የስርዓተ ክወናዎች መግቢያ

ሃይ ሀብር! ተከታታይ መጣጥፎችን ወደ እርስዎ ትኩረት ማምጣት እፈልጋለሁ - በእኔ አስተያየት የአንድ አስደሳች ሥነ ጽሑፍ ትርጉሞች - OSTEP። ይህ ጽሑፍ ዩኒክስ መሰል ኦፕሬቲንግ ሲስተሞችን ማለትም ከሂደቶች ጋር መሥራትን፣ የተለያዩ መርሐ-ግብሮችን፣ ማህደረ ትውስታን እና ሌሎች ዘመናዊ ስርዓተ ክወናን የሚያካትቱ ተመሳሳይ ክፍሎችን በጥልቀት ያብራራል። የሁሉም ቁሳቁሶች ዋናውን እዚህ ማየት ይችላሉ እዚህ. እባክዎን ትርጉሙ የተደረገው ሙያዊ ባልሆነ መልኩ (በነጻነት) መሆኑን ግን አጠቃላይ ትርጉሙን እንደያዝኩ ተስፋ አደርጋለሁ።

በዚህ ጉዳይ ላይ የላብራቶሪ ስራ እዚህ ሊገኝ ይችላል-

• የመጀመሪያው
• የመጀመሪያው
• የእኔ የግል መላመድ

ሌሎች ክፍሎች፡-

• ክፍል 1፡ መግቢያ
• ክፍል 2፡ ረቂቅ፡ ሂደቱ
• ክፍል 3፡ የሂደቱ API መግቢያ
• ክፍል 4፡ የመርሐግብር አስማሚ መግቢያ

እንዲሁም የእኔን ቻናል በ ላይ ማየት ይችላሉ። ቴሌግራም =)

የመርሐግብር አስማሚ መግቢያ

የችግሩ ዋና ነገር፡ መርሐግብር አውጪ ፖሊሲን እንዴት ማዘጋጀት እንደሚቻል
መሰረታዊ መርሐግብር አውጪ የፖሊሲ ማዕቀፎችን እንዴት መንደፍ አለበት? ዋናዎቹ ግምቶች ምን መሆን አለባቸው? ምን መለኪያዎች አስፈላጊ ናቸው? በመጀመሪያዎቹ የኮምፒዩተር ስርዓቶች ውስጥ ምን መሰረታዊ ቴክኒኮች ጥቅም ላይ ውለዋል?

የሥራ ጫና ግምት

ሊኖሩ ስለሚችሉ ፖሊሲዎች ከመወያየታችን በፊት በመጀመሪያ በስርአቱ ውስጥ ስለሚሰሩ ሂደቶች ጥቂት ቀለል ያሉ ፍንጮችን እናድርገው እነዚህም በጋራ ይባላሉ። የሥራ ጫና. የሥራ ጫናውን መግለጽ የሕንፃ ፖሊሲዎች ወሳኝ አካል ነው፣ እና ስለ የሥራ ጫናው የበለጠ ባወቁ መጠን ፖሊሲውን መፃፍ ይችላሉ።

በስርአቱ ውስጥ ስለሚሰሩ ሂደቶች የሚከተሉትን ግምቶች እናድርግ፣ አንዳንዴም ይባላል ስራዎች (ተግባራት)። ሁሉም ማለት ይቻላል እነዚህ ግምቶች ተጨባጭ አይደሉም, ነገር ግን ለአስተሳሰብ እድገት አስፈላጊ ናቸው.

1. እያንዳንዱ ተግባር ለተመሳሳይ ጊዜ ይሠራል ፣
2. ሁሉም ተግባራት በአንድ ጊዜ ይዘጋጃሉ,
3. የተሰጠው ሥራ እስኪጠናቀቅ ድረስ ይሠራል ፣
4. ሁሉም ተግባራት ሲፒዩ ብቻ ይጠቀማሉ ፣
5. የእያንዳንዱ ተግባር የሩጫ ጊዜ ይታወቃል።

የጊዜ መርሐግብር መለኪያዎች

ስለ ጭነቱ ከአንዳንድ ግምቶች በተጨማሪ የተለያዩ የመርሃግብር ፖሊሲዎችን ለማነፃፀር ሌላ መሳሪያ ያስፈልጋል፡ መርሐግብር ቆጣሪዎች። መለኪያ የአንድ ነገር መለኪያ ነው። መርሐግብር አውጪዎችን ለማነጻጸር የሚያገለግሉ በርካታ መለኪያዎች አሉ።

