অপারেটিং সিস্টেমের পরিচিতি

হে হাবর! আমি আপনার নজরে আমার মতে একটি আকর্ষণীয় সাহিত্যের নিবন্ধ-অনুবাদের একটি সিরিজ উপস্থাপন করতে চাই - OSTEP। এই উপাদানটি ইউনিক্স-এর মতো অপারেটিং সিস্টেমের কাজ সম্পর্কে গভীরভাবে আলোচনা করে, যেমন, প্রক্রিয়া, বিভিন্ন সময়সূচী, মেমরি এবং অন্যান্য অনুরূপ উপাদানগুলির সাথে কাজ যা একটি আধুনিক OS তৈরি করে। আপনি এখানে সমস্ত উপকরণের আসল দেখতে পারেন এখানে. অনুগ্রহ করে মনে রাখবেন অনুবাদটি পেশাগতভাবে করা হয়েছে (বেশ অবাধে), তবে আমি আশা করি আমি সাধারণ অর্থ ধরে রেখেছি।

এই বিষয়ে ল্যাবের কাজ এখানে পাওয়া যাবে:
- মূল: pages.cs.wisc.edu/~remzi/OSTEP/Homework/homework.html
- মূল: github.com/remzi-arpacidusseau/ostep-code
- আমার ব্যক্তিগত অভিযোজন: github.com/bykvaadm/OS/tree/master/ostep

এছাড়াও আপনি আমার চ্যানেল চেক আউট করতে পারেন টেলিগ্রাম =)

প্রোগ্রাম অপারেশন

একটি প্রোগ্রাম চালু হলে কি হয়? একটি চলমান প্রোগ্রাম একটি সহজ জিনিস করে - এটি নির্দেশাবলী চালায়। প্রতি সেকেন্ডে, লক্ষ লক্ষ এমনকি সম্ভবত বিলিয়ন নির্দেশাবলী RAM থেকে প্রসেসর দ্বারা পুনরুদ্ধার করা হয়, ফলস্বরূপ এটি সেগুলিকে ডিকোড করে (উদাহরণস্বরূপ, এই নির্দেশগুলি কী ধরণের তা সনাক্ত করে) এবং সেগুলি কার্যকর করে৷ এটি হতে পারে দুটি সংখ্যা যোগ করা, মেমরি অ্যাক্সেস করা, একটি শর্ত পরীক্ষা করা, একটি ফাংশনে ঝাঁপ দেওয়া ইত্যাদি। একটি নির্দেশ কার্যকর করার পরে, প্রসেসর অন্যটির বাস্তবায়নে এগিয়ে যায়। এবং তাই নির্দেশের পর নির্দেশ, প্রোগ্রাম শেষ না হওয়া পর্যন্ত সেগুলি কার্যকর করা হয়।
এই উদাহরণটি স্বাভাবিকভাবেই সরলীকৃত হিসাবে বিবেচিত হয় - আসলে, প্রসেসরের গতি বাড়ানোর জন্য, আধুনিক হার্ডওয়্যার আপনাকে পালাক্রমে নির্দেশাবলী কার্যকর করতে, সম্ভাব্য ফলাফল গণনা করতে, একই সাথে নির্দেশাবলী সম্পাদন করতে এবং অনুরূপ কৌশলগুলি করতে দেয়।

গণনার ভন নিউম্যান মডেল

আমাদের দ্বারা বর্ণিত কাজের সরলীকৃত রূপটি গণনার ভন নিউম্যান মডেলের অনুরূপ। ভন নিউম্যান কম্পিউটার সিস্টেমের পথপ্রদর্শকদের একজন, তিনি গেম থিওরির লেখকদের একজন. প্রোগ্রামটি চলাকালীন, অন্যান্য ইভেন্টগুলির একটি গুচ্ছ সংঘটিত হয়, অন্যান্য অনেক প্রক্রিয়া এবং তৃতীয় পক্ষের লজিক কাজ করে, যার মূল উদ্দেশ্য হল সিস্টেমের লঞ্চ, অপারেশন এবং রক্ষণাবেক্ষণ সহজ করা।
সফ্টওয়্যারের একটি সেট রয়েছে যা প্রোগ্রামগুলিকে সহজে চালানোর জন্য দায়ী (বা এমনকি একাধিক প্রোগ্রামকে একই সময়ে চালানোর অনুমতি দেয়), যা প্রোগ্রামগুলিকে একই মেমরি ভাগ করতে এবং বিভিন্ন ডিভাইসের সাথে যোগাযোগ করতে দেয়। এই ধরনের সফ্টওয়্যার (সফ্টওয়্যার) এর একটি সেটকে মূলত একটি অপারেটিং সিস্টেম বলা হয় এবং এর কাজগুলির মধ্যে রয়েছে যে সিস্টেমটি সঠিকভাবে এবং দক্ষতার সাথে কাজ করে তা পর্যবেক্ষণ করা এবং সেইসাথে এই সিস্টেমের পরিচালনার সহজতা নিশ্চিত করা।

