comando \cmd{pstree} che permette di visualizzare questa struttura, alla cui
base c'è \cmd{init} che è progenitore di tutti gli altri processi.
-
Il kernel mantiene una tabella dei processi attivi, la cosiddetta
\textit{process table}; per ciascun processo viene mantenuta una voce nella
tabella dei processi costituita da una struttura \type{task\_struct}, che
contiene tutte le informazioni rilevanti per quel processo. Tutte le strutture
usate a questo scopo sono dichiarate nell'header file \file{linux/sched.h}, ed
-uno schema semplificato che riporta la struttura delle principali informazioni
+uno schema semplificato, che riporta la struttura delle principali informazioni
contenute nella \type{task\_struct} (che in seguito incontreremo a più
riprese), è mostrato in \nfig.
system call ed ad ogni interrupt, (ma può essere anche attivato
esplicitamente). Il timer di sistema provvede comunque a che esso sia invocato
periodicamente, generando un interrupt periodico secondo la frequenza
-specificata dalla costante \macro{HZ}, definita in \file{asm/param.h} Il
-valore usuale è 100 (è espresso in Hertz), si ha cioè un interrupt dal timer
-ogni centesimo di secondo.
+specificata dalla costante \macro{HZ}, definita in \file{asm/param.h}. Il
+valore usuale è 100\footnote{è così per tutte le architetture eccetto l'alpha,
+ per la quale è 1000} ed è espresso in Hertz. Si ha cioè un interrupt dal
+timer ogni centesimo di secondo.
Ogni volta che viene eseguito, lo \textit{scheduler} effettua il calcolo delle
priorità dei vari processi attivi (torneremo su questo in
\begin{table}[!htb]
\centering
\footnotesize
- \begin{tabular}[c]{|c|p{10cm}|}
+ \begin{tabular}[c]{|c|c|p{8cm}|}
\hline
- \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
+ \textbf{Valore} & \textbf{Macro} &\textbf{Significato}\\
\hline
\hline
- $<-1$& attende per un figlio il cui \textit{process group} è uguale al
+ $<-1$& -- & attende per un figlio il cui \textit{process group} è uguale al
valore assoluto di \var{pid}. \\
- $-1$ & attende per un figlio qualsiasi, usata in questa maniera è
- equivalente a \func{wait}.\\
- $0$ & attende per un figlio il cui \textit{process group} è uguale a
- quello del processo chiamante. \\
- $>0$ & attende per un figlio il cui \acr{pid} è uguale al
+ $-1$ & \macro{WAIT\_ANY} & attende per un figlio qualsiasi, usata in
+ questa maniera è equivalente a \func{wait}.\\
+ $0$ & \macro{WAIT\_MYPGRP} & attende per un figlio il cui \textit{process
+ group} è uguale a quello del processo chiamante. \\
+ $>0$ & -- &attende per un figlio il cui \acr{pid} è uguale al
valore di \var{pid}.\\
\hline
\end{tabular}
\hline
\end{tabular}
\caption{Identificatori di utente e gruppo associati a ciascun processo con
- indicazione dei suffissi usate dalle varie funzioni di manipolazione.}
+ indicazione dei suffissi usati dalle varie funzioni di manipolazione.}
\label{tab:proc_uid_gid}
\end{table}
ed oggetto di numerose ricerche; in ogni caso essa dipende in maniera
essenziale anche dal tipo di utilizzo che deve essere fatto del sistema.
+Si tenga presente comunque che l'utilizzo della CPU è soltanto una delle
+risorse (insieme alla memoria e all'accesso alle periferiche) che sono
+necessarie per l'esecuzione di un programma, e spesso non è neanche la più
+importante. Per questo non è affatto detto che dare ad un programma la massima
+priorità di esecuzione abbia risultati significativi in termini di
+prestazioni.
