YOMEDIA
Bài giảng Hệ điều hành: Giao tiếp giữa các tiến trình
Chia sẻ: Năm Tháng Tĩnh Lặng
| Ngày:
| Loại File: PDF
| Số trang:61
132
lượt xem
3
download
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
Bài này trình bày về "Giao tiếp giữa các tiến trình" với một số nội dung sau: Một số khái niệm cơ bản, đụng độ (race condition), miền găng (critical section), ngữ cảnh miền găng, giải pháp cho vấn đề miền găng, cấu trúc của các tiến trình, phân loại các giải pháp cho CS, giải thuật,... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt các nội dung chi tiết.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Hệ điều hành: Giao tiếp giữa các tiến trình
- KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
HỆ ĐIỀU HÀNH
Giao tiếp giữa các tiến trình
- Một số khái niệm cơ bản*
Tiến trình độc lập không ảnh hưởng và không bị ảnh
hưởng bởi việc thực thi của các tiến trình khác.
Tiến trình hợp tác (không độc lập) có thể ảnh hưởng
và bị ảnh hưởng bởi việc thực thi của các tiến trình
khác.
Ưu điểm của việc hợp tác tiến trình:
Chia sẻ thông tin
Tăng tốc tính toán (xử lý song song)
Tính module hóa
Tiện lợi
2
- Một số khái niệm cơ bản*
Các tiến trình sử dụng và cập nhập dữ liệu chia sẻ
như các biến, file và cơ sở dữ liệu dùng chung.
Thao tác ghi phải độc lập từng đôi một để ngăn ngừa
tình trạng đụng độ, có thể dẫn đến tính không toàn
vẹn dữ liệu.
Các miền găng dùng để cung cấp sự toàn vẹn dữ liệu.
Một tiến trình đòi hỏi miền găng phải không bị chờ
mãi mãi: deadlock
3
- Đụng độ (race condition)
Race condition: tình huống mà nhiều tiến trình cùng
truy cập và thao tác dữ liệu chia sẻ một cách đồng
thời. Dữ liệu cuối cùng phụ thuộc vào tiến trình cuối
cùng.
Để ngăn ngừa đụng độ, các tiến trình đồng hành phải
được đồng bộ hóa.
4
- Đụng độ (race condition)
5
- Miền găng (critical section)
n tiến trình đấu tranh với nhau để sử dụng một số dữ
liệu nào đó.
Mỗi tiến trình có một đoạn mã, gọi là miền găng
(critical section (CS)), tại đó dữ liệu chia sẻ được
truy cập.
Vấn đề: bảo đảm rằng khi một tiến trình đang thực
thi trong miền găng của nó, không có tiến trình nào
khác được quyền thực thi trong miền găng của nó.
6
- Ngữ cảnh miền găng
Khi một tiến trình thi hành đoạn mã thao tác trên dữ
liệu chia sẻ (hay tài nguyên), chúng ta nói rằng tiến
trình đó đang trong miền găng của nó.
Việc thực thi các miền găng phải có tính duy nhất: tại
bất kỳ thời điểm nào, chỉ có duy nhất một tiến trình
được quyền thực thi trong miền găng của nó (ngay cả
với nhiều bộ xử lý).
Vì vậy mỗi tiến trình phải yêu cầu quyền trước khi
vào miền găng.
7
- Ngữ cảnh miền găng
Đoạn mã thể hiện yêu cầu này được gọi làEntry
Section (ES).
Miền găng (CS) có thể theo sau là Leave/Exit
Section (LS).
Phần đoạn mã còn lại là Remainder Section (RS).
Vấn đề của miền găng là thiết kế một giao thức mà
các tiến trình có thể sử dụng để hành động của chúng
sẽ không phụ thuộc vào thứ tự mà sự thi hành của
chúng được chen vào.
8
- Giải pháp cho vấn đề miền găng
Có 3 yêu cầu mà một giải pháp đúng cần phải thỏa
mãn:
1. Mutual Exclusion: không có 2 tiến trình cùng ở
trong miền găng một lúc
2. Progress: Một tiến trình bên ngoài miền găng
không được ngăn cản các tiến trình khác vào
miền găng
3. Bounded Waiting: không có tiến trình nào phải
chờ vô hạn để vào miền găng
Chỉ cần một trong ba điều kiện trên sai thì giải
pháp đưa ra là sai.
9
- Cấu trúc của các tiến trình
Cấu trúc tổng quát của tiến trình Pi (Pj)
do {
entry section
critical section
leave section
remainder section
} while (1);
Lưu ý: Các tiến trình có thể chia sẻ các biến dùng
chung để đồng bộ hóa hoạt động của chúng.
