- •Конспект по курсу лекций Операционные системы
- •Структура вычислительной системы
- •Аппаратный уровень вычислительной системы
- •Системы программирования
- •Модель организации прерываний с использованием регистра «слово состояние процессора»
- •3.6.1.1 Устройство последовательного доступа
- •Организация управления внешними устройствами
- •Иерархия памяти
- •Аппаратная поддержка ос и систем программирования
- •Некоторые проблемы
- •1. Вложенные обращения к подпрограммам
- •2. Накладные расходы при смене обрабатываемой программы:
- •4. Фрагментация памяти
- •4.2.1 Регистровые окна ( register window )
- •Системный стек
- •Виртуальная память.
- •Базирование адресов.
- •Страничная память.
- •Многомашинные, многопроцессорные ассоциации.
- •Терминальные комплексы
- •Компьютерные сети.
- •Семейство протоколов tcp/ip
- •Ip адрес представляется последовательностью четырех байтов. В адресе кодируется уникальный номер сети, а также номер компьютера (сетевого устройства в сети).
- •Транспортный уровень
- •Уровень прикладных программ
- •Сетевые, распределенные ос
- •Операционные системы Основные понятия
- •Структура ос.
- •Модельная ос
- •Жизненный цикл процесса
- •Типы операционных систем
- •Системы разделения времени
- •Управление внешними устройствами. Архитектура.
- •Программное управление внешними устройствами
- •Буферизация обмена
- •Планирование дисковых обменов
- •Raid системы.
- •Файлы устройств, драйверы
- •Управление оперативной памятью
- •Двухуровневая организация
- •Структурная организация файлов
- •Атрибуты файла
- •Типовые программные интерфейсы работы с файлами
- •Подходы в практической реализации файловой системы Структура «системного» диска
- •Модели реализации файлов Непрерывные файлы
- •Файлы, имеющие организацию связанного списка.
- •Индексные узлы (дескрипторы)
- •Модели организации каталогов
- •Варианты соответствия: имя файла – содержимое файла
- •Координация использования пространства внешней памяти
- •Учет свободных блоков файловой системы Связный список свободных блоков
- •Использование битового массива
- •Организация фс Unix
- •Логическая структура каталогов
- •Внутренняя организация фс Модель версии System V Структура фс
- •Работа с массивами номеров свободных блоков
- •Работа с массивом свободных ид
- •Индексные дескрипторы
- •Адресация блоков файла
- •Файл каталог
- •Установление связей
- •Недостатки фс модели версии System V
- •Модель версии ffs bsd
- •Стратегии размещения
- •Внутренняя организация блоков
- •Структура каталога ffs
- •Понятие «процесс».
- •Процессы в ос Unix Системно-ориентированное определение процесса
- •Базовые средства организации и управления процессами
- •Семейство системных вызовов exec()
- •Использование схемы fork-exec
- •Формирование процессов 0 и 1
- •. Планирование Основные задачи планирования
- •Планирование очереди процессов на начало обработки
- •Кванты постоянной длины.
- •Кванты переменной длины
- •Класс подходов, использующих линейно возрастающий приоритет.
- •Разновидности круговорота.
- •Смешанные алгоритмы планирования
- •Планирование в системах реального времени
- •Общие критерии для сравнения алгоритмов планирования
- •Планирование в ос unix
- •Планирование в Windows nt.
- •Планирование свопинга в ос Unix
- •Взаимодействие процессов: синхронизация, тупики Параллельные процессы
- •Проблемы организации взаимного исключения
- •Тупики (deadlocks)
- •Способы реализации взаимного исключения
- •Семафоры Дейкстры
- •Мониторы
- •Обмен сообщениями
- •Классические задачи синхронизации процессов
- •Задача «читателей и писателей»
- •Задача о «спящем парикмахере»
- •Реализация взаимодействия процессов
- •Сигналы
- •Системный вызов kill()
- •Системный вызов signal()
- •Пример 1.
- •Пример 2.
- •5 Пример. Программа “Будильник”.
- •Пример. Двухпроцессный вариант программы “Будильник”.
- •Пример. Использование канала.
- •Пример. Схема взаимодействия процессов с использованием канала.
- •Пример. Реализация конвейера.
- •Пример. Совместное использование сигналов и каналов – «пинг-понг».
- •Именованные каналы. Особенность именованных каналов в ос Unix.
- •Пример. «Клиент-сервер».
- •Межпроцессное взаимодействие, проводимое по модели «главный-подчинённый».
- •Системный вызов ptrace()
- •Общая схема трассировки процессов
- •Пример. Использование трассировки.
- •Система межпроцессного взаимодействия ipc.
- •Очередь сообщений
- •Системный вызов msgget()
- •Функция msgsnd()
- •Функция msgrcv()
- •Функция msgctl()
- •Пример. Использование очереди сообщений.