ለምሳሌ፣ የሚጠራውን መለኪያ እንጠቀማለን። የመመለሻ ጊዜ (የመመለሻ ጊዜ)። የተግባር መመለሻ ጊዜ የሚወሰነው በተግባሩ ማጠናቀቂያ ጊዜ እና በስርዓቱ ውስጥ ባለው የሥራ መድረሻ ጊዜ መካከል ያለው ልዩነት ነው።

መዞር = ማጠናቀቅ - መድረሻ

ሁሉም ተግባራት በአንድ ጊዜ እንደደረሱ ስለገመትን፣ ከዚያም Ta=0 እና በዚህም Tt=Tc። ከላይ ያሉትን ግምቶች ስንቀይር ይህ ዋጋ በተፈጥሮው ይለወጣል.

ሌላ መለኪያ - ፍትሃዊነት (ፍትሃዊነት, ታማኝነት). በእቅድ ውስጥ ምርታማነት እና ፍትሃዊነት ብዙውን ጊዜ ተቃራኒ ባህሪያት ናቸው. ለምሳሌ፣ መርሐግብር አውጪው አፈጻጸሙን ሊያሳድግ ይችላል፣ ነገር ግን ሌሎች ሥራዎችን በመጠበቅ ወጪ ፍትሐዊነትን ይቀንሳል።

መጀመሪያ በመጀመርያ ውጪ (FIFO)

ልንተገበር የምንችለው በጣም መሠረታዊው ስልተ ቀመር FIFO ወይም ይባላል መጀመሪያ ገባ (ገባ)፣ መጀመሪያ አገልግሏል (ውጪ). ይህ ስልተ-ቀመር በርካታ ጥቅሞች አሉት-ለመተግበር በጣም ቀላል እና ሁሉንም ግምቶቻችንን የሚያሟላ እና ስራውን በጥሩ ሁኔታ ያከናውናል.

አንድ ቀላል ምሳሌ እንመልከት። እንበልና 3 ተግባራት በአንድ ጊዜ ተቀምጠዋል። ነገር ግን ያንን ተግባር A ከሌሎቹ ሁሉ ትንሽ ቀደም ብሎ እንደደረሰ እናስብ, ስለዚህ በአፈፃፀም ዝርዝር ውስጥ ከሌሎቹ ቀደም ብሎ ይታያል, ልክ እንደ B ከ C አንጻራዊ እያንዳንዳቸው ለ 10 ሰከንድ እንደሚፈጸሙ እናስብ. በዚህ ጉዳይ ላይ እነዚህን ተግባራት ለማጠናቀቅ አማካይ ጊዜ ምን ያህል ይሆናል?

እሴቶቹን በመቁጠር - 10 + 20 + 30 እና በ 3 በማካፈል, አማካይ የፕሮግራም ማስፈጸሚያ ጊዜ ከ 20 ሰከንድ ጋር እኩል ነው.
አሁን ግምታችንን ለመለወጥ እንሞክር. በተለይም፣ ግምት 1 እና ስለዚህ እያንዳንዱ ተግባር ለማስፈጸም ተመሳሳይ ጊዜ ይወስዳል ብለን አናስብም። FIFO ይህን ጊዜ እንዴት ይሠራል?

እንደ ተለወጠ, የተለያዩ የተግባር አፈፃፀም ጊዜዎች በ FIFO ስልተ-ቀመር ምርታማነት ላይ እጅግ በጣም አሉታዊ ተፅእኖ አላቸው. እናስብ ሀ ለመጨረስ 100 ሰከንድ፣ B እና C ደግሞ እያንዳንዳቸው 10 ሰከንድ ይወስዳሉ።

ከሥዕሉ ላይ እንደሚታየው የስርዓቱ አማካኝ ጊዜ (100+110+120)/3=110 ይሆናል። ይህ ተፅዕኖ ይባላል ኮንቮይ ተጽእኖአንዳንድ የአጭር ጊዜ ተጠቃሚዎች ከከባድ ሸማች በኋላ ሲሰለፉ። ልክ እንደ ግሮሰሪ መስመር አይነት ደንበኛ ከፊት ለፊትዎ ሙሉ ጋሪ ያለው። ለችግሩ በጣም ጥሩው መፍትሄ የገንዘብ መመዝገቢያውን ለመለወጥ ወይም ለመዝናናት እና በጥልቀት ለመተንፈስ መሞከር ነው.