অপারেটিং সিস্টেম

একটি অপারেটিং সিস্টেম, একটি OS হিসাবে সংক্ষেপে, কম্পিউটার সংস্থানগুলি পরিচালনা করতে এবং একটি কম্পিউটারের সাথে ব্যবহারকারীর মিথস্ক্রিয়া সংগঠিত করার জন্য ডিজাইন করা আন্তঃসম্পর্কিত প্রোগ্রামগুলির একটি সেট।.
ওএস প্রথম স্থানে তার কার্যকারিতা অর্জন করে, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কৌশল - কৌশলটির মাধ্যমে ভার্চুয়ালাইজেশন. OS একটি ভৌত ​​সম্পদের (প্রসেসর, মেমরি, ডিস্ক, ইত্যাদি) সাথে ইন্টারঅ্যাক্ট করে এবং এটিকে আরও সাধারণ, আরও শক্তিশালী, এবং সহজে ব্যবহারযোগ্য ফর্মে রূপান্তরিত করে। অতএব, একটি সাধারণ বোঝার জন্য, আপনি খুব মোটামুটিভাবে একটি ভার্চুয়াল মেশিনের সাথে অপারেটিং সিস্টেমের তুলনা করতে পারেন।
ব্যবহারকারীদের অপারেটিং সিস্টেমে কমান্ড দিতে এবং এইভাবে ভার্চুয়াল মেশিনের ক্ষমতা ব্যবহার করার অনুমতি দেওয়ার জন্য (যেমন একটি প্রোগ্রাম চালানো, মেমরি বরাদ্দ করা, একটি ফাইল অ্যাক্সেস করা ইত্যাদি), অপারেটিং সিস্টেম কিছু ইন্টারফেস সরবরাহ করে এপিআই (অ্যাপ্লিকেশন প্রোগ্রামিং ইন্টারফেস) এবং যেটিতে আপনি কল করতে পারেন (কল)। একটি সাধারণ অপারেটিং সিস্টেম শত শত সিস্টেম কল করার অনুমতি দেয়।
অবশেষে, যেহেতু ভার্চুয়ালাইজেশন একাধিক প্রোগ্রাম চালানোর অনুমতি দেয় (এইভাবে CPU ভাগ করে), এবং একই সাথে তাদের নির্দেশাবলী এবং ডেটা অ্যাক্সেস করে (এইভাবে মেমরি ভাগ করে), এবং অ্যাক্সেস ডিস্ক (এইভাবে I/O ডিভাইসগুলি ভাগ করে) ), অপারেটিং সিস্টেমটিকে একটি বলা হয় রিসোর্স ম্যানেজার. প্রতিটি প্রসেসর, ডিস্ক এবং মেমরি হ'ল সিস্টেমের একটি সংস্থান এবং এইভাবে অপারেটিং সিস্টেমের ভূমিকাগুলির মধ্যে একটি এই সংস্থানগুলি পরিচালনা করার কাজ হয়ে ওঠে, এটি দক্ষতার সাথে, সততার সাথে করা বা এর বিপরীতে, এই অপারেটিং সিস্টেমটি যে কাজের জন্য নির্ভর করে তার উপর নির্ভর করে। ডিজাইন করা হয়.

CPU ভার্চুয়ালাইজেশন

নিম্নলিখিত প্রোগ্রাম বিবেচনা করুন:
(https://www.youtube.com/watch?v=zDwT5fUcki4&feature=youtu.be)

