RSS FeedsLa selección del proceso se basa en alguno de los algoritmos de planificación que se describen más abajo.
Los objetivos de la planificación de proceso son:
- Equidad, todos los procesos deben poder ejecutarse
- Eficacia, mantener ocupada la CPU un 100% del tiempo
- Tiempo de respuesta, minimizar el tiempo de respuesta al usuario
- Tiempo de regreso, minimizar el tiempo que deben esperar los usuarios por lotes para obtener sus resultados
- Rendimiento, maximizar el número de tareas procesadas por hora.
Algoritmos de planificación
Los algoritmos de planificación son los que definen que política se va a seguir para que un proceso pase al estado de ejecución.
En este tipo de planificación cada proceso tiene asignado un quantum de tiempo para ejecutarse y en el caso de que no pueda terminar la ejecución en su quantum el proceso pasa de nuevo a la cola de procesos para ser ejecutado por otro quantum luego de recorrer la cola para asegurarse que todos los procesos reciban ese quantum de procesamiento.
En la planificación round-robin todos los procesos son tratados con la misma prioridad. Para el caso de este tipo de planificación a cada proceso se le asigna una prioridad y los mismos son ejecutados.
Las colas múltiples están basadas en una pila que sirve como índice de una lista de procesos que se tienen que ejecutar.
Este tipo de algoritmo de planificación se usa para trabajos en batch o de procesamiento or lotes en los cuales se puede saber cuál es el tiempo de duración de la ejecución de cada proceso y entonces se puede seleccionar primero el trabajo más corto. El problema que se presenta con éste algoritmo es que los grandes procesos podrían sufrir de inanición dado que cualquier proceso pequeño se “cuela” sobre uno de mayor tamaño y como resultado final se podría dar el caso que el proceso grande nunca obtenga procesamiento.
En este modelo de planificación se tiene en cuenta la cantidad de usuarios en el sistema y se le asigna a cada uno el tiempo de ejecución de 1/n (siendo n la cantidad total de usuarios) de esa forma el planificador tiene que llevar cuenta del tiempo de ejecución de los procesos y balancear el tiempo que están utilizando el procesador para cumplir con la ecuación previa.
Comunicación Entre Procesos
1. Condiciones de competencia
Las condiciones de competencia se dan cuando dos o más procesos intentan acceder a un mismo recurso.
2. Secciones críticas
Para solucionar las condiciones de competencia se implementó un modelo para prohibir que dos procesos accedan al mismo recurso. El modelo en cuestión se denomina exclusión mutua.
3. Exclusión mutua con espera ocupada
Las soluciones con espera ocupada funcionan de la siguiente manera, cuando un proceso intenta ingresar a su región crítica, verifica si está permitida la entrada. Si no, el proceso se queda esperando hasta obtener el permiso.
4. Desactivación de interrupciones
El método más simple para evitar las condiciones de competencia es hacer que cada proceso desactive todas sus interrupciones antes de entrar a su sección crítica y las active una vez que salió de la misma. Este modelo como se puede observar, éste modelo tiene una gran problema y es que si se produce una falla mientras que el proceso está en la región crítica no se puede salir de la misma y el sistema operativo no recuperaría el control.
5. Variables cerradura
En éste caso se genera una variable la cual puede tener dos valores o bien 0 (no hay ningún proceso en su sección crítica) o bien 1 (indicando que la sección crítica está ocupada) entonces cada proceso antes de ingresar a la sección crítica verifica el estado de la variable de cerradura y en caso de que la misma este en 0, le cambia el valor e ingresa a la misma y en caso de que la misma sea 1 el proceso se queda verificando el estado de la misma hasta que el mismo sea 0.
El problema aquí se presenta si dos procesos verifican al mismo tiempo que la variable cerradura esta en 0 e ingresan a la región crítica.
6. Alternancia estricta
El algoritmo de alternancia estricta no bloquea el ingreso a la región crítica cuando otro proceso se está ejecutando. El problema de ésta solución es que cuando un proceso no está en la sección crítica igualmente tiene bloqueado el acceso a la misma y por lo tanto no permite que otro proceso que requiera ingresar a la misma logre hacerlo.
