Что включает в себя диспетчеризация процесса
Вопрос №3. «Диспетчеризация процесса»
Переход от выполнения одного процесса к другому осуществляется в результате планирования и диспетчеризации.
Работа по определению того, в какой момент необходимо прервать выполнение текущего активного процесса и какому процессу предоставить возможность выполняться, называется планированием.
При планировании могут приниматься во внимание
· время их ожидания в очереди,
· накопленное время выполнения,
· интенсивность обращений к вводу-выводу.
Планирование процессов, по существу, включает в себя решение двух задач:
· определение момента времени для смены текущего активного процесса;
· выбор для выполнения процесса из очереди готовых потоков.
Планирование процессов. В большинстве операционных систем универсального назначения планирование осуществляется динамически (on-line), то есть решения принимаются во время работы системы на основе анализа текущей ситуации. ОС работает в условиях неопределенности — процессы появляются в случайные моменты времени и также непредсказуемо завершаются.
Планировщик процессов –осуществляет планирование процессов, т.е. определяет какому процессу необходимо предоставить ЦП.
Планировщик взаимодействует с системой управленияпроцессами.
Нижний уровень операционной системы — это планировщик, на верхних уровнях расположено множество процессов.
Планировщик выполняет:
· остановку и запуск процессов
Планировщик это небольшая программа.
Вся остальная часть операционной системы удобно структурирована в виде набора процессов.
Диспетчеризация заключается в переключении процессора с одного процесса на другой.
Прежде чем прервать выполнение процесса, ОС запоминает его контекст, с тем, чтобы впоследствии использовать эту информацию для последующего возобновления выполнения данного процесса.
Стратегии и критерии диспетчеризации процессов
Презентацию к данной лекции Вы можете скачать здесь.
Введение
Планирование и диспетчеризация процессора – одна из важнейших функций операционной системы. В лекции рассмотрены следующие вопросы:
Основные понятия диспетчеризации процессов
Исполнение любого процесса можно рассматривать как цикл CPU / I-O – чередование периодов использования процессора и ожидания ввода-вывода.
Распределение периодов активности процессора ( bursts ) и ввода-вывода изображено на рис. 11.1.
На рис. 11.2 изображена примерная гистограмма периодов активности процессора, основанная на анализе реального поведения процессов в операционных системах.
Из схемы видно, что чем короче период активности, тем выше частота таких периодов, и наоборот, т.е. частота периодов активности обратно пропорциональна их длительности.
Планировщик процессора
Планировщик – компонента ОС, которая выбирает один из нескольких процессов, загруженных в память и готовых к выполнению, и выделяет процессор для одного из них.
Решения по диспетчеризации могут быть приняты в случаях, если процесс:
Диспетчеризация типов 1 и 4 обозначается термином диспетчеризация без прерывания процесса (non-preemptive).
Диспетчеризация типов 2 и 3 обозначается термином диспетчеризация с прерыванием процесса (preemptive).
Собственно диспетчер процессора
Скрытая активность (латентность) диспетчера (dispatch latency) – время, требуемое для диспетчера, чтобы остановить один процесс и стартовать другой. Разумеется, система должна стремиться минимизировать это время, однако набор критериев диспетчеризации более сложен.
Управление процессами. Планирование и диспетчеризация процессов
Планировщики, выполняющие диспетчеризацию процессов
В операционной системе диспетчеризация процессов выполняется обычно несколькими планировщиками,каждый из которых имеет свою периодичность вызовов и свою определенную задачу, которую он решает.
Долговременный планировщик (планировщик заданий) определяет, какие процессы должны быть перемещены в очередь готовых процессов.
Особенности планировщиков и процессов.Каждый планировщик имеет свои особенности поведения, как и каждый процесс.
Долговременный планировщик вызывается относительно редко, так как система не столь часто принимает решения о переводе процесса в очередь готовых процессов. Поэтому он может быть сравнительно медленным, не столь эффективно реализованным.
Однако, поскольку основной задачей системы в целом остается обслуживание как можно большего числа процессов, именно долговременный планировщик определяет степень (коэффициент) мультипрограммирования – число процессов, которое обслуживает система в единицу времени.
Переключение контекста
Когда процессор переключается на другой процесс, система должна сохранить состояние старого процесса и загрузить сохраненное состояние для нового процесса. Такое действие системы называется переключением контекста (context switch).