+
+La caratteristica specifica di un sistema multitasking come Linux è quella del
+cosiddetto \textit{prehemptive multitasking}: questo significa che al
+contrario di altri sistemi (che usano invece il cosiddetto \textit{cooperative
+ multitasking}) non sono i singoli processi, ma il kernel stesso a decidere
+quando la CPU deve essere passata ad un altro processo. Come accennato in
+\secref{sec:proc_hierarchy} questa scelta viene eseguita dallo
+\textit{scheduler} il cui scopo è quello di distribuire al meglio il tempo di
+CPU fra i vari processi.
+
+Il Linux un processo può trovarsi in uno degli stati riportati in
+
+
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|c|p{8cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Stato} & \texttt{STAT} & \textbf{Descrizione} \\
+ \hline
+ \hline
+ \textbf{Runnable} & \texttt{R} & Il processo è in esecuzione o è pronto ad
+ essere eseguito (cioè è in attesa che gli venga assegnata la CPU). \\
+ \textbf{Sleep} & \texttt{S} & Il processo processo è in attesa di un
+ risposta dal sistema, ma può essere interrotto da un segnale. \\
+ \textbf{Uninterrutible Sleep} & \texttt{D} & Il processo è in
+ attesa di un risposta dal sistema (in genere per I/O), e non può essere
+ interrotto in nessuna circostanza. \\
+ \textbf{Stopped} & \texttt{T} & Il processo è stato fermato con un
+ \macro{SIGSTOP}, o è tracciato.\\
+ \textbf{Zombie} & \texttt{Z} & Il processo è terminato ma il suo stato di
+ terminazione non è ancora stato letto dal padre. \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Tabella degli stati possibili per processo in Linux, si sono
+ riportati nella colonna \texttt{STAT} i valori dello stato ottenibili
+ dall'output del comando \cmd{ps}.}
+ \label{tab:proc_proc_states}
+\end{table}
+
+
+
+
+Una delle caratteristiche c
+
+,\footnote{lo stato di un processo
+ è riportato nel campo \texttt{STAT} dell'output del comando \cmd{ps},
+ abbiamo già visto che lo stato di \textit{zombie} è indicato con \texttt{Z},
+ gli stati \textit{runnable}, \textit{sleep} e di I/O (\textit{uninteruttible
+ sleep}) sono invece indicati con \texttt{R}, \texttt{S} e \texttt{D}.})
+la priorità assoluta viene invece ignorata per quelli che sono bloccati su una
+richiesta di I/O o in stato di \textit{sleep}
+
+
La cosa è resa ancora più complicata dal fatto che con le architetture
multi-processore si introduce anche la problematica dovuta alla scelta di
quale sia la CPU più opportuna da utilizzare.\footnote{nei processori moderni
dagli stessi meccanismi di scelta di priorità, solo che nel caso di più
processori sarà a disposizione di più di un processo alla volta.
-Si tenga presente inoltre che l'utilizzo della CPU è soltanto una delle
-risorse (insieme alla memoria e all'accesso alle periferiche) che sono
-necessarie per l'esecuzione di un programma, e spesso non è neanche la più
-importante. Per questo non è affatto detto che dare ad un programma la massima
-priorità di esecuzione abbia risultati significativi in termini di
-prestazioni.
+
+
Il meccanismo tradizionale di scheduling di Unix (che tratteremo in
\secref{sec:proc_sched_stand}) è sempre stato basato su delle \textsl{priorità
assoluta}, (chiamata anche \textsl{priorità statica}, in contrapposizione
alla normale priorità dinamica), per tenere conto dei sistemi
real-time,\footnote{per sistema real-time si intende un sistema in grado di
- eseguire operazioni in tempo reale; in genere si tende a distinguere fra
- l'\textit{hard real-time} in cui è necessario che i tempi di esecuzione di
- un programma siano determinabili con certezza assoluta, come nel caso di
- meccanismi di controllo di macchine, dove uno sforamento dei tempi avrebbe
- conseguenze disastrose, e \textit{soft-real-time} in cui un occasionale
- sforamento è ritenuto accettabile.} in cui è vitale che i processi che
-devono essere eseguiti in un determinato momento non debbano aspettare la
-conclusione di altri che non hanno questa necessità.
