Klausur Aufgaben

Erzeuger:

Will Einfügen, aber Puffer ist voll

Lösung: Lege dich schlafen, lass dich vom Verbraucher wecken, wenn er ein Datum entnommen hat

Verbraucher:

Will Entnehmen, aber Puffer ist leer

Lösung: Lege dich schlafen, lass dich vom Erzeuger wecken, wenn er ein Datum eingefügt hat

Auch gennant: Problem des beschränkten Puffers

Es gibt Lösungsansätzte mit Semaphoren, Monitoren und Nachrichtenaustausch

1. rechnend -> blockiert: Versetzung in den Wartezustand

2. rechnend -> rechenwillig: Scheduler entzieht den Prozessor

3. rechenwillig -> rechnend: Scheduler teilt Prozessor zu

4. blockiert -> rechenwillig: Ereignis tritt ein

Nutzer-bezogen:

• Kurze Antwortzeiten bei interaktiven Aufträgen

• Kurze Verweilzeiten für Stapelverarbeitungsaufträge

Betreiber-bezogen:

• Hoher Durchsatz

• Hohe Auslastung

• Fairness in der Behandlung aller Aufträge

• Geringer Aufwand für die Bearbeitung des Scheduling-Algorithmus selbst

Fairness: "Gerechte" Behandlung aller Aufträge,

z.B. alle rechenwilligen Prozesse haben gleichen Anteil an der zur Verfügung stehenden Prozessorzeit.

Round-Robin und Zeitscheibenbasierte Scheduling-Verfahre bedient Prozesse Fair.

Freie Auswahl einer Partition verlangt Lösung des sog. Relokationsproblems (Verschiebbarkeit), d.h. Anpassung aller (absoluten) Adressen des Programms in Abhängigkeit von der Ladeadresse.

Es kann zu Schutzproblemen führen: Programme können aufgrund der absoluten Adressierung Speicherbereiche anderer Benutzer lesen und schreiben.

Mögliche Lösung des Relokationsproblems: Loader addiert die Ladeadresse auf alle Adressen gemäß eines vom Binder erstellten Adressverzeichnisses des Programms

oder (Lösung gilt auch für Schutzproblem)

Ausstattung der CPU mit zwei zusätzlichen Registern, die Basisregister und Grenzregister genannt werden (base and bound register)

Weiterer Vorteil eines Basisregisters zur Relokation: Verschieblichkeit des Programms nach Programmstart wird möglich

Lösung des Schutzproblems in IBM /360:

Jedem 2kB-Block des Arbeitsspeichers wird ein 4-Bit Schutzcode (protection key) als Schloss zugeordnet. Jeder Prozess besitzt einen ihm im Programmstatuswort (PSW) zugeordneten Schlüssel, der beim Zugriff auf einen Block passen muss, ansonsten Abbruch.

Nur das Betriebssystem kann Schutzcodes von Speicherblöcken und Schlüssel von Prozessen ändern.

→ Fazit: Ein Benutzerprozess kann weder andere Benutzerprozesse noch das Betriebssystem stören

Verteiler/Arbeiter-Modell

Team-Modell

Fließband-Modell

Damit könnte das:

oder das gemeint sein:

1. Benutzerprogramm springt über TRAP in den Kern und führt den Code selbst aus

2. BS Code bestimmt die Nummer des angeforderten Dienstes

3. BS Code lokalisiert Prozedur-Code für Systemaufruf und ruft sie auf

4. Kontrolle wird an das Benutzerprogramm zurückgegeben

Anwender wird von der komplexer Hardware abgeschrimt.

Schnittstelle zum Anwender aus einfachen Abstraktionen (z.B. Dateikonzept, Lesen und Schreiben von Blöcken).

Diese Schnittstelle ist damit einfacher zu verstehen und langlebiger.

Aus folgenden Gründen werden sie eingesetzt:

• Um besser und schneller Spiele laufen zu lassen, z.B. VMs gegeneinander (Gaming)

• Um voneinander abgeschottete Umgebungen zu realisieren (Isolation)

• Um die Hardware des Rechners zu schonen (Nursing)

• Um die physikalischen Server auf VMs auf wenigen Servern laufen  zu lassen (Consolidation)

Der Monolithischer Kernel ist nur sehr schwer erweiterbar, da alle Schichten aufeinander aufbauen. Mit dem Mikrokernel sind Erweiterbarkeiten besser realisierbar.

Non-preemptives Scheduling-Verfahren (Run-to-Completion, d.h. Prozess ist solange aktiv, bis er endet oder sich selbst blockiert).

Daher sind sie für General Purpose Systeme mit interaktiven Benutzern nicht geeignet. Außerdem muss für die Scheduling-Verfahren die Bedienzeiten vorher bekannt sein.