Переключение контекста относится к накладным расходам ( overhead ), так как система не выполняет никаких полезных действий при переключении с одного процесса на другой.
Создание процесса – одна из основных операций над процессами
Разделение ресурсов. Возможны следующие подходы:
Исполнение. Возможны следующие подходы:
Адресация и использование памяти.Возможны следующие подходы:
Уничтожение процесса
При своей работе процесс-родитель может уничтожить дочерние процессы системным вызовом abort ( UNIX ). Это возможно в следующих случаях:
Диспетчеризация. Основные понятия
Диспетчеризация — (от англ. dispatch — быстро выполнять) — централизация (концентрация) оперативного контроля и управления на энергетических, промышленных и других предприятиях, основанная на применении современных средств передачи и обработки информации. Диспетчеризация обеспечивает согласованную работу отдельных звеньев управляемого объекта в целях повышения технико-экономических показателей, ритмичности работы, лучшего использования производственных мощностей.
Система диспетчеризации — это набор аппаратных и программных средств для централизованного контроля за технологическими процессами, инженерными системами, системами энергоснабжения и снабжения сырьевыми ресурсами. Информация обо всем оборудовании, подключенном к системе диспетчеризации, выводится на экран компьютера рабочего места оператора-диспетчера в режиме реального времени.
Системы диспетчеризации инженерных объектов делятся на локальные и удаленные.
Локальная диспетчеризация позволяет передавать технологические данные как от одной, так и от нескольких инженерных систем на компьютер оператора (пункт диспетчеризации). В данном случае мы имеем замкнутую систему, т.е. оборудование и пульт управления размещены на одном объекте или в одном здании. Зачастую локальную диспетчеризацию называют автоматизацией.
Удаленная диспетчеризация позволяет осуществлять передачу параметров от одной или нескольких автоматизированных систем с территориально удаленных объектов на центральную станцию диспетчеризации, с помощью различных каналов передачи данных. Удаленная диспетчеризация может применяться для объединения нескольких объектов, например зданий, имеющих локальную диспетчеризацию.
Зачем нужна диспетчеризация?
Система диспетчеризации позволяет организовать плотное взаимодействие между различными подсистемами инженерного оборудования, она также выполняет автоматизированный оперативный контроль и управление. Необходимость создания подобной системы очевидна. Использование системы диспетчеризации тем оправданнее, чем шире спектр инженерного оборудования объекта.
Эффект от внедрения комплексной системы диспетчеризации не заставит себя ждать. Он проявляется в виде:
Диспетчеризация обеспечивает учёт потребления ресурсов, современный сервис, согласованную работу всевозможных автономных систем, входящих в инфраструктуру объекта/комплекса объектов, зданий, а также производит многоуровневое оповещение в случае возникновения аварийной ситуации.
Что дает комплексная диспетчеризация инженерных систем?
Можно выделить следующие ключевые функции систем диспетчеризации:
Обеспечение человеко-машинного интерфейса
Любое современное здание имеет в своем составе большое количество разнородных инженерных систем. Информация, поступающая от оборудования зачастую непонятна для персонала службы эксплуатации, в частности мигающая лампа «авария» на лицевой панели щита управления системы вентиляции мало что скажет персоналу и в лучшем случае, подвигнет на звонок в компанию поставщика данного щита или обращение к руководству по эксплуатации, если таковое существует. Неисправность в компрессорно-конденсаторном блоке системы кондиционирования придется опознавать считая период мигания светодиодов на соответствующей плате управления и т.д. При этом подавляющее большинство современных контроллеров, управляющих системами вентиляции, имеют возможности коммуникации и позволяют передавать детальную информацию о состоянии системы, неисправностях, режимах работы и т.п. Необходимо только получить эту информацию и представить в удобном для пользователя виде. Тогда написанное по-русски сообщение о загрязнении фильтра или об обрыве ремней вентустановки, неисправности датчика давления, температуры или компрессора компрессорно-конденсаторного блока будет восприниматься оператором единственно верным способом.
Ведение архива параметров и действий операторов
При выходе из строя какого-либо ответственного и дорогостоящего оборудования зачастую происходит длительный «разбор полетов» с непредсказуемым результатом по поиску виновных и мероприятиями по восстановлению оборудования. Система диспетчеризации обеспечивает представление данных за прошедший период времени, помогающее в оценке результатов и качества функционирования системы, кроме этого архив действий операторов играет роль «черного ящика» и позволяет вкупе с архивом параметров проследить действия либо бездействие оператора.
