From cf7518466ba15ab1759e5bc312ab99798b8cf2ac Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Simone Piccardi Date: Sat, 2 Mar 2002 16:33:27 +0000 Subject: [PATCH] Un po' di priorita` dei processi e chiusa la questione dell'assegnazione progressiva dei pid dei processi (Thanks Algol!). --- ChangeLog | 5 ++ prochand.tex | 138 +++++++++++++++++++++++++++++++-------------------- 2 files changed, 90 insertions(+), 53 deletions(-) diff --git a/ChangeLog b/ChangeLog index 8228743..26d9895 100644 --- a/ChangeLog +++ b/ChangeLog @@ -1,3 +1,8 @@ +2002-03-02 Simone Piccardi + + * prochand.tex: Aggiunte info sui limiti superiore ed inferiore + dei pid verificate da A. Frusciante. + 2002-03-01 Simone Piccardi * prochand.tex: correzioni varie da D. Masini. diff --git a/prochand.tex b/prochand.tex index 38a9b2f..4f72ab5 100644 --- a/prochand.tex +++ b/prochand.tex @@ -103,15 +103,15 @@ init-+-keventd Dato che tutti i processi attivi nel sistema sono comunque generati da \cmd{init} o da uno dei suoi figli\footnote{in realtà questo non è del tutto - vero, in Linux ci sono alcuni processi che pur comparendo come figli di - init, o con \acr{pid} successivi, sono in realtà generati direttamente dal - kernel, (come \cmd{keventd}, \cmd{kswapd}, etc.)} si possono classificare i -processi con la relazione padre/figlio in un'organizzazione gerarchica ad -albero, in maniera analoga a come i file sono organizzati in un albero di -directory (si veda \secref{sec:file_organization}); in \curfig\ si è mostrato -il risultato del comando \cmd{pstree} che permette di visualizzare questa -struttura, alla cui base c'è \cmd{init} che è progenitore di tutti gli altri -processi. + vero, in Linux ci sono alcuni processi speciali che pur comparendo come + figli di \cmd{init}, o con \acr{pid} successivi, sono in realtà generati + direttamente dal kernel, (come \cmd{keventd}, \cmd{kswapd}, etc.).} si +possono classificare i processi con la relazione padre/figlio in +un'organizzazione gerarchica ad albero, in maniera analoga a come i file sono +organizzati in un albero di directory (si veda +\secref{sec:file_organization}); in \curfig\ si è mostrato il risultato del +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 @@ -213,11 +213,15 @@ intero con segno (nel caso di Linux e delle \acr{glibc} il tipo usato \type{int}). Il \acr{pid} viene assegnato in forma progressiva ogni volta che un nuovo -processo viene creato, fino ad un limite massimo (in genere essendo detto -numero memorizzato in un intero a 16 bit si arriva a 32767) oltre il quale si -riparte dal numero più basso disponibile\footnote{FIXME: verificare, non sono - sicuro}. Per questo motivo, come visto in \secref{sec:proc_hierarchy}, il -processo di avvio (\cmd{init}) ha sempre il \acr{pid} uguale a uno. +processo viene creato, fino ad un limite che, essendo il \acr{pid} un numero +positivo memorizzato in un intero a 16 bit, arriva ad un massimo di 32767. +Oltre questo valore l'assegnazione riparte dal numero più basso disponibile a +partire da un minimo di 300,\footnote{questi valori sono definiti dalla macro + \macro{PID\_MAX} in \file{threads.h} e direttamente in \file{fork.c} nei + sorgenti del kernel.} che serve a riservare i \acr{pid} più bassi ai processi +eseguiti dal direttamente dal kernel. Per questo motivo, come visto in +\secref{sec:proc_hierarchy}, il processo di avvio (\cmd{init}) ha sempre il +\acr{pid} uguale a uno. Tutti i processi inoltre memorizzano anche il \acr{pid} del genitore da cui sono stati creati, questo viene chiamato in genere \acr{ppid} (da @@ -846,7 +850,7 @@ segnale termina il processo o chiama una funzione di gestione. processo figlio termina. Se un figlio è già terminato la funzione ritorna immediatamente. -Al ritorno lo stato di termininazione del processo viene salvato nella +Al ritorno lo stato di terminazione del processo viene salvato nella variabile puntata da \var{status} e tutte le informazioni relative al processo (vedi \secref{sec:proc_termination}) vengono rilasciate. Nel caso un processo abbia più figli il valore di ritorno permette di @@ -1818,7 +1822,7 @@ quando si definisce \macro{\_POSIX\_SOURCE} o si compila con il flag In questa sezione tratteremo più approfonditamente i meccanismi con il quale lo \textit{scheduler}\footnote{che è la parte del kernel che si occupa di stabilire quale processo dovrà essere posto in esecuzione.} assegna la CPU -ai vari processi attivi. In particolare prendremo in esame i vari meccanismi +ai vari processi attivi. In particolare prenderemo in esame i vari meccanismi con cui viene gestita l'assegnazione del tempo di CPU, ed illustreremo le varie funzioni di gestione. @@ -1836,15 +1840,14 @@ multi-processore si introduce anche la problematica dovuta alla scelta di quale sia la CPU più opportuna da utilizzare.