এটি কোন বিশেষ কর্ম সঞ্চালন করে না, আসলে, এটি যা করে তা হল একটি ফাংশন কল ঘূর্ণন(), যার কাজ হল সময় চেক করা এবং এক সেকেন্ড পেরিয়ে যাওয়ার পরে ফিরে আসা। সুতরাং, এটি অনির্দিষ্টকালের জন্য স্ট্রিং পুনরাবৃত্তি করে যা ব্যবহারকারী একটি যুক্তি হিসাবে পাস করেছে।
আসুন এই প্রোগ্রামটি চালাই এবং এটিকে একটি আর্গুমেন্ট হিসাবে "A" অক্ষরটি পাস করি। ফলাফলটি বিশেষভাবে আকর্ষণীয় নয় - সিস্টেমটি কেবল একটি প্রোগ্রাম চালায় যা পর্যায়ক্রমে "A" অক্ষরটি প্রদর্শন করে।
এখন বিকল্পটি চেষ্টা করা যাক যখন একই প্রোগ্রামের অনেকগুলি দৃষ্টান্ত চলছে, তবে এটি পরিষ্কার করার জন্য বিভিন্ন অক্ষর আউটপুট করা হচ্ছে। এই ক্ষেত্রে, ফলাফল কিছুটা ভিন্ন হবে। আমাদের একটি প্রসেসর থাকা সত্ত্বেও, প্রোগ্রামটি একই সাথে কার্যকর করা হয়। এটা কিভাবে হয়? কিন্তু দেখা যাচ্ছে যে অপারেটিং সিস্টেম, হার্ডওয়্যার ক্ষমতার সাহায্য ছাড়া নয়, একটি বিভ্রম তৈরি করে। এই বিভ্রম যে সিস্টেমে একাধিক ভার্চুয়াল প্রসেসর রয়েছে, একটি একক ফিজিক্যাল প্রসেসরকে তাত্ত্বিকভাবে অসীম সংখ্যায় পরিণত করে এবং এর ফলে আপাতদৃষ্টিতে প্রোগ্রামগুলি একই সাথে চালানোর অনুমতি দেয়। এই মায়া বলা হয় CPU ভার্চুয়ালাইজেশন.
এই ছবিটি অনেক প্রশ্ন উত্থাপন করে, উদাহরণস্বরূপ, যদি একই সময়ে একাধিক প্রোগ্রাম চলতে চায়, কোনটি চালু করা হবে? OS এর "নীতি" এই প্রশ্নের জন্য দায়ী৷ নীতিগুলি ওএস-এর অনেক জায়গায় ব্যবহার করা হয় এবং এর মতো প্রশ্নের উত্তর দেয় এবং এটি হল মৌলিক প্রক্রিয়া যা OS প্রয়োগ করে৷ তাই রিসোর্স ম্যানেজার হিসেবে ওএস-এর ভূমিকা।

মেমরি ভার্চুয়ালাইজেশন

এখন স্মৃতির দিকে তাকাই। আধুনিক সিস্টেমে মেমরির ভৌত মডেলকে বাইটের অ্যারে হিসাবে উপস্থাপন করা হয়।. মেমরি থেকে পড়তে, আপনাকে নির্দিষ্ট করতে হবে সেল ঠিকানাএটি অ্যাক্সেস করতে ডেটা লিখতে বা আপডেট করতে, আপনাকে অবশ্যই ডেটা এবং সেলের ঠিকানা উল্লেখ করতে হবে যেখানে এটি লিখতে হবে।
প্রোগ্রাম নির্বাহের সময় মেমরি ক্রমাগত অ্যাক্সেস করা হয়। একটি প্রোগ্রাম তার সম্পূর্ণ ডাটা স্ট্রাকচার মেমরিতে সঞ্চয় করে এবং বিভিন্ন নির্দেশনা কার্যকর করার মাধ্যমে এটি অ্যাক্সেস করে। নির্দেশাবলী, ইতিমধ্যে, মেমরিতেও সংরক্ষণ করা হয়, তাই পরবর্তী নির্দেশের জন্য প্রতিটি অনুরোধের জন্য এটি অ্যাক্সেস করা হয়।

malloc() কল

নিম্নলিখিত প্রোগ্রামটি বিবেচনা করুন, যা কল ব্যবহার করে মেমরির একটি অঞ্চল বরাদ্দ করে malloc () (https://youtu.be/jnlKRnoT1m0):

প্রোগ্রাম বিভিন্ন জিনিস করে. প্রথমে, এটি কিছু মেমরি (লাইন 7) বরাদ্দ করে, তারপর বরাদ্দ করা ঘরের ঠিকানা (লাইন 9) প্রিন্ট করে, বরাদ্দ করা মেমরির প্রথম স্লটে শূন্য লেখে। এর পরে, প্রোগ্রামটি একটি লুপে প্রবেশ করে যেখানে এটি "p" ভেরিয়েবলের ঠিকানায় মেমরিতে সংরক্ষিত মান বৃদ্ধি করে। এটি নিজের প্রসেস আইডিও প্রিন্ট করে। প্রক্রিয়া আইডি প্রতিটি চলমান প্রক্রিয়ার জন্য অনন্য. বেশ কয়েকটি কপি চালু করার পরে, আমরা একটি আকর্ষণীয় ফলাফলে হোঁচট খাব: প্রথম ক্ষেত্রে, আপনি যদি কিছু না করেন এবং কেবল কয়েকটি অনুলিপি চালান তবে ঠিকানাগুলি আলাদা হবে। কিন্তু এটা আমাদের তত্ত্বের আওতায় পড়ে না! সঠিক, যেহেতু আধুনিক বিতরণে ডিফল্টরূপে মেমরি র্যান্ডমাইজেশন সক্ষম করা আছে। যদি এটি নিষ্ক্রিয় করা হয়, আমরা প্রত্যাশিত ফলাফল পেতে পারি - দুটি একই সাথে চলমান প্রোগ্রামের মেমরি ঠিকানা মিলবে।