Ведение архива аварийных событий
Служба эксплуатации должна своевременно реагировать на аварийные ситуации, возникающие в инженерных системах, но зачастую, даже имея информацию о параметрах системы, оператор не может среагировать на аварийную или предаварийную ситуацию. Обеспечить контроль возникновения аварии поможет система диспетчеризации, например, имеем подачу тепла от городских сетей, собственно источником тепла является автономная котельная, в которой нет постоянного персонала, сигнал о давлении на вводе в индивидуальный тепловой пункт, контролируется датчиком давления из комплекта тепловычислителя, имея сигнал от этого датчика можно задать граничные значения вида «низкое давление», «аварийно-низкое давление», «высокое давление», «аварийно-высокое». Таким образом, будет автоматически формироваться сигнал о понижении либо повышении давления и своевременно доводиться до оператора в понятной форме.
Ограничение доступа к функциям контроля и управления
Инженерные системы – важный элемент в жизнедеятельности предприятий, поэтому любая ошибка может стоить очень дорого. Для предотвращения риска несанкционированных манипуляций и повышения ответственности сотрудников ведется журнал всех действий диспетчера. Различные категории пользователей имеют определенные права на доступ.
Сигнализация и отображение информации
Отображение параметров систем диспетчеризации в режиме реального времени
На экране диспетчера в режиме реального времени появляется информация об основных показателях системы. Если данные показатели вышли за определенные пользователем пределы, оператор будет оповещен посредством цветовой и звуковой сигнализации.
Инструмент «тренды» удобен тем, что позволяет следить за изменением параметров системы в динамике, это помогает предупреждать аварийные ситуации. Инструмент «цифровая панель» предназначен для вывода на экран диспетчера сразу нескольких трендов.
Управление и диспетчеризация объекта может производиться посредством интерактивной мнемосхемы, которая отображает необходимые параметры и элементы управления в интуитивно понятной форме. Мнемосхемы могут составляться как на отдельные объекты, так и на системы в целом, что позволяет дать оценку общему состоянию системы.
Удаленное информирование (WEB, SMS)
В целом необязательно постоянное присутствие оператора на рабочем месте. Современные системы сбора и обработки данных позволяют удаленно оповещать пользователей при возникновении аварийных ситуаций и дистанционно контролировать состояние и управлять оборудованием через интернет, в том числе с использование мобильных устройств типа планшет и смартфон.
По теме
Популярные товары
Управление процессами. Планирование и диспетчеризация процессов
Презентацию к данной лекции Вы можете скачать здесь.
Введение
Понятие процесса
Процесс (process) это программа пользователя при ее выполнении. При своей работе операционная системы исполняет множество классов программ: пакетные задания; пользовательские программы в режиме разделения времени; системные программы и процессы. Имеется несколько схожих терминов, характеризующих пользовательские программы: процесс (process), задание (job), задача (task) Однако не будем здесь преувеличивать различие между ними: для лучшего понимания специфики процессов и управления ими в ОС, мы можем считать приведенные термины синонимами, как и считается во многих учебниках по ОС.
Важная особенность процесса: это единица вычислений, которая должна выполняться последовательно, т.е. каждый процесс имеет свой последовательный поток управления (control flow) – последовательность выполняемых процессом команд. Многие большие задачи успешно решаются путем параллельного выполнения процессов, но об этом речь пойдет немного позже.
Процесс при его создании и управлении им операционной системой включает следующую основную информацию:
Исполняемый код (команды) процесса первоначально хранится во вторичной памяти (на диске) и загружается в основную память полностью или частично при обращении к нему.
Состояния процесса
При исполнении процесс может изменять свое состояние следующим образом:
Новый (new):Процесс создается операционной системой, но еще не начал выполняться.
Исполняемый (running):Исполняются команды процесса на процессоре или процессорах компьютерной системы под управлением ОС.
Готовый к выполнению (ready):Процесс ожидает получения ресурсов процессора для его исполнения. В состояние готовности к выполнению процесс попадает обычно либо при его создании, либо после завершения ввода-вывода (из состояния ожидания).
Завершенный (terminated): Исполнение процесса завершено.
Диаграмма состояний процесса представлена на рис. 8.1.
Блок управления процессом
Структура блока управления процессом изображена на рис. 8.2.