e s t a t e ( c o n t e x t ) o f t h e C P U s u c h t h a t m u l t i p l e p r o c e s s e s c a n s h a r e a s i n g l e C P U r e s o u r c e  f o r t i m e - s h a r e d o r m u l t i p r o g r a m m i n g e n v i r o n m e n t s  c o n t e x t o f a p r o c e s s r e p r e s e n t e d i n t h e P C B  c o n t e x t s w i t c h i n v o l v e s a s t a t e s a v e o f t h e c u r r e n t p r o c e s s , a n d a s t a t e r e s t o r e o f t h e p r o c e s s b e i n g r e s u m e d n e x t  s w i t c h f r o m u s e r t o k e r n e l m o d e o r v i c e - v e r s a i s a m o d e s w i t c h  C o n t e x t - s w i t c h t i m e i s o v e r h e a d  t h e s y s t e m d o e s n o u s e f u l w o r k w h i l e s w i t c h i n g  o v e r h e a d d e p e n d s o n h a r d w a r e s u p p o r t  S u n U l t r a S P A R C p r o v i d e s m u l t i p l e b a n k s o f r e g i s t e r s  I n t e l x 8 6 p r o c e s s o r s a l s o p r o v i d e s o m e s u p p o r t 14

Process Creation  A n y p r o c e s s c a n c r e a t e o t h e r p r o c e s s e s d u r i n g i t s e x e c u t i o n  o p e r a t i n g s y s t e m s h a v e a p r i m o r d i a l p r o c e s s  c r e a t i n g p r o c e s s c a l l e d p a r e n t p r o c e s s  n e w p r o c e s s c a l l e d c h i l d p r o c e s s  p r o c e s s e s i d e n t i fj e d a n d m a n a g e d v i a a p r o c e s s i d e n t i fj e r ( p i d )  R e s o u r c e s h a r i n g o p t i o n s  p a r e n t a n d c h i l d r e n s h a r e a l l r e s o u r c e s  c h i l d r e n s h a r e s u b s e t o f p a r e n t ’ s r e s o u r c e s  p a r e n t a n d c h i l d s h a r e n o r e s o u r c e s  E x e c u t i o n o p t i o n s  p a r e n t a n d c h i l d r e n e x e c u t e c o n c u r r e n t l y  p a r e n t w a i t s u n t i l c h i l d r e n t e r m i n a t e 15