+ eseguire operazioni in un tempo ben determinato; in genere si tende a
+ distinguere fra l'\textit{hard real-time} in cui è necessario che i tempi di
+ esecuzione di un programma siano determinabili con certezza assoluta (come
+ nel caso di meccanismi di controllo di macchine, dove uno sforamento dei
+ tempi avrebbe conseguenze disastrose), e \textit{soft-real-time} in cui un
+ occasionale sforamento è ritenuto accettabile.} in cui è vitale che i
+processi che devono essere eseguiti in un determinato momento non debbano
+aspettare la conclusione di altri che non hanno questa necessità.
Il concetto di priorità assoluta dice che quando due processi si contendono
l'esecuzione, vince sempre quello con la priorità assoluta più alta, anche
quando l'altro è in esecuzione (grazie al \textit{prehemptive scheduling}).
Ovviamente questo avviene solo per i processi che sono pronti per essere
-eseguiti (cioè nello stato \textit{runnable},\footnote{lo stato di un processo
- è riportato nel campo \texttt{STAT} dell'output del comando \cmd{ps},
- abbiamo già visto che lo stato di \textit{zombie} è indicato con \texttt{Z},
- gli stati \textit{runnable}, \textit{sleep} e di I/O (\textit{uninteruttible
- sleep}) sono invece indicati con \texttt{R}, \texttt{S} e \texttt{D}.})
-la priorità assoluta viene invece ignorata per quelli che sono bloccati su una
-richiesta di I/O o in stato di \textit{sleep}. La priorità assoluta viene in
+eseguiti (cioè nello stato \textit{runnable}). La priorità assoluta viene in
genere indicata con un numero intero, ed un valore più alto comporta una
-priorità maggiore, su questa politica di scheduling torneremo in
-\secref{sec:proc_real_time}.
+priorità maggiore. Su questa politica di scheduling torneremo in
+\secref{sec:proc_real_time}.
In generale quello che succede in tutti gli Unix moderni è che ai processi
normali viene sempre data una priorità assoluta pari a zero, e la decisione di
priorità inferiore che saranno eseguiti solo quando quest'ultimo non avrà
bisogno della CPU.
-
\subsection{Il meccanismo di \textit{scheduling} standard}
\label{sec:proc_sched_stand}
-A meno che non si abbiano specifiche esigenze, l'unico meccanismo di
-scheduling con il quale si avrà a che fare è quello tradizionale che prevede
-solo priorità dinamiche, ed è di questo che di norma ci si dovrà preoccupare
+A meno che non si abbiano esigenze specifiche, l'unico meccanismo di
+scheduling con il quale si avrà a che fare è quello tradizionale, che prevede
+solo priorità dinamiche. È di questo che, di norma, ci si dovrà preoccupare
nella programmazione.
Come accennato in Linux tutti i processi ordinari hanno la stessa priorità
assoluta. Quello che determina quale, fra tutti i processi in attesa di
esecuzione, sarà eseguito per primo, è la priorità dinamica, che è chiamata
-così proprio perché viene varia nel corso dell'esecuzione di un processo.
+così proprio perché varia nel corso dell'esecuzione di un processo. Oltre a
+questo la priorità dinamica determina quanto a lungo un processo continuerà ad
+essere eseguito, e quando un processo potrà subentrare ad un altro
+nell'esecuzione.
qualunque momento, e le operazioni di un eventuale \textit{signal handler}
sono compiute nello stesso spazio di indirizzi del processo. Per questo, anche
il solo accesso o l'assegnazione di una variabile possono non essere più
-operazioni atomiche (torneremo su questi aspetti in \secref{sec:sign_xxx}).
+operazioni atomiche (torneremo su questi aspetti in
+\secref{sec:sign_control}).
In questo caso il sistema provvede un tipo di dato, il \type{sig\_atomic\_t},
il cui accesso è assicurato essere atomico. In pratica comunque si può
projects / gapil.git / blobdiff