آپريٽنگ سسٽم جو تعارف
اي حبر! مان توهان جي ڌيان ۾ مضمونن جو هڪ سلسلو آڻڻ چاهيان ٿو - منهنجي خيال ۾ هڪ دلچسپ ادب جو ترجمو - OSTEP. هي مواد يونڪس جهڙو آپريٽنگ سسٽم جي ڪم تي تمام گهڻي بحث ڪري ٿو، يعني، پروسيس سان ڪم، مختلف شيڊولرز، ميموري، ۽ ٻيا ساڳيا حصا جيڪي جديد او ايس ٺاهيندا آهن. توھان ھتي ڏسي سگھوٿا سڀ مواد جو اصل . مهرباني ڪري نوٽ ڪريو ته ترجمو غير پروفيشنل (بلڪل آزاديءَ سان) ڪيو ويو، پر اميد اٿم ته مون عام معنيٰ برقرار رکي.
هن موضوع تي ليبارٽري ڪم هتي ڳولهي سگهجي ٿو:
ٻيا حصا:
توھان پڻ چيڪ ڪري سگھو ٿا منھنجي چينل تي =)
شيڊيولر جو تعارف
مسئلي جو خلاصو: شيڊولر پاليسي ڪيئن ٺاھيو
بنيادي شيڊولر پاليسي فريم ورڪ کي ڪيئن ڊزائين ڪيو وڃي؟ مکيه فرضن کي ڇا هجڻ گهرجي؟ ڪهڙا ميٽرڪ اهم آهن؟ شروعاتي ڪمپيوٽنگ سسٽم ۾ ڪهڙيون بنيادي ٽيڪنالاجيون استعمال ڪيون ويون آهن؟
ڪم لوڊ فرض
ممڪن پاليسين تي بحث ڪرڻ کان اڳ، اچو ته پهريان سسٽم ۾ هلندڙ عملن جي باري ۾ ڪجهه آسانيءَ واريون ڳالهيون ڪريون، جن کي مجموعي طور چيو ويندو آهي. ڪم لوڊ. ڪم لوڊ جي وضاحت ڪرڻ پاليسين جي تعمير جو هڪ نازڪ حصو آهي، ۽ وڌيڪ توهان ڪم جي لوڊ بابت ڄاڻو ٿا، بهتر پاليسي جيڪا توهان لکي سگهو ٿا.
اچو ته سسٽم ۾ هلندڙ عملن جي باري ۾ هيٺيون مفروضا ٺاهيون، ڪڏهن ڪڏهن پڻ سڏيو ويندو آهي روزگار (ڪم). لڳ ڀڳ اهي سڀئي مفروضا حقيقت پسند نه آهن، پر سوچ جي ترقيءَ لاءِ ضروري آهن.
- هر ڪم ساڳئي وقت تائين هلندو آهي،
- سڀئي ڪم هڪ ئي وقت مقرر ڪيا ويا آهن،
- تفويض ڪيل ڪم ان جي مڪمل ٿيڻ تائين ڪم ڪري ٿو،
- سڀ ڪم صرف سي پي يو استعمال ڪن ٿا،
- هر ڪم جو هلندڙ وقت معلوم ٿئي ٿو.
شيڊيولر ميٽرڪس
لوڊ بابت ڪجهه مفروضن کان علاوه، مختلف شيڊولنگ پاليسين جي مقابلي لاءِ هڪ ٻيو اوزار گهربل آهي: شيڊولر ميٽرڪس. هڪ ميٽرڪ صرف ڪجهه ماپ جو اندازو آهي. اتي ڪيترائي ميٽرڪ آھن جيڪي شيڊولرز جي مقابلي لاءِ استعمال ڪري سگھجن ٿيون.
مثال طور، اسان استعمال ڪنداسين ميٽرڪ سڏيو ويندو موٽڻ جو وقت (موٽڻ جو وقت). ڪم جي موٽڻ واري وقت جي وضاحت ڪئي وئي آهي ٽاسڪ مڪمل ٿيڻ واري وقت ۽ سسٽم ۾ ڪم اچڻ واري وقت جي وچ ۾ فرق.