- •Пример. Очередь сообщений. Модель «клиент-сервер».
- •Разделяемая память.
- •Пример. Работа с общей памятью в рамках одного процесса.
- •Семафоры
- •Пример. Использование разделяемой памяти и семафоров.
- •1Й процесс:
- •2Й процесс:
- •Механизм сокетов
- •Типы сокетов.
- •Функция создания сокета
- •Запрос на соединение
- •Прослушивание сокета
- •Подтверждение соединения
- •Прием и передача данных
- •Закрытие сокета
- •Пример. Работа с локальными сокетами
- •Пример работы с сокетами в рамках сети.
Функция msgctl()
Функция управления очередью сообщений выглядит следующим образом:
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
int msgctl (int msqid, int cmd, struct msgid_ds *buf)
Данный вызов используется для получения или изменения процессом управляющих параметров, связанных с очередью и уничтожения очереди. Ее аргументы — идентификатор ресурса, команда, которую необходимо выполнить, и структура, описывающая управляющие параметры очереди. Тип msgid_ds описан в заголовочном файле <sys/message.h>, и представляет собой структуру, в полях которой хранятся права доступа к очереди, статистика обращений к очереди, ее размер и т.п.
Возможные значения аргумента cmd:
IPC_STAT – скопировать структуру, описывающую управляющие параметры очереди по адресу, указанному в параметре buf
IPC_SET – заменить структуру, описывающую управляющие параметры очереди, на структуру, находящуюся по адресу, указанному в параметре buf
IPC_RMID – удалить очередь. Как уже говорилось, удалить очередь может только процесс, у которого эффективный идентификатор пользователя совпадает с владельцем или создателем очереди, либо процесс с правами привилегированного пользователя.
В случае успеха возвращается 0.
Пример. Использование очереди сообщений.
Основной процесс читает некоторую текстовую строку из стандартного ввода, и в случае, если строка начинается с буквы 'a', эта строка в качестве сообщения будет передана процессу А, если 'b' - процессу В, если 'q' - то процессам А и В, затем будет осуществлен выход. Процессы А и В распечатывают полученные строки на стандартный вывод.
Основной процесс.
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
struct {
long mtype; /* тип сообщения */
char Data[256]; /* сообщение */
} Message;
int main(int argc, char **argv)
{ key_t key; int msgid; char str[256];
key = ftok("/usr/mash",'s');
/*получаем уникальный ключ, однозначно определяющий доступ к ресурсу */
msgid=msgget(key, 0666 | IPC_CREAT);
/*создаем очередь сообщений , 0666 определяет права доступа */
for(;;) {
/* запускаем вечный цикл */
gets(str); /* читаем из стандартного ввода строку */
strcpy(Message.Data, str);
/* и копируем ее в буфер сообщения */
switch(str[0]){
case 'a':
case 'A':
Message.mtype = 1;
/* устанавливаем тип */
msgsnd(msgid, (struct msgbuf*) (&Message), strlen(str) + 1, 0);
/* посылаем сообщение в очередь */
break;
case 'b':
case 'B':
Message.mtype = 2;
msgsnd(msgid, (struct msgbuf*) (&Message), strlen(str) + 1, 0);
break;
case 'q':
case 'Q':
Message.mtype = 1;
msgsnd(msgid, (struct msgbuf*) (&Message), strlen(str) + 1, 0);
Message.mtype = 2;
msgsnd(msgid, (struct msgbuf*) (&Message), strlen(str) + 1, 0);
sleep(10);
/* ждем получения сообщений процессами А и В */
msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);
/* уничтожаем очередь*/
return 0;
default:
break;
}
}
}
Процесс-приемник А
/* процесс В аналогичен с точностью до четвертого параметра в msgrcv */
#include <sys/types.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/msg.h>
#include <stdio.h>
struct {
long mtype;
char Data[256];
} Message;
int main(int argc, char **argv)
{
key_t key; int msgid;
key = ftok("/usr/mash",'s');
/* получаем ключ по тем же параметрам */
msgid = msgget(key, 0666 | IPC_CREAT);
/*подключаемся к очереди сообщений */
for(;;) {
/* запускаем вечный цикл */
msgrcv(msgid, (struct msgbuf*) (&Message), 256, 1, 0);
/* читаем сообщение с типом 1*/
if (Message.Data[0]=='q' || Message.Data[0]=='Q') break;
printf("\nПроцесс-приемник А: %s", Message.Data);
}
return 0;
}
Благодаря наличию типизации сообщений, очередь сообщений предоставляет возможность мультиплексировать сообщения от различных процессов, при этом каждая пара взаимодействующих через очередь процессов может использовать свой тип сообщений, и таким образом, их данные не будут смешиваться.