በጣም አጭር ሥራ መጀመሪያ

ከከባድ ክብደት ሂደቶች ጋር ተመሳሳይ ሁኔታን በሆነ መንገድ መፍታት ይቻላል? በእርግጠኝነት። ሌላ ዓይነት እቅድ ይባላልበጣም አጭር ሥራ መጀመሪያ (ኤስጄኤፍ) የእሱ ስልተ ቀመር እንዲሁ በጣም ጥንታዊ ነው - ስሙ እንደሚያመለክተው በጣም አጫጭር ተግባራት መጀመሪያ አንዱ ከሌላው በኋላ ይጀምራል።

በዚህ ምሳሌ ፣ ተመሳሳይ ሂደቶችን የማስኬድ ውጤት በአማካኝ የፕሮግራም ማዞሪያ ጊዜ ላይ መሻሻል እና እኩል ይሆናል ። 50 ይልቅ 110, ይህም ማለት ይቻላል 2 እጥፍ የተሻለ ነው.

ስለዚህ, ሁሉም ተግባራት በአንድ ጊዜ ይደርሳሉ ለሚለው ግምት, የ SJF ስልተ ቀመር በጣም ጥሩው ስልተ ቀመር ይመስላል. ይሁን እንጂ የእኛ ግምቶች አሁንም ተጨባጭ አይመስሉም. በዚህ ጊዜ ግምት 2 ን እንለውጣለን እና በዚህ ጊዜ ተግባሮች በማንኛውም ጊዜ ሊገኙ እንደሚችሉ ያስቡ, እና ሁሉም በተመሳሳይ ጊዜ አይደሉም. ይህ ወደ ምን ችግሮች ሊያመራ ይችላል?

ያ ተግባር A (100c) መጀመሪያ ደርሶ መፈፀም እንደሚጀምር እናስብ። በ t=10፣ B እና C ተግባራት ይደርሳሉ፣ እያንዳንዱም 10 ሰከንድ ይወስዳል። ስለዚህ አማካኝ የማስፈጸሚያ ጊዜ (100+(110-10)+(120-10))3 = 103. ይህን ለማሻሻል መርሐግብር አውጪው ምን ሊያደርግ ይችላል?

መጀመሪያ ለመጨረስ በጣም አጭር ጊዜ (STCF)

ሁኔታውን ለማሻሻል, መርሃግብሩ ተጀምሯል እና እስኪጠናቀቅ ድረስ የሚሠራውን ግምት 3 እንተወዋለን. በተጨማሪም, የሃርድዌር ድጋፍ እንፈልጋለን እና እርስዎ እንደሚገምቱት, እንጠቀማለን ሰዓት ቆጣሪ የሩጫ ስራን ለማቋረጥ እና አውድ መቀየር. ስለዚህ መርሐግብር አውጪው በአሁኑ ጊዜ አንድ ነገር ማድረግ ይችላል ተግባራት B, C ይደርሳል - ተግባር A መፈጸምን ያቁሙ እና ተግባሮችን B እና Cን ወደ ሂደት ውስጥ ያስቀምጣሉ እና ከተጠናቀቁ በኋላ, ሂደቱን ይቀጥሉ A. እንዲህ ዓይነቱ መርሐግብር ይባላል. STCFወይም ቅድመ ዝግጅት ስራ መጀመሪያ.

የዚህ እቅድ አውጪ ውጤት የሚከተለው ውጤት ይሆናል፡ ((120-0)+(20-10)+(30-10))/3=50። ስለዚህ እንዲህ ዓይነቱ መርሐግብር ለሥራችን የበለጠ ተስማሚ ይሆናል።

የሜትሪክ ምላሽ ጊዜ

ስለዚህ የተግባራቱን የሩጫ ጊዜ ካወቅን እና እነዚህ ተግባራት ሲፒዩ ብቻ እንደሚጠቀሙ ካወቅን STCF ምርጥ መፍትሄ ይሆናል። እና አንድ ጊዜ በመጀመሪያዎቹ ጊዜያት እነዚህ ስልተ ቀመሮች በጥሩ ሁኔታ ሰርተዋል። ሆኖም ተጠቃሚው አሁን አብዛኛውን ጊዜዋን በተርሚናል ላይ ታሳልፋለች እና ውጤታማ የሆነ በይነተገናኝ ተሞክሮ ትጠብቃለች። ስለዚህ አዲስ መለኪያ ተወለደ - የምላሽ ጊዜ (ምላሽ).