ٽَرَرَنڊ = مڪمل ٿيڻ- آمدورفت
جيئن ته اسان فرض ڪيو ته سڀئي ڪم هڪ ئي وقت تي پهچي ويا، پوء Ta=0 ۽ اهڙيء طرح Tt=Tc. اهو قدر قدرتي طور تبديل ٿيندو جڏهن اسان مٿين مفروضن کي تبديل ڪندا آهيون.
ٻيو ميٽرڪ - انصاف (انصاف، ايمانداري). پيداوار ۽ انصاف اڪثر ڪري منصوبابندي ۾ خاصيتون مخالف آهن. مثال طور، شيڊولر ڪارڪردگي کي بهتر ڪري سگهي ٿو، پر ٻين ڪمن کي هلائڻ لاء انتظار ڪرڻ جي قيمت تي، اهڙيء طرح انصاف کي گهٽائڻ.
فرسٽ ان فرسٽ آئوٽ (FIFO)
سڀ کان وڌيڪ بنيادي الگورتھم جيڪو اسان لاڳو ڪري سگھون ٿا ان کي FIFO يا سڏيو ويندو آهي پهرين اچو (اندر)، پهرين خدمت (ٻاهر). ھن الورورٿم جا ڪيترائي فائدا آھن: ان تي عمل ڪرڻ تمام آسان آھي ۽ اھو اسان جي مڙني مفروضن کي پورو ڪري ٿو ۽ ڪم چڱيءَ طرح ڪري ٿو.
اچو ته هڪ سادي مثال تي نظر. اچو ته 3 ڪم هڪ ئي وقت مقرر ڪيا ويا. پر اچو ته فرض ڪريون ته ٽاسڪ A ٻين سڀني کان ٿورو اڳ پهتو، تنهنڪري اهو ٻين جي ڀيٽ ۾ اڳ ۾ ئي عمل جي فهرست ۾ ظاهر ٿيندو، جيئن B جي نسبت C سان. اچو ته فرض ڪريون ته انهن مان هر هڪ کي 10 سيڪنڊن لاءِ انجام ڏنو ويندو. هن معاملي ۾ انهن ڪمن کي مڪمل ڪرڻ لاء سراسري وقت ڇا ٿيندو؟
قدرن کي ڳڻڻ سان - 10+20+30 ۽ 3 سان ورهائڻ سان، اسان حاصل ڪندا آهيون سراسري پروگرام جي عمل جو وقت 20 سيڪنڊن جي برابر.
هاڻي اچو ته پنهنجي مفروضن کي تبديل ڪرڻ جي ڪوشش ڪريون. خاص طور تي، فرض 1 ۽ اهڙيء طرح اسان هاڻي اهو فرض نه ڪنداسين ته هر ڪم تي عمل ڪرڻ لاء ساڳئي وقت وٺندو آهي. فيفا هن وقت ڪيئن ڪارڪردگي ڪندو؟
جيئن ته اهو ظاهر ٿئي ٿو، مختلف ڪم جي عمل جي وقتن تي FIFO الگورتھم جي پيداوار تي انتهائي منفي اثر آهي. اچو ته فرض ڪريون ته ٽاسڪ A کي مڪمل ٿيڻ ۾ 100 سيڪنڊ لڳندا، جڏهن ته B ۽ C اڃا به 10 سيڪنڊن ۾ هر هڪ کي لڳندا.
جيئن انگن اکرن مان ڏسي سگھجي ٿو، سسٽم لاء اوسط وقت ٿيندو (100+110+120)/3=110. اهو اثر سڏيو ويندو آهي قافلي جو اثر، جڏهن وسيلن جا ڪجهه مختصر مدي وارا صارف هڪ ڳري صارف کان پوءِ قطار ڪندا. اهو گراسري اسٽور تي قطار وانگر آهي جڏهن توهان جي سامهون هڪ گراهڪ آهي مڪمل ڪارٽ سان. مسئلي جو بهترين حل نقد رجسٽر کي تبديل ڪرڻ جي ڪوشش ڪرڻ يا آرام ڪرڻ ۽ گہرے سانس وٺڻ آهي.