\footnote{nei processori moderni la presenza di ampie cache può rendere poco efficiente trasferire l'esecuzione di un processo da una CPU ad un'altra, per cui occorrono - meccanismi per determininare quale è la migliore scelta fra le diverse CPU.} + meccanismi per determinare quale è la migliore scelta fra le diverse CPU.} Tutto questo comunque appartiene alle sottigliezze dell'implementazione del -kernel, e dal punto di vista dei programmi che girano in user space anche -quando si hanno più processori, e quindi potenzialmente anche dei processi che -sono eseguiti davvero in contemporanea, si può pensare alle politiche di -scheduling come concernenti la risorsa \textsl{tempo di esecuzione}, la cui -assegnazione sarà governata dagli stessi meccanismi di scelta di priorità, -solo che nel caso di più processori sarà a disposizione di più di un processo -alla volta. +kernel, e dal punto di vista dei programmi che girano in user space, anche +quando si hanno più processori (e dei processi che sono eseguiti davvero in +contemporanea), si può pensare alle politiche di scheduling come concernenti +la risorsa \textsl{tempo di esecuzione}, la cui assegnazione sarà governata +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 @@ -1853,27 +1856,30 @@ importante. Per questo non priorità di esecuzione abbia risultati significativi in termini di prestazioni. -La politica tradizionale di scheduling di Unix (che tratteremo in -\secref{sec:proc_sched_stand}) è sempre stata basata su delle priorità -dinamiche, che assicurassero che tutti i processi, anche i meno importanti, -potessero ricevere un po' di tempo di CPU. - -Lo standard POSIX però 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 processi che non hanno questa necessità, ha introdotto il concetto di -\textsl{priorità assoluta}, chimata anche \textsl{priorità statica}, in -contrapposizione con la normale priorità dinamica. - -Il concetto di prorità assoluta dice che quando due processi si contendono -l'esecuzione, vince sempre quello con la priorità assoluta più alta, anche, -grazie al \textit{prehemptive scheduling}, se l'altro è in esecuzione. +Il meccanismo tradizionale di scheduling di Unix (che tratteremo in +\secref{sec:proc_sched_stand}) è sempre stato basato su delle \textsl{priorità + dinamiche}, in modo da assicurare che tutti i processi, anche i meno +importanti, possano ricevere un po' di tempo di CPU. In sostanza quando un +processo ottiene la CPU la sua priorità viene diminuita. In questo modo alla +fine, anche un processo con priorità iniziale molto bassa, finisce per avere +una priorità sufficiente per essere eseguito. + +Lo standard POSIX.1b però ha introdotto il concetto di \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. + +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}, @@ -1881,20 +1887,35 @@ eseguiti (cio 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}. - -Questa viene in genere indicata con un numero - +richiesta di I/O o in stato di \textit{sleep}. 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}. +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 +assegnazione della CPU è fatta solo in base ad una priorità dinamica che è +calcolata indipendentemente. È tuttavia possibile assegnare anche una priorità +assoluta nel qual caso un processo avrà la precedenza su tutti gli altri 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} -In Linux tutti i processi hanno sostanzialmente la stessa priorità; benché sia -possibile specificare una priorità assoluta secondo lo standard POSIX -(argomento che tratteremo più avanti) l'uso comune segue quello che è il -meccanismo tradizionale con cui i sistemi +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 +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. + + + \subsection{Il meccanismo di \textit{scheduling real-time}} \label{sec:proc_real_time} @@ -1902,6 +1923,17 @@ meccanismo tradizionale con cui i sistemi Per settare le +\footnote{a meno che non si siano installate le patch di RTLinux o RTAI, con i + quali è possibile ottenere un sistema effettivamente hard real-time.} + +in realtà non si tratta di un vero hard real-time, in quanto + la presenza di eventuali interrupt o di page fault può sempre interrompere + l'esecuzione di un processo, a meno di non installare le estensioni di + RTLinux o RTAI, il normale kernel non è real-time. + + + + \section{Problematiche di programmazione multitasking} \label{sec:proc_multi_prog} -- 2.30.2