የምላሹ ጊዜ እንደሚከተለው ይሰላል.

Tresponse=Tfirstrun-ታሪቫል

ስለዚህ, ለቀደመው ምሳሌ, የምላሽ ጊዜ: A=0, B=0, C=10 (abg=3,33) ይሆናል.

እና የ STCF አልጎሪዝም 3 ተግባራት በአንድ ጊዜ በሚደርሱበት ሁኔታ ውስጥ በጣም ጥሩ አይደለም - ትናንሽ ተግባራት ሙሉ በሙሉ እስኪጠናቀቁ ድረስ መጠበቅ አለበት ። ስለዚህ አልጎሪዝም ለመመለሻ ጊዜ መለኪያ ጥሩ ነው, ነገር ግን ለግንኙነት መለኪያ መጥፎ ነው. አስቡት በአንድ ተርሚናል ላይ ተቀምጠህ ቁምፊዎችን ወደ አርታዒ ለመተየብ ስትሞክር እና ከ10 ሰከንድ በላይ መጠበቅ ካለብህ ሌላ ተግባር ሲፒዩ እየወሰደ ነበር። በጣም ደስ የሚል አይደለም.

ስለዚህ ሌላ ችግር ገጥሞናል - የምላሽ ጊዜን የሚያውቅ መርሐግብር እንዴት መገንባት እንችላለን?

ክብ ሮቢን

ይህንን ችግር ለመፍታት አልጎሪዝም ተዘጋጅቷል ክብ ሮቢን (RR) መሰረታዊ ሃሳቡ በጣም ቀላል ነው፡ ተግባራቶቹን እስኪጨርሱ ድረስ ከመሮጥ ይልቅ ለተወሰነ ጊዜ ስራውን እንሰራለን (የጊዜ ቁርጥራጭ ይባላል) ከዚያም ከወረፋው ወደ ሌላ ስራ እንቀይራለን። አልጎሪዝም ሁሉም ተግባራት እስኪጠናቀቁ ድረስ ስራውን ይደግማል. በዚህ ሁኔታ, የፕሮግራሙ የሂደት ጊዜ ብዙ ጊዜ መሆን አለበት, ከዚያ በኋላ ቆጣሪው ሂደቱን ያቋርጣል. ለምሳሌ፣ አንድ ጊዜ ቆጣሪ በየ x=10ms ሂደቱን ካቋረጠ፣ የሂደቱ ማስፈጸሚያ መስኮት መጠን የ10 ብዜት እና 10,20፣10 ወይም x*XNUMX መሆን አለበት።

እስቲ አንድ ምሳሌ እንመልከት፡- የኤቢሲ ስራዎች በአንድ ጊዜ በሲስተሙ ውስጥ ይደርሳሉ እና እያንዳንዳቸው ለ 5 ሰከንድ መሮጥ ይፈልጋሉ። የ SJF ስልተ ቀመር ሌላ ሥራ ከመጀመሩ በፊት እያንዳንዱን ተግባር ያጠናቅቃል። በአንጻሩ የRR አልጎሪዝም የማስጀመሪያ መስኮት = 1s ተግባራቶቹን እንደሚከተለው ያልፋል (ምስል 4.3)

(SJF በድጋሚ (ለምላሽ ጊዜ መጥፎ)

(ዙር ሮቢን (ለምላሽ ጊዜ ጥሩ)