مختصر ترين نوڪري پهريون
ڇا اهو ممڪن آهي ته ڪنهن به طريقي سان اهڙي صورتحال کي حل ڪرڻ لاء وڏي وزن واري عمل سان؟ يقينن. پلاننگ جو ٻيو قسم سڏيو ويندو آهيمختصر ترين نوڪري پهريون (SJF). ان جو الورورٿم پڻ ڪافي پريم آهي - جيئن ته نالي جو مطلب آهي، ننڍو ڪم پهريون ڀيرو شروع ڪيو ويندو، هڪ ٻئي کان پوء.
هن مثال ۾، ساڳئي عملن کي هلائڻ جي نتيجي ۾ اوسط پروگرام جي بدلي واري وقت ۾ بهتري ٿيندي ۽ اهو برابر ٿيندو 50 جي بدران 110، جيڪو لڳ ڀڳ 2 ڀيرا بهتر آهي.
اهڙيء طرح، ڏنل مفروضي لاء ته سڀئي ڪم هڪ ئي وقت تي پهچندا آهن، SJF الورورٿم سڀ کان وڌيڪ بهتر الورورٿم لڳي ٿو. تنهن هوندي به، اسان جا مفروضا اڃا به حقيقت پسند نه ٿا اچن. هن ڀيري اسان مفروضو 2 تبديل ڪريون ٿا ۽ هن ڀيري تصور ڪريو ته ڪم ڪنهن به وقت موجود ٿي سگهن ٿا، ۽ سڀ هڪ ئي وقت نه. هي ڪهڙا مسئلا ٿي سگهن ٿا؟
اچو ته تصور ڪريو ته ڪم A (100c) پهرين اچي ٿو ۽ عمل ٿيڻ شروع ٿئي ٿو. t = 10 تي، ڪم B ۽ C پهچي ويندا، جن مان هر هڪ 10 سيڪنڊ وٺندو. تنهنڪري سراسري عمل جو وقت آهي (100+(110-10)+(120-10))3 = 103. هن کي بهتر ڪرڻ لاءِ شيڊيولر ڇا ڪري سگهي ٿو؟
مختصر ترين وقت مڪمل ٿيڻ لاء پهريون (STCF)
صورتحال کي بهتر بڻائڻ لاءِ، اسان فرض 3 کي ڇڏي ڏيون ٿا ته پروگرام شروع ڪيو ويو آهي ۽ مڪمل ٿيڻ تائين هلندو آهي. اضافي طور تي، اسان کي هارڊويئر سپورٽ جي ضرورت پوندي ۽، جيئن توهان اندازو لڳائي سگهون ٿا، اسان استعمال ڪنداسين ٽائيم هلندڙ ڪم کي روڪڻ ۽ حوالي سان مٽائڻ. اهڙيءَ طرح، شيڊيولر ان وقت ڪجهه ڪري سگهي ٿو جڏهن ٽاسڪ B، C پهچي وڃن ٿا- ٽاسڪ A کي هلائڻ بند ڪري ۽ B ۽ C کي پروسيسنگ ۾ رکي ۽ انهن جي مڪمل ٿيڻ کان پوءِ عمل کي جاري رکي A. اهڙي شيڊيولر کي چئبو آهي. STCFيا اڳوڻو نوڪري پهريون.
ھن پلانر جو نتيجو ھيٺ ڏنل نتيجو ھوندو: ((120-0)+(20-10)+(30-10))/3=50. اهڙيء طرح، اهڙي شيڊولر اسان جي ڪمن لاء اڃا به وڌيڪ بهتر ٿي سگهي ٿو.
ميٽرڪ جوابي وقت
ان ڪري، جيڪڏهن اسان ڄاڻون ٿا ته ڪمن جي هلندڙ وقت ۽ اهي ڪم صرف سي پي يو استعمال ڪندا آهن، STCF بهترين حل هوندو. ۽ هڪ ڀيرو شروعاتي دور ۾، اهي الگورتھم تمام سٺو ڪم ڪيو. بهرحال، صارف هاڻي پنهنجو گهڻو وقت ٽرمينل تي گذاريندو آهي ۽ هڪ پيداواري انٽرايڪٽو تجربو جي اميد رکي ٿو. اهڙيء طرح هڪ نئون ميٽرڪ پيدا ٿيو - جوابي وقت (جواب).