10
- Phân loại các giải pháp cho CS
Giaûi phaùp busy-waiting
Alg. 1 & 2, Peterson, Dekker, Bakery,
TSL, Interrupt
Giaûi phaùp sleep and wake-up
Semaphore
Monitor
11
- Giaûi thuaät 1
Bieán chia seû
int turn; /* khôûi ñaàu turn = 0 */
neáu turn = i ⇒ Pi ñöôïc pheùp vaøo critical section
Process Pi
do {
while (turn != i) ;
critical section();
turn = j;
remainder section();
} while (1);
Thoaû maõn mutual exclusion (1)
Progress (2) & bounded-waiting (3) ?
12
- Giaûi thuaät 1
Process P0: Process P1:
do do
while(turn !=0 ); while(turn!=1);
Critical_Section(); Critical_Section();
turn=1; turn=0;
Remainder_Section(); Remainder_Section();
while (1); while (1);
Ví duï: P0 coù RS raát lôùn vaø P1 coù RS nhoû.
Neáu turn=0, P0 ñöôïc vaøo CS vaø sau ñoù thöïc thi vuøng RS (turn=1).
Ñeán P1 vaøo CS vaø sau ñoù thöïc thi RS (turn=0) vaø tìm caùch vaøo CS moät laàn
nöõa nhöng yeâu caàu bò töø choái !!! P1 phaûi chôø P0 !!!.
13
- Giaûi thuaät 2
Bieán chia seû
boolean flag[2]; /* khôûi ñaàu flag [0] = flag [1] = false. */
Neáu flag [i] = true ⇒ Pi saün saøng vaøo critical section
Process Pi
do {
flag[i] = true;
while (flag[j]) ;
Critical_Section();
flag [i] = false;
Remainder_Section();
} while (1);
14
- Giaûi thuaät 3 (Peterson)
Bieán chia seû: keát hôïp caû giaûi thuaät 1 vaø 2.
Process Pi
do {
flag [i]= true;
turn = j;
while (flag [j] and turn == j) ;
Critical_Section();
flag [i] = false;
Remainder_Section();
} while (1);
15
- Giaûi thuaät Bakery: N process
Tröôùc khi vaøo CS, process Pi nhaän moät con soá. Process naøo giöõ
con soá nhoû nhaát thì ñöôïc vaøo CS
Tröôøng hôïp Pi vaø Pj cuøng nhaän ñöôïc moät chæ soá:
Neáu i < j thì Pi ñöôïc vaøo tröôùc, ngöôïc laïi Pj ñöôïc vaøo
tröôùc.
Khi ra khoûi CS, Pi ñaët laïi soá cuûa mình baèng 0
Cô cheá caáp soá cho caùc process thöôøng taïo caùc soá theo cô cheá
taêng daàn, ví duï 1,2,3,3,3,3,4,5...
16
- Leänh TSL (Test-and-Set Lock)
Kieåm tra vaø caäp nhaät moät bieán trong moät thao taùc ñôn
(atomic)
nShared data:
bool lock = false;
bool TestandSet(bool &target)
{
nProcess Pi
bool rv = target;
while (1)
target = true;
return rv; {
} while (TestandSet(lock)) ;
Critical_Section;
lock = false;
Remainder_Section;
}
17
- Semaphores
Là một công cụ đồng bộ hóa được cung cấp bởi
HĐH không đòi hỏi “busy waiting”.
Một semaphore S là một biến nguyên mà ngoài lệnh
khởi tạo ra, chỉ có thể được truy xuất thông qua hai
thao tác độc quyền truy xuất và nguyên tố:
wait(S)
signal(S)
18
- Semaphores
Truy cập với 2 thao tác
wait (S):
while S≤ 0 do no-op;
S--;
signal (S):
S++;
Để tránh “busy waiting”: khi một tiến trình phải đợi, nó sẽ
được đặt vào hàng đợi block.
Khi một tiến trình phải đợi một semaphore S, nó sẽ bị block
và đặt vào hàng đợi của semaphore tương ứng.
Thao tác signal lấy một tiến trình từ trong hàng đợi và đặt nó
vào trong danh sách các tiến trình ở trạng thái sẵn sàng.
19
- Semaphores
Định nghĩa cấu trúc:
typedef struct {
int value;
struct process *L;
} semaphore;
Giả sử có 2 thao tác cơ bản:
Block tạm cho tiến trình chờ.
wakeup(P) khôi phục lại sự thi hành của tiến trình bị
block P.
20
Thêm tài liệu vào bộ sưu tập có sẵn:
Báo xấu
LAVA
ERROR:connection to 10.20.1.100:9315 failed (errno=111, msg=Connection refused)
ERROR:connection to 10.20.1.100:9315 failed (errno=111, msg=Connection refused)
Đang xử lý...
Thêm vào BST
Báo xấu