የRR ስልተ ቀመር አማካኝ የምላሽ ጊዜ (0+1+2)/3=1፣ ለኤስጄኤፍ (0+5+10)/3=5 ነው።

የሰዓት መስኮቱ ለ RR በጣም አስፈላጊ መለኪያ ነው ብሎ ማሰብ ምክንያታዊ ነው, ትንሽ ከሆነ, የምላሽ ጊዜ ከፍ ያለ ይሆናል. ነገር ግን፣ የዐውደ-ጽሑፍ መቀያየር ጊዜ በአጠቃላይ አፈጻጸም ላይ ሚና ስለሚኖረው በጣም ትንሽ ማድረግ የለብዎትም። ስለዚህ የማስፈጸሚያ የመስኮት ጊዜ ምርጫ በስርዓተ ክወናው አርኪቴክት ተዘጋጅቷል እና በእሱ ውስጥ ለመፈጸም በታቀዱት ተግባራት ላይ የተመሰረተ ነው. አውድ መቀየር ጊዜን የሚያባክን ብቸኛው የአገልግሎት ክዋኔ አይደለም - የሩጫ ፕሮግራሙ በሌሎች ብዙ ነገሮች ላይ ይሰራል, ለምሳሌ, የተለያዩ መሸጎጫዎች, እና በእያንዳንዱ ማብሪያ / ማጥፊያ ይህንን አካባቢ ማስቀመጥ እና ወደነበረበት መመለስ አስፈላጊ ነው, ይህ ደግሞ ብዙ ሊወስድ ይችላል. ጊዜ.

ስለ ምላሽ ጊዜ መለኪያ ብቻ እየተነጋገርን ከሆነ RR በጣም ጥሩ መርሐግብር አውጪ ነው። ነገር ግን የተግባር ማዞሪያ ጊዜ መለኪያ በዚህ ስልተ-ቀመር እንዴት ይሆናል? ከላይ ያለውን ምሳሌ ተመልከት, የ A, B, C = 5s የስራ ጊዜ እና በተመሳሳይ ጊዜ ሲደርሱ. ተግባር A በ13፣ B በ14፣ C በ15 ሰከንድ ያበቃል እና አማካይ የመመለሻ ጊዜ 14 ሰከንድ ይሆናል። ስለዚህ, RR ለትራንስ ኦፍ ሜትሪክ በጣም መጥፎው ስልተ ቀመር ነው.

በጥቅሉ ሲታይ፣ ማንኛውም የ RR አይነት ስልተ ቀመር ፍትሃዊ ነው፡ የCPU ጊዜውን በሁሉም ሂደቶች መካከል በእኩል ይከፋፍላል። እና ስለዚህ, እነዚህ መለኪያዎች በየጊዜው እርስ በርስ ይጋጫሉ.

ስለዚህ ፣ በርካታ ተቃራኒ ስልተ ቀመሮች አሉን እና በተመሳሳይ ጊዜ አሁንም ብዙ ግምቶች ይቀራሉ - የተግባር ሰዓቱ እንደሚታወቅ እና ተግባሩ ሲፒዩ ብቻ እንደሚጠቀም።

ከ I/O ጋር መቀላቀል

በመጀመሪያ ደረጃ, ሂደቱ ሲፒዩ ብቻ ይጠቀማል የሚለውን ግምት 4 እናስወግድ, በተፈጥሮ, ይህ አይደለም እና ሂደቶች ሌሎች መሳሪያዎችን ማግኘት ይችላሉ.

ማንኛውም ሂደት የI/O ክዋኔን በጠየቀ ቁጥር ሂደቱ ወደታገደው ሁኔታ ይገባል፣ I/O እስኪጠናቀቅ ይጠብቃል። I / O ወደ ሃርድ ድራይቭ ከተላከ, እንዲህ ዓይነቱ ክዋኔ እስከ ብዙ ms ወይም ከዚያ በላይ ሊወስድ ይችላል, እና ሂደተሩ በዚህ ጊዜ ስራ ፈት ይሆናል. በዚህ ጊዜ መርሐግብር አውጪው ማቀነባበሪያውን ከማንኛውም ሌላ ሂደት ጋር ሊይዝ ይችላል. የሚቀጥለው ውሳኔ መርሐግብር አውጪው የሚወስነው ሂደቱ I/Oውን ሲያጠናቅቅ ነው። ይህ በሚሆንበት ጊዜ መቋረጥ ይከሰታል እና ስርዓተ ክወናው I/O የተባለውን ሂደት ወደ ዝግጅቱ ሁኔታ ያስገባል።