جوابي وقت جو حساب هن ريت ڪيو ويو آهي:
ترسي = ترسيل- ترسيل
اهڙيء طرح، پوئين مثال لاء، جواب جو وقت ٿيندو: A = 0، B = 0، C = 10 (abg = 3,33).
۽ اهو ظاهر ٿئي ٿو ته STCF الورورٿم اهڙي صورتحال ۾ ايترو سٺو ناهي جتي 3 ڪم هڪ ئي وقت ۾ اچن ٿا - ان کي انتظار ڪرڻو پوندو جيستائين ننڍا ڪم مڪمل طور تي مڪمل ٿي وڃن. تنهن ڪري الورورٿم ٽرانارائونڊ ٽائيم ميٽرڪ لاءِ سٺو آهي، پر انٽرايڪٽيٽي ميٽرڪ لاءِ خراب. تصور ڪريو ته جيڪڏهن توهان ٽرمينل تي ويٺا آهيو ته ڪردارن کي ايڊيٽر ۾ ٽائپ ڪرڻ جي ڪوشش ڪري رهيا آهيو ۽ 10 سيڪنڊن کان وڌيڪ انتظار ڪرڻو پوندو ڇو ته ڪجهه ٻيو ڪم CPU وٺي رهيو هو. اهو تمام خوشگوار نه آهي.
تنهن ڪري اسان کي هڪ ٻئي مسئلي سان منهن ڏيڻو پوي ٿو - اسان ڪيئن هڪ شيڊولر ٺاهي سگهون ٿا جيڪو جوابي وقت سان حساس آهي؟
گول روبين
هن مسئلي کي حل ڪرڻ لاء هڪ الگورتھم ٺاهي وئي گول روبين (آر آر). بنيادي خيال بلڪل سادو آهي: ڪم هلائڻ جي بجاءِ جيستائين اهي مڪمل نه ٿين، اسان ٽاسڪ کي هڪ خاص وقت تائين هلائينداسين (جنهن کي ٽائم سلائس سڏيو ويندو آهي) ۽ پوءِ قطار مان ٻئي ٽاسڪ ڏانهن رخ ڪنداسين. الورورٿم پنهنجو ڪم ورجائي ٿو جيستائين سڀئي ڪم مڪمل نه ٿين. انهي صورت ۾، پروگرام جو هلندڙ وقت وقت جو هڪ کان وڌيڪ هجڻ گهرجي جنهن کان پوء ٽائمر عمل ۾ مداخلت ڪندو. مثال طور، جيڪڏهن هڪ ٽائمر هڪ عمل کي هر x = 10ms ۾ مداخلت ڪري ٿو، پوء پروسيس جي عمل جي ونڊو جي سائيز 10 کان وڌيڪ هجڻ گهرجي ۽ 10,20 يا x * 10 هجڻ گهرجي.
اچو ته هڪ مثال ڏسو: ABC جا ڪم هڪ ئي وقت سسٽم ۾ ايندا آهن ۽ انهن مان هر هڪ 5 سيڪنڊن لاءِ هلڻ چاهي ٿو. SJF الورورٿم هر ڪم کي ٻيو شروع ڪرڻ کان اڳ مڪمل ڪندو. ان جي ابتڙ، لانچ ونڊو = 1s سان آر آر الگورتھم ھيٺ ڏنل ڪمن مان گذرندو (تصوير 4.3):
(SJF ٻيهر (جواب وقت لاء خراب)
(رائونڊ رابن (جواب وقت لاء سٺو)
آر آر الگورتھم لاءِ اوسط جوابي وقت (0+1+2)/3=1 آهي، جڏهن ته SJF لاءِ (0+5+10)/3=5.