ফলস্বরূপ, এটি দেখা যাচ্ছে যে দুটি স্বাধীন প্রোগ্রাম তাদের নিজস্ব ব্যক্তিগত ঠিকানার স্থানগুলির সাথে কাজ করে, যা অপারেটিং সিস্টেম দ্বারা শারীরিক মেমরিতে ম্যাপ করা হয়।. অতএব, একটি প্রোগ্রামের মধ্যে মেমরি অ্যাড্রেসের ব্যবহার অন্যদেরকে কোনোভাবেই প্রভাবিত করবে না, এবং প্রতিটি প্রোগ্রামের কাছে মনে হয় যে এটির নিজস্ব শারীরিক মেমরি রয়েছে, সম্পূর্ণরূপে এটিকে দেওয়া হয়েছে। বাস্তবতা, যাইহোক, শারীরিক মেমরি অপারেটিং সিস্টেম দ্বারা পরিচালিত একটি ভাগ করা সম্পদ।

ধারাবাহিকতা

অপারেটিং সিস্টেমের মধ্যে আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল - ধারাবাহিকতা. একই প্রোগ্রামের মধ্যে একই সময়ে অনেক জিনিসের সাথে কাজ করার সময় সিস্টেমের সমস্যাগুলি সম্পর্কে কথা বলার সময় এই শব্দটি ব্যবহার করা হয়। এমনকি অপারেটিং সিস্টেমের মধ্যেও সামঞ্জস্যের সমস্যা দেখা দেয়। পূর্ববর্তী মেমরি এবং প্রসেসর ভার্চুয়ালাইজেশন উদাহরণগুলিতে, আমরা বুঝতে পেরেছি যে ওএস একই সময়ে অনেকগুলি জিনিস পরিচালনা করে - এটি প্রথম প্রক্রিয়া শুরু করে, তারপরে দ্বিতীয়টি এবং আরও অনেক কিছু। এটি পরিণত হয়েছে, এই আচরণ কিছু সমস্যা হতে পারে. সুতরাং, উদাহরণস্বরূপ, আধুনিক মাল্টি-থ্রেডেড প্রোগ্রামগুলি এই ধরনের অসুবিধা অনুভব করে।

নিম্নলিখিত প্রোগ্রাম বিবেচনা করুন:

মূল ফাংশনের প্রোগ্রামটি কল ব্যবহার করে দুটি থ্রেড তৈরি করে pthread_create(). এই উদাহরণে, একটি থ্রেডকে অন্য ফাংশনের পাশাপাশি একই মেমরি স্পেসে চলমান একটি ফাংশন হিসাবে ভাবা যেতে পারে, স্পষ্টতই একই সময়ে একাধিক ফাংশন চলছে। এই উদাহরণে, প্রতিটি থ্রেড ফাংশনটি শুরু করে এবং কার্যকর করে worker() যা পরিবর্তনশীলকে সহজভাবে বৃদ্ধি করে,.

1000 এর একটি আর্গুমেন্ট দিয়ে এই প্রোগ্রামটি রান করা যাক। আপনি হয়তো অনুমান করেছেন, ফলাফল 2000 হওয়া উচিত কারণ প্রতিটি থ্রেড ভেরিয়েবল 1000 বার বৃদ্ধি করেছে। যাইহোক, সবকিছু এত সহজ নয়। এর মাত্রা আরো পুনরাবৃত্তি একটি ক্রম সঙ্গে প্রোগ্রাম চালানোর চেষ্টা করা যাক.

একটি সংখ্যা ইনপুট করার মাধ্যমে, উদাহরণস্বরূপ, 100000, আমরা 200000 সংখ্যা হিসাবে আউটপুট দেখতে আশা করি। যাইহোক, যদি আমরা 100000 নম্বরটি বেশ কয়েকবার চালাই, তবে আমরা কেবল সঠিক উত্তর দেখতে পাব না, বিভিন্ন ভুল উত্তরও পাব। উত্তরটি এই সত্যের মধ্যে রয়েছে যে সংখ্যা বাড়ানোর জন্য, তিনটি ক্রিয়াকলাপ প্রয়োজন - মেমরি থেকে সংখ্যাটি বের করা, বৃদ্ধি করা এবং তারপর সংখ্যাটি আবার লেখা। যেহেতু এই সমস্ত নির্দেশগুলি পারমাণবিকভাবে কার্যকর হয় না (একই সময়ে), এইরকম অদ্ভুত জিনিস ঘটতে পারে। এই সমস্যাটিকে প্রোগ্রামিং বলা হয় জাতি শর্ত. যখন একটি অজানা মুহূর্তে অজানা শক্তি আপনার যে কোনো অপারেশনের কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করতে পারে।

উত্স: www.habr.com