Отчёт 1. Лабораторная работа 1 Системный таймер по дисциплине Операционные системы
 Скачать 409.05 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого — Институт кибербезопасности и защиты информации ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 «Системный таймер» по дисциплине «Операционные системы» Выполнил: студент гр. 4851001/90002 Судаков Д.И. <подпись> Ассистент: Крундышев В.М. <подпись> Санкт-Петербург 2020 Цель работы. Изучение системы управления процессами и механизма работы системного таймера в ОС Pintos, анализ его недостатков и модификация его алгоритма. Задачи. 1) Составить таблицу функций системного таймера. 2) Изобразить блок-схему текущего алгоритма работы функции timer_sleep() системного таймера в ОС Pintos. 3) Разработать новый алгоритм работы системного таймера, который позволит избежать активного ожидания. 4) Изобразить блок-схему реализованного алгоритма. 5) Оценить решение, используя встроенную систему тестирования, предоставить результаты тестов. 6) Выполнить индивидуальные задания и ответить на контрольные вопросы. Ход работы. Функции системного таймера
Табл. 1 – Функции системного таймера  Блок-схема изначального алгоритма функции timer_sleep(int64_t ticks)Рис.1 – Схема изначального алгоритма функции timer_sleep(int64_t ticks) 3) Для реализации нового алгоритма в код были внесены следующие изменения: 1. В структуру thread в файле thread.h было добавлено поле int64_t awake_time, в которое записывается время в тактах с момента запуска ОС, когда процесс должен пробудиться. 2. В файле timer.h был добавлен массив ссылок на структуры типа struct thread*, в файле timer.c была добавлена глобальная переменная counter, используемая для итерации по массиву. 3. В файле timer.c была реализована функция add_thread(struct thread*), вызываемая в timer_sleep. Добавляет поток cur_thread в массив заблокированных потоков и затем сортирует этот массив. 4. В timer.c была создана функция unblock(void), вызываемая в timer_interrupt на каждый тик таймера. Данная функция проходит по массиву, пробуждая потоки и удаляя их оттуда до тех пор, пока не встретит поток, время пробуждения которого еще не настало. Блок-схема разработанного алгоритма  t imer_sleep timer_interrupt Рис. 2 – Блок-схема разработанного алгоритма Результаты тестов   Рис.3 – Результат выполнения теста alarm-singleРис.4 – Результат выполнения теста alarm-multiple  Рис.5 – Результат выполнения теста alarm-simultaneous Рис.6 – Результат выполнения теста alarm-negative  Рис.7 -Результат выполнения теста alarm-zero Дополнительные задания. Max-rec-calls Задачи: Реализовать тест “max-rec-calls” в файле max-rec-calls.c С помощью данного теста выяснить, каким может быть максимальное число рекурсивных вызовов функции с 2 переменными для потока ядра. Выяснить как и почему изменится количество максимально возможных вызовов, если в struct thread изменить name[16] на name[128]. Ход выполнения задания В файле max-rec-calls.c была объявлена структура struct X, состоящая из двух полей int A и long int B, инициализация переменной типа struct X происходит в основной функции теста, там же под эту переменную выделяется память с помощью функции calloc(), также эта структура подается в качестве аргумента aux для thread_create(). В файле max-rec-calls были объявлены функции void_func2(struct X *t) и void_func(int i, long int j). Вторая из них соответственно – это функция процесса двух переменных. Первая – функция, которая подается в качестве аргумента для thread_create() и вызывает вторую. В структуре struct thread в файле thread.h поле name[16] было изменено на name[128]. Изменения работы алгоритма после внесенных коррективов описаны в результатах. Результаты  Скрины вывода результатов в консольРис.8 – Результат выполнения теста max-rec-calls до изменения поля name  Рис. 9 – Результат выполнения теста max-rec-calls после изменения поля nameОписание результатов Судя по полученным результатам, исходная версия ОС pintos позволяет осуществить примерно 103 рекурсивных вызова функции процесса. Такое значение объясняется тем, что процесс – это экземпляр программы во время выполнения, независимый объект, которому выделены системные ресурсы, эти ресурсы, в частности память, ограничены и используются при исполнении процесса в том числе при рекурсивных вызовах. Когда объем используемой памяти становится большим, чем это предусмотрено операционной системой, выполнение процесса экстренно прерывается и в терминал подается сообщение типа KERNEL PANIC, что и показано на рисунках 8 и 9. Также как показано на рисунках, изменение поля структуры struct thread name[16] на name[128] приводит к уменьшению максимального числа рекурсивных вызовов. До изменения это число было 103, а после оно стало равным 100. threads-pause-resume Задачи В файле thread.c реализовать функции thread_pause(tid_t t) – безусловная приостановка потока и thread_resume(tid_t t) – возобновление выполнения потока, ранее приостановленного с помощью thread_pause. В файле threads-pause-resume.c реализовать тест threads-pause-resume, демонстрирующий использование вышеописанных функций Объяснить полученные результаты Ход выполнения задания В файле thread.c были объявлены и описаны функции thread_pause(tid_t) и thread_resume(tid_t), получаемый аргумент они используют для нахождения процесса, который необходимо приостановить. Поиск осуществляется с помощью прохода по списку всех существующих процессов struct list all_list. В функции thread_pause(tid_t t) найденный элемент(процесс) переводится в состояние BLOCKED до того момента пока он не будет разблокирован функцией thread_resume(tid_t t). В файле threads-pause-resume.c в основной функции теста были созданы два процесса с помощью функции thread_create(…), а также в данном файле были объявлены и описаны функции, исполняемые этими процессами и бесконечно распечатывающие каждую секунду своё имя. Далее в основной функции теста на 4 секунды усыпляется main, после чего вызывается функция thread_pause(tid_t t), затем процесс main усыпляется еще на 4 секунды и вызывается функция thread_resume(tid_t t), и наконец, main снова усыпляется на 4 секунды, потом программа завершает работу. Результаты  Скрин полученных результатовРис.10 – Результат выполнения теста threads-pause-resume Описание результатов После проделанных изменений в исходном коде операционной системы, судя по полученным результатам, основная функция теста, как и требовалось в задании, создаёт 2 потока с уникальными именами, каждый из которых исполняется в бесконечном цикле, раз в секунду распечатывая в консоль своё имя, затем ожидает 4 секунды(в это время исполняются созданные потоки), приостанавливает поток 1, ожидает еще 4 секунды, возобновляет его выполнение, снова ожидает 4 секунды и завершается. Вывод. Я изучил систему управления процессами и механизм работы системного таймера OC Pintos. Была выявлена ненадежность и нерациональность работы функции timer_sleep(int64_t ticks) в исходной версии ОС pintos. Данные недостатки был исправлен путем изменения алгоритма этой функции. В реализованном алгоритме функция thread_yield(void) больше не используется, вместо неё с помощью массива заблокированных процессов и функции проверки времени пробуждения процессы правильно погружаются в сон и пробуждаются через необходимое количество тактов. Помимо прочего, были выполнены дополнительные задания под номерами 2 и 7, полное описание выполнения которых указано в работе. |