Sincronización y comunicación entre procesos
La comunicación entre procesos: necesaria si se desea que varios procesos puedan colaborar para realizar una misma tarea. Sincronización === funcionamiento coordinado en la resolución de una tarea encomendada.
El SO ofrece mecanismos básicos de comunicación, que permiten transferir cadenas de bytes. Deben ser los procesos que se comunican quienes interpreten el significado de las cadenas transferidas para su labor coordinada.
Los mecanismos de comunicación y sincronización son dinámicos. Es decir, cuando se necesita un mecanismo de este estilo, se crea, usa y destruye, de forma que no se establezca de forma definitiva ningún mecanismo de comunicación, ya que ellos podrían producir efectos indeseados. Es decir, la comunicación es algo puntual.
Los servicios básicos de comunicación son:
a) crear: el proceso solicita la creación del mecanismo
b) enviar o escribir: el proceso emisor envía información al proceso receptor
c) recibir o leer: el proceso receptor recibe información
d) destruir: el proceso solicita la destrucción del mecanismo de comunicación
La comunicación puede ser síncrona y asíncrona:
a) síncrona: los dos procesos han de ejecutar servicios de forma simultánea. El emisor ha de ejecutar el servicio enviar mientras el receptor ejecuta recibir.
b) asíncrona: el emisor hace el envío y prosigue su ejecución. El SO ofrece un almacenamiento intermedio para guardar la información enviada, hasta que el receptor la solicite.
Los algoritmos de exclusión mutua (comúnmente abreviada como mutex por mutual exclusion) se usan en programación concurrente para evitar que fragmentos de código conocidos como secciones críticas accedan al mismo tiempo a recursos que no deben ser compartidos.
La mayor parte de estos recursos son las señales, contadores, colas y otros datos que se emplean en la comunicación entre el código que se ejecuta cuando se da servicio a una interrupción y el código que se ejecuta el resto del tiempo. Se trata de un problema de vital importancia porque, si no se toman las precauciones debidas, una interrupción puede ocurrir entre dos instrucciones cualesquiera del código normal y esto puede provocar graves fallos.
La técnica que se emplea por lo común para conseguir la exclusión mutua es inhabilitar las interrupciones durante el conjunto de instrucciones más pequeño que impedirá la corrupción de la estructura compartida (la sección crítica). Esto impide que el código de la interrupción se ejecute en mitad de la sección crítica.
En un sistema multiprocesador de memoria compartida, se usa la operación indivisible test-and-set sobre una bandera, para esperar hasta que el otro procesador la despeje. La operación test-and-set realiza ambas operaciones sin liberar el bus de memoria a otro procesador. Así, cuando el código deja la sección crítica, se despeja la bandera. Esto se conoce como spin lock o espera activa.
Algunos sistemas tienen instrucciones multioperación indivisibles similares a las anteriormente descritas para manipular las listas enlazadas que se utilizan para las colas de eventos y otras estructuras de datos que los sistemas operativos usan comúnmente.
La mayoría de los métodos de exclusión mutua clásicos intentan reducir la latencia y espera activa mediante las colas y cambios de contexto. Algunos investigadores afirman que las pruebas indican que estos algoritmos especiales pierden más tiempo del que ahorran.
A pesar de todo lo dicho, muchas técnicas de exclusión mutua tienen efectos colaterales. Por ejemplo, los semáforos permiten interbloqueos (deadlocks) en los que un proceso obtiene un semáforo, otro proceso obtiene el semáforo y ambos se quedan a la espera de que el otro proceso libere el semáforo. Otros efectos comunes incluyen la inanición, en el cual un proceso esencial no se ejecuta durante el tiempo deseado, y la inversión de prioridades, en el que una tarea de prioridad elevada espera por otra tarea de menor prioridad, así como la latencia alta en la que la respuesta a las interrupciones no es inmediata.
