Processos e Threads
description
Transcript of Processos e Threads
![Page 1: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Processos e ThreadsCapítulo 2
2.1 Processos2.2 Threads2.3 Comunicação interprocesso2.4 Problemas clássicos de IPC2.5 Escalonamento
![Page 2: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/2.jpg)
2
ProcessosO Modelo de Processo
• Multiprogramação de quatro programas• Modelo conceitual de 4 processos sequenciais, independentes• Somente um programa está ativo a cada momento
![Page 3: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Criação de Processos
Principais eventos que levam à criação de processos
1. Início do sistema2. Execução de chamada ao sistema
de criação de processos3. Solicitação do usuário para criar um
novo processo4. Início de um job em lote
![Page 4: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Término de Processos
Condições que levam ao término de processos
1. Saída normal (voluntária)2. Saída por erro (voluntária)3. Erro fatal (involuntário)4. Cancelamento por um outro processo
(involuntário)
![Page 5: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Hierarquias de Processos
• Pai cria um processo filho, processo filho pode criar seu próprio processo
• Formam uma hierarquia– UNIX chama isso de “grupo de processos”
• Windows não possui o conceito de hierarquia de processos– Todos os processos são criados iguais
![Page 6: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Estados de Processos (1)
• Possíveis estados de processos– em execução– bloqueado– pronto
• Mostradas as transições entre os estados
![Page 7: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Estados de Processos (2)
• Camada mais inferior de um SO estruturado por processos– trata interrupções, escalonamento
• Acima daquela camada estão os processos sequenciais
![Page 8: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Implementação de Processos (1)
Campos da entrada de uma tabela de processos
![Page 9: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Implementação de Processos (2)
Esqueleto do que o nível mais baixo do SO faz quando ocorre uma interrupção
![Page 10: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/10.jpg)
10
ThreadsO Modelo de Thread (1)
(a) Três processos cada um com um thread(b) Um processo com três threads
![Page 11: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/11.jpg)
11
O Modelo de Thread (2)
• Items compartilhados por todos os threads em um processo
• Itens privativos de cada thread
![Page 12: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/12.jpg)
12
O Modelo de Thread (3)
Cada thread tem sua própria pilha
![Page 13: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Uso de Thread (1)
Um processador de texto com três threads
![Page 14: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Uso de Thread (2)
Um servidor web com múltiplos threads
![Page 15: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Uso de Thread (3)
• Código simplificado do slide anterior(a) Thread despachante(b) Thread operário
![Page 16: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Uso de Thread (4)
Três maneiras de construir um servidor
![Page 17: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/17.jpg)
17
Implementação de Threads de Usuário
Um pacote de threads de usuário
![Page 18: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Implementação de Threads de Núcleo
Um pacote de threads gerenciado pelo núcleo
![Page 19: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Implementações Híbridas
Multiplexação de threads de usuário sobre threads de núcleo
![Page 20: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Comunicação InterprocessoCondições de Disputa
Dois processos querem ter acesso simultaneamente à memória compartilhada
![Page 21: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Regiões Críticas (1)
Quatro condições necessárias para prover exclusão mútua:
1. Nunca dois processos simultaneamente em uma região crítica
2. Nenhuma afirmação sobre velocidades ou números de CPUs
3. Nenhum processo executando fora de sua região crítica pode bloquear outros processos
4. Nenhum processo deve esperar eternamente para entrar em sua região crítica
![Page 22: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Regiões Críticas (2)
Exclusão mútua usando regiões críticas
![Page 23: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Exclusão Mútua com Espera Ociosa (1)
Solução proposta para o problema da região crítica(a) Processo 0. (b) Processo 1.
![Page 24: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Exclusão Mútua comEspera Ociosa (2)
Solução de Peterson para implementar exclusão mútua
![Page 25: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Dormir e Acordar
Problema do produtor-consumidor com uma condição de disputa fatal
![Page 26: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Semáforos
O problema do produtor-consumidor usando semáforos
![Page 27: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Troca de Mensagens
O problema do produtor-consumidor com N mensagens
![Page 28: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Barreiras
• Uso de uma barreiraa) processos se aproximando de uma barreirab) todos os processos, exceto um, bloqueados pela
barreirac) último processo chega, todos passam
![Page 29: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Jantar dos Filósofos (1)
• Filósofos comem/pensam• Cada um precisa de 2
garfos para comer• Pega um garfo por vez• Como prevenir deadlock
![Page 30: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Jantar dos Filósofos (2)
Uma solução errada para o problema do jantar dos filósofos
![Page 31: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/31.jpg)
31
Jantar dos Filósofos (3)
Uma solução para o problema do jantar dos filósofos (parte 1)
![Page 32: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Jantar dos Filósofos (4)
Uma solução para o problema do jantar dos filósofos (parte 2)
![Page 33: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/33.jpg)
33
O Problema dos Leitores e Escritores
Uma solução para o problema dos leitores e escritores
![Page 34: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/34.jpg)
34
O Problema do Barbeiro Sonolento (1)
![Page 35: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/35.jpg)
35
O Problema do Barbeiro Sonolento (2)
Solução para o problema do barbeiro sonolento
![Page 36: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/36.jpg)
36
EscalonamentoIntrodução ao Escalonamento (1)
• Surtos de uso da CPU alternam-se com períodos de espera por E/Sa) um processo orientado à CPUb) um processo orientado à E/S
![Page 37: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/37.jpg)
37
Introdução ao Escalonamento (2)
Objetivos do algoritmo de escalonamento
![Page 38: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Escalonamento em Sistemas em Lote (1)
Um exemplo de escalonamento job mais curto primeiro
![Page 39: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Escalonamento emSistemas em Lote (2)
Escalonamento em três níveis
![Page 40: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/40.jpg)
40
Escalonamento emSistemas Interativos (1)
• Escalonamento por alternância circular (round-robin)a) lista de processos executáveisb) lista de processos executáveis depois que B usou todo o seu quantum
![Page 41: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/41.jpg)
41
Um algoritmo de escalonamento com quatro classes de prioridade
Escalonamento emSistemas Interativos (2)
![Page 42: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/42.jpg)
42
Escalonamento emSistemas de Tempo-Real
Sistema de tempo-real escalonável• Dados
– m eventos periódicos– evento i ocorre dentro do período Pi e
requer Ci segundos
• Então a carga poderá ser tratada somente se
1
1m
i
i i
CP
![Page 43: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/43.jpg)
43
Política versus Mecanismo
• Separa o que é permitido ser feito do como é feito– um processo sabe quais de seus threads filhos
são importantes e precisam de prioridade
• Algoritmo de escalonamento parametrizado– mecanismo no núcleo
• Parâmetros preenchidos pelos processos do usuário– política estabelecida pelo processo do usuário
![Page 44: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/44.jpg)
44
Escalonamento de Threads (1)
Possível escalonamento de threads de usuário• processo com quantum de 50-mseg• threads executam 5 mseg por surto de CPU
![Page 45: Processos e Threads](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081604/568149e8550346895db71176/html5/thumbnails/45.jpg)
45
Escalonamento de Threads (2)
Possível escalonamento de threads de núcleo• processo com quantum de 50-mseg• threads executam 5 mseg por surto de CPU