اهو سمجهڻ منطقي آهي ته ٽائيم ونڊو آر آر لاءِ هڪ تمام اهم پيٽرولر آهي؛ اهو جيترو ننڍو هوندو، اوترو جوابي وقت. تنهن هوندي، توهان کي ان کي تمام ننڍڙو نه بڻائڻ گهرجي، ڇاڪاڻ ته وقت جي حوالي سان تبديل ٿيندڙ وقت پڻ مجموعي ڪارڪردگي ۾ ڪردار ادا ڪندو. اهڙيء طرح، چونڊ ونڊو وقت جي چونڊ OS معمار طرفان مقرر ڪئي وئي آهي ۽ انهن ڪمن تي منحصر آهي جيڪي ان تي عمل ڪرڻ جي منصوبابندي ڪئي وئي آهي. تبديليءَ جو حوالو صرف سروس آپريشن نه آهي جيڪو وقت ضايع ڪري ٿو - هلندڙ پروگرام ڪيترن ئي ٻين شين تي هلندي آهي، مثال طور، مختلف ڪيش، ۽ هر سوئچ سان اهو ضروري آهي ته هن ماحول کي بچائڻ ۽ بحال ڪرڻ، جيڪو پڻ تمام گهڻو وٺي سگھي ٿو. وقت.
آر آر هڪ بهترين شيڊولر آهي جيڪڏهن اسان صرف جوابي وقت جي ميٽرڪ بابت ڳالهائي رهيا هئاسين. پر ٽاسڪ ٽرانارائونڊ ٽائيم ميٽرڪ هن الگورتھم سان ڪيئن رويو ڪندو؟ مٿي ڏنل مثال تي غور ڪريو، جڏهن A، B، C = 5s جو آپريٽنگ وقت ۽ ساڳئي وقت تي پهچي ٿو. ٽاسڪ A 13 تي ختم ٿيندو، B 14 تي، C تي 15s ۽ سراسري موٽڻ جو وقت 14s ٿيندو. اهڙيء طرح، آر آر ٽرن اوور ميٽرڪ لاء بدترين الگورتھم آهي.
وڌيڪ عام اصطلاحن ۾، ڪنهن به آر آر-قسم الورورٿم منصفانه آهي؛ اهو سي پي يو جي وقت کي سڀني عملن جي وچ ۾ برابر ورهائي ٿو. ۽ اهڙيء طرح، اهي ميٽرڪ مسلسل هڪ ٻئي سان تڪرار ڪن ٿا.
اهڙيء طرح، اسان وٽ ڪيترائي متضاد الگورتھم آهن ۽ ساڳئي وقت اڃا تائين ڪيترائي فرض رهجي ويا آهن - ته ڪم جو وقت معلوم ٿئي ٿو ۽ اهو ڪم صرف CPU استعمال ڪري ٿو.
I/O سان ملايو
سڀ کان پهريان، اچو ته مفروضو 4 کي هٽائي ڇڏيو ته اهو عمل صرف سي پي يو استعمال ڪري ٿو؛ قدرتي طور تي، اهو معاملو ناهي ۽ پروسيس ٻين سامان تائين رسائي ڪري سگهي ٿو.
جنهن وقت ڪو به عمل I/O آپريشن جي درخواست ڪري ٿو، اهو عمل بند ٿيل رياست ۾ داخل ٿئي ٿو، I/O جي مڪمل ٿيڻ جو انتظار ڪري ٿو. جيڪڏهن I/O کي هارڊ ڊرائيو ڏانهن موڪليو ويو آهي، ته پوءِ اهڙي آپريشن ڪيترن ئي ايم ايس يا گهڻي وقت تائين وٺي سگهي ٿي، ۽ پروسيسر هن وقت بيڪار هوندو. هن وقت دوران، شيڊولر ڪنهن ٻئي عمل سان پروسيسر تي قبضو ڪري سگهي ٿو. ايندڙ فيصلو شيڊولر کي ڪرڻو پوندو جڏهن اهو عمل ان جي I/O مڪمل ڪندو. جڏهن اهو ٿئي ٿو، هڪ مداخلت ٿيندي ۽ او ايس اهو عمل رکندو جنهن کي I/O سڏيو ويندو آهي تيار حالت ۾.
اچو ته ڪيترن ئي مسئلن جو هڪ مثال ڏسو. انهن مان هر هڪ کي 50ms سي پي يو وقت جي ضرورت آهي. جڏهن ته، پهريون هڪ I/O هر 10ms تائين پهچندو (جيڪو پڻ هر 10ms تي عمل ڪيو ويندو). ۽ پروسيس B صرف I/O کان سواءِ 50ms پروسيسر استعمال ڪري ٿو.