La mayor parte de la investigación actual en este campo, pretende eliminar los efectos anteriormente descritos. Si bien no hay un esquema perfecto conocido, hay un interesante esquema no clásico de envío de mensajes entre fragmentos de código que, aunque permite inversiones de prioridad y produce una mayor latencia, impide los interbloqueos.
- Modelo de sincronización por semáforos
Dijkstra dio en 1968 una solución al problema de la exclusión mutua con la introducción del concepto de semáforo binario. Está técnica permite resolver la mayoría de los problemas de sincronización entre procesos y forma parte del diseño de muchos sistemas operativos y de lenguajes de programación concurrentes.
Un semáforo binario es un indicador (S) de condición que registra si un recurso está disponible o no. Un semáforo binario sólo puede tomar dos valores: 0 y 1. Si, para un semáforo binario, S = 1 entonces el recurso está disponible y la tarea lo puede utilizar; si S = 0 el recurso no está disponible y el proceso debe esperar.
Los semáforos se implementan con una cola de tareas o de condición a la cual se añaden los procesos que están en espera del recurso.
Sólo se permiten tres operaciones sobre un semáforo
- Inicializar
- Espera (wait)
- Señal (signal)
En algunos textos, se utilizan las notaciones P y V para las operaciones de espera y señal respectivamente, ya que ésta fue la notación empleada originalmente por Dijkstra para referirse a las operaciones.
Así pues, un semáforo binario se puede definir como un tipo de datos especial que sólo puede tomar los valores 0 y 1, con una cola de tareas asociada y con sólo tres operaciones para actuar sobre él.
- Modelo de Sincronización de Exclusión Mutua Con Semáforos
La exclusión mutua se realiza fácilmente utilizando semáforos. La operación de espera se usará como procedimiento de bloqueo antes de acceder a una sección crítica y la operación señal como procedimiento de desbloqueo. Se utilizarán tantos semáforos como clases de secciones críticas se establezcan.
Los mensajes proporcionan una solución al problema de la concurrencia de procesos que integra la sincronización y la comunicación entre ellos y resulta adecuado tanto para sistemas centralizados como distribuidos. Esto hace que se incluyan en prácticamente todos los sistemas operativos modernos y que en muchos de ellos se utilicen como base para todas las comunicaciones del sistema, tanto dentro del computador como en la comunicación entre computadores.
La comunicación mediante mensajes necesita siempre de un proceso emisor y de uno receptor así como de información que intercambiarse. Por ello, las operaciones básicas para comunicación mediante mensajes que proporciona todo sistema operativo son:
Enviar(mensaje) y recibir(mensaje). Las acciones de transmisión de información y de sincronización se ven como actividades inseparables.
La comunicación por mensajes requiere que se establezca un enlace entre el receptor y el emisor, la forma del cual puede variar grandemente de sistema a sistema. Aspectos importantes a tener en cuenta en los enlaces son: como y cuantos enlaces se pueden establecer entre los procesos, la capacidad de mensajes del enlace y tipo de los mensajes.
Su implementación varía dependiendo de tres aspectos:
1- El modo de nombrar los procesos.
2- El modelo de sincronización.
3- Almacenamiento y estructura del mensaje.
- Modelo de sincronización por Monitores
Los monitores son estructuras de un lenguaje de programación que ofrecen una funcionalidad equivalente a la de los semáforos y que son más fáciles de controlar. El concepto fue definido formalmente por primera vez en [HOAR74]. La estructura de monitor se ha implementado en varios lenguajes de programación, incluido Pascal Concurrente, Pascal-plus, Modula-2 y Modula-3. Más recientemente, se han implementado como una biblioteca de programas. Esto permite poner cierres de monitor a objetos cualesquiera. En particular, para algo parecido a una lista enlazada, se puede querer bloquear todas las listas enlazadas con un solo cierre o bien tener un cierre para cada elemento de cada lista.
1 comentarios:
mm me servio mucho eh muchas grcias eh
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