የበርካታ ችግሮች ምሳሌ እንመልከት። እያንዳንዳቸው 50ms የሲፒዩ ጊዜ ያስፈልጋቸዋል። ነገር ግን፣ የመጀመሪያው በየ10 ሚሴው I/Oን ይደርሳል (ይህም በየ10ሚሴው ይከናወናል)። እና ሂደት B በቀላሉ ያለ I/O ያለ 50ms ፕሮሰሰር ይጠቀማል።

በዚህ ምሳሌ የ STCF መርሐግብር አዘጋጅን እንጠቀማለን። እንደ A ያለ ሂደት በላዩ ላይ ከተጀመረ መርሐግብር አውጪው እንዴት ይሠራል? እሱ የሚከተለውን ያደርጋል፡ በመጀመሪያ ሂደት Aን ሙሉ በሙሉ ያዘጋጃል፣ ከዚያም ሂደቱን ለ.

ይህንን ችግር ለመፍታት ባህላዊው አቀራረብ እያንዳንዱን 10 ms የሂደት A ንዑስ ተግባር እንደ የተለየ ተግባር መውሰድ ነው። ስለዚህ በSTJF ስልተ ቀመር ሲጀመር በ50 ms ተግባር እና በ10 ms ተግባር መካከል ያለው ምርጫ ግልፅ ነው። ከዚያም፣ ንዑስ ተግባር A ሲጠናቀቅ፣ ሂደት B እና I/O ይጀመራሉ። I/O ከተጠናቀቀ በኋላ ከሂደቱ B ይልቅ የ 10ms ሂደትን እንደገና መጀመር የተለመደ ይሆናል. በዚህ መንገድ, መደራረብን መተግበር ይቻላል, ሲፒዩ በሌላ ሂደት ጥቅም ላይ ሲውል የመጀመሪያው እየጠበቀ ነው. አይ/ኦ እና በዚህ ምክንያት ስርዓቱ በተሻለ ሁኔታ ጥቅም ላይ ይውላል - በይነተገናኝ ሂደቶች I / Oን በሚጠብቁበት ጊዜ ሌሎች ሂደቶች በአቀነባባሪው ላይ ሊከናወኑ ይችላሉ።

Oracle አሁን የለም።

አሁን የሥራው የሩጫ ጊዜ ይታወቃል የሚለውን ግምት ለማስወገድ እንሞክር. ይህ በአጠቃላይ በጠቅላላው ዝርዝር ውስጥ በጣም መጥፎው እና ከእውነታው የራቀ ግምት ነው። እንደ እውነቱ ከሆነ፣ በአማካይ ተራ ስርዓተ ክወና፣ ስርዓተ ክወናው ራሱ ስለ ተግባራቱ አፈፃፀም ጊዜ የሚያውቀው በጣም ትንሽ ነው፣ ታዲያ ስራው ለምን ያህል ጊዜ እንደሚፈጅ ሳታውቅ መርሐግብር አዘጋጅ እንዴት መገንባት ትችላለህ? ምናልባት ይህንን ችግር ለመፍታት አንዳንድ የ RR መርሆዎችን ልንጠቀም እንችላለን?

ውጤቱ

የተግባር መርሐግብርን መሰረታዊ ሀሳቦችን ተመልክተናል እና 2 የመርሃግብር ሰጭ ቤተሰቦችን ተመለከትን። የመጀመሪያው አጭሩ ስራ መጀመሪያ ይጀምራል እና በዚህ ምክንያት የመመለሻ ጊዜን ይጨምራል, ሁለተኛው ደግሞ በሁሉም ስራዎች መካከል በእኩልነት ተቀደደ, የምላሽ ጊዜ ይጨምራል. ሁለቱም ስልተ ቀመሮች የሌላ ቤተሰብ ስልተ ቀመሮች ጥሩ ሲሆኑ መጥፎ ናቸው። እንዲሁም የሲፒዩ እና I/O ትይዩ አጠቃቀም አፈፃፀሙን እንደሚያሻሽል ተመልክተናል፣ ነገር ግን ችግሩን በOS clairvoyance አልፈታውም። በሚቀጥለው ትምህርት ደግሞ ያለፈውን ጊዜ የሚመለከት እና የወደፊቱን ለመተንበይ የሚሞክር እቅድ አውጪን እንመለከታለን። እና ባለብዙ ደረጃ ግብረመልስ ወረፋ ይባላል.

ምንጭ: hab.com