هن مثال ۾ اسان استعمال ڪنداسين STCF شيڊولر. شيڊيولر ڪيئن عمل ڪندو جيڪڏهن A جهڙو عمل ان تي شروع ڪيو وڃي؟ ھو ھيٺيان ڪم ڪندو: پھريائين ھو مڪمل طور تي عمل A کي پورو ڪندو، ۽ پوءِ B تي عمل ڪندو.
هن مسئلي کي حل ڪرڻ لاءِ روايتي طريقو اهو آهي ته هر 10 ايم ايس ذيلي ٽاسڪ عمل A کي الڳ ڪم طور سمجهيو وڃي. اهڙيء طرح، جڏهن STJF الورورٿم سان شروع ٿئي ٿي، 50 ms ٽاسڪ ۽ 10 ms ٽاسڪ جي وچ ۾ چونڊ واضح آهي. پوء، جڏهن ذيلي ٽاسڪ A مڪمل ڪيو ويندو، پروسيس B ۽ I / O شروع ڪيو ويندو. I/O مڪمل ٿيڻ کان پوءِ، اهو رواج هوندو ته 10ms پروسيس A کي ٻيهر B جي بدران شروع ڪيو وڃي. هن طريقي سان، اوورليپ کي لاڳو ڪرڻ ممڪن آهي، جتي CPU ٻئي پروسيس ذريعي استعمال ڪيو ويندو آهي جڏهن ته پهرين پروسيسنگ جي انتظار ۾ آهي. I/O. ۽ نتيجي طور، سسٽم کي بهتر طور تي استعمال ڪيو ويو آهي - هن وقت جڏهن انٽرويو پروسيس I/O جو انتظار ڪري رهيا آهن، پروسيسر تي ٻين عملن تي عمل ڪري سگهجي ٿو.
Oracle وڌيڪ ناهي
هاڻي اچو ته ان مفروضي مان جان ڇڏائڻ جي ڪوشش ڪريون ته ڪم جي هلندڙ وقت معلوم ٿئي ٿي. اهو عام طور تي سڄي فهرست تي بدترين ۽ سڀ کان وڌيڪ غير حقيقي تصور آهي. حقيقت ۾، سراسري عام او ايس ۾، او ايس پاڻ عام طور تي ڪمن جي عمل جي وقت بابت تمام ٿورڙي ڄاڻندو آهي، پوء ڪيئن توهان هڪ شيڊولر ٺاهي سگهو ٿا بغير ڄاڻڻ جي ڪم کي عمل ڪرڻ ۾ ڪيترو وقت وٺندو؟ شايد اسان هن مسئلي کي حل ڪرڻ لاء ڪجهه آر آر اصول استعمال ڪري سگهون ٿا؟
نتيجو
اسان ٽاسڪ شيڊيولنگ جي بنيادي خيالن کي ڏٺو ۽ شيڊولرز جي 2 خاندانن کي ڏٺو. پهريون پهريون ننڍڙو ڪم شروع ڪري ٿو ۽ اهڙيءَ طرح ٽرانارائونڊ ٽائيم وڌائي ٿو، جڏهن ته ٻيو ڪم سڀني ڪمن جي وچ ۾ هڪجهڙو، جوابي وقت وڌائي ٿو. ٻئي الگورتھم خراب آھن جتي ٻئي خاندان جا الگورتھم سٺا آھن. اسان اهو پڻ ڏٺو ته ڪيئن CPU ۽ I/O جو متوازي استعمال ڪارڪردگي کي بهتر بڻائي سگهي ٿو، پر OS clairvoyance سان مسئلو حل نه ڪيو. ۽ ايندڙ سبق ۾ اسان هڪ رٿابنديءَ تي نظر وجهنداسين جيڪو ماضيءَ ۾ نظر اچي ٿو ۽ مستقبل جي اڳڪٿي ڪرڻ جي ڪوشش ڪري ٿو. ۽ ان کي سڏيو ويندو آهي ملٽي ليول موٽڻ واري قطار.
جو ذريعو: www.habr.com