1. תהליכים  מהו תהליך ?  מבני הנתונים לניהול תהליכים.  החלפת הקשר.  ניהול תהליכים ע " י מערכת ההפעלה.

2. February 03 חגית עטיה © תהליך  אבסטרקציה : יחידת הביצוע יחידת הזימון תוכנית בביצוע ( סדרתי = פקודה - אחת - אחר - השנייה ) נקרא גם job, task, sequential process

3. February 03 חגית עטיה © מה מאפיין תהליך תהליך לעומת תוכנית :  תוכנית היא חלק ממצב התהליך  תוכנית יכולה לייצר כמה תהליכים  מרחב כתובות  קוד התוכנית  נתונים  מחסנית זמן - ביצוע  program counter  רגיסטרים  מספר תהליך (process id)

4. February 03 חגית עטיה © מרחב הכתובות של התהליך 0x00000000 0xFFFFFFFF address space code (text segment) static data (data segment) heap (dynamic allocated mem) stack (dynamic allocated mem) Program Counter Stack Pointer

5. February 03 חגית עטיה © מצבי התהליך  כל תהליך נמצא באחד המצבים הבאים : מוכן (ready) רץ (running) מחכה (waiting)  מתי מזמנים / מפנים תהליכים ? New Terminated Ready Running Waiting create kill I/O, page fault, etc. I/O done schedule preempt טווח קצר טווח בינוני / ארוך

6. February 03 חגית עטיה © מבני הנתונים של תהליך ב Linux, מכיל 95+ שדות !  בכל זמן, הרבה תהליכים פעילים במערכת  לכל תהליך מצב  Process control block (PCB) שומר את מצב התהליך כאשר אינו רץ. ב -Linux: Process Descriptor  נשמר כאשר התהליך מפונה, נטען כאשר התהליך מתחיל לרוץ. Process id (PID) Execution state Program counter Stack pointer Registers Username Scheduling priority Memory limits

7. February 03 חגית עטיה © מצב המעבד וה -PCB  כאשר תהליך רץ, המצב שלו נמצא במעבד : PC, SP, רגיסטרים משתני זיכרון  כאשר המעבד מפסיק להריץ תהליך ( מעבירו למצב המתנה ), שומר את ערכי הרגיסטרים ב -PCB.  כאשר המעבד מחזיר תהליך למצב ריצה, טוען את ערכי הרגיסטרים מתוך ה -PCB. Context Switch: העברת המעבד מתהליך אחד לשני.

8. February 03 חגית עטיה © Context switch

9. February 03 חגית עטיה © תורי מצבים  מערכת ההפעלה מחזיקה תורים של תהליכים תור ready תור waiting, למשל ל -device מסוים Wait queue header cat pcbNetscape pcb head pointer tail pointer Ready queue header head pointer tail pointer Netscape pcbemacs pcbls pcb

10. February 03 חגית עטיה © ה -PCB ותורי המצבים ה -PCB הוא מבנה נתונים בזיכרון מערכת ההפעלה.  כאשר התהליך נוצר, מוּקצה עבורו PCB ( עם ערכי התחלה ), ומשורשר לתור המתאים ( בדרך - כלל, ready ).  ה -PCB נמצא בתור המתאים למצבו של התהליך.  כאשר מצב התהליך משתנה, ה -PCB שלו מועבר מתור לתור.  כאשר התהליך מסתיים, ה -PCB שלו משוחרר.

11. February 03 חגית עטיה © יצירת תהליך  תהליך אחד ( האב ) יכול ליצור תהליך אחר ( הבן ) שדה ppid בביצוע ps ב -UNIX.  בדרך - כלל, האב מגדיר או מוריש משאבים ותכונות לבניו. ב -UNIX, הבן יורש את שדה userID, ועוד.  האב יכול להמתין לבנו, לסיים, או להמשיך לרוץ במקביל.

12. February 03 חגית עטיה © יצירת תהליכים ב -UNIX:fork() int main(int argc, char **argv) { char *name = argv[0]; int child_pid = fork(); if (child_pid == 0) { printf( “ Son of %s is %d\n ”, name, child_pid); return 0; } else { printf( “ My child is %d\n ”, child_pid); return 0; } }  יוצר ומאתחל PCB.  מיצר מרחב כתובות חדש, ומאתחל אותו עם העתק מלא של מרחב הכתובות של האב.  מאתחל משאבי גרעין לפי משאבי האב ( למשל, קבצים פתוחים )  שם את ה -PCB בתור המוכנים  חוזר פעמיים : לבן, עם ערך 0 לאב, עם מספר התהליך (pid) של הבן

13. February 03 חגית עטיה © איך מפעילים תוכנית חדשה ? int exec(char *prog, char **argv)  עוצר את ביצוע התוכנית הנוכחית.  טוען את prog לתוך מרחב הכתובות.  מאתחל את מצב המעבד, וארגומנטים עבור התוכנית החדשה.  מפנה את המעבד ( ה -PCB מועבר לתור המוכנים ). לא יוצר תהליך חדש !

14. February 03 חגית עטיה © דוגמא : UNIX shell int main(int argc, char **argv) { while (1) { char *cmd = get_next_command(); int child_pid = fork(); if (child_pid == 0) { manipulate STDIN/STDOUT/STDERR fd ’ s exec(cmd); panic( “ exec failed! ” ); } else { wait(child_pid); }