Учебный курс
Основы операционных систем
Лекция 13
кандидат физико-математических наук, доцент
Карпов Владимир Ефимович
22
При занятости устройства запрос ставится в очередь При занятости устройства запрос ставится в очередь к данному устройству.к данному устройству.
После освобождения устройства необходимо принять После освобождения устройства необходимо принять решение: какой из запросов в очереди инициировать решение: какой из запросов в очереди инициировать следующим – планирование запросов.следующим – планирование запросов.
Для блокирующихся и асинхронных системных Для блокирующихся и асинхронных системных вызововвызовов
Планирование запросовПланирование запросов
Действия по планированию запросов могут быть частично Действия по планированию запросов могут быть частично или полностью делегированы драйверу устройства – или полностью делегированы драйверу устройства –
функция функция strategystrategy в интерфейсе драйвера в интерфейсе драйвера
33
Строение жесткого дискаСтроение жесткого диска
Алгоритмы планирования запросовАлгоритмы планирования запросовк жесткому дискук жесткому диску
44
Параметры планированияПараметры планирования
Алгоритмы планирования запросовАлгоритмы планирования запросовк жесткому дискук жесткому диску
Запрос полностью характеризуется:Запрос полностью характеризуется:– типом операциитипом операции
– номером цилиндраномером цилиндра
– номером дорожкиномером дорожки
– номером сектораномером сектора
Параметр планирование – время, необходимое для выполнения Параметр планирование – время, необходимое для выполнения запроса.запроса.
Время выполнения запроса = Время выполнения запроса = transfer time + positioning timetransfer time + positioning time
Positioning time = seek time + positioning latencyPositioning time = seek time + positioning latency
Единственным параметром запроса остается Единственным параметром запроса остается seek timeseek time – – время пропорциональное разнице между номером время пропорциональное разнице между номером цилиндра в запросе и номером текущего цилиндрацилиндра в запросе и номером текущего цилиндра
55
Диск имеет 100 цилиндров (от 0 до 99)Диск имеет 100 цилиндров (от 0 до 99)Очередь запросов: 23Очередь запросов: 23,, 67 67,, 55 55,, 14 14,, 31 31,, 7 7,, 84 84,, 10 10
Текущий цилиндр – 63Текущий цилиндр – 63
Алгоритмы планирования запросовАлгоритмы планирования запросовк жесткому дискук жесткому диску
Алгоритм Алгоритм FCFSFCFS ( (First Come First Served)First Come First Served)
Всего перемещение на 329 цилиндровВсего перемещение на 329 цилиндров
Алгоритм Алгоритм SSTF ( Short Seek Time First)SSTF ( Short Seek Time First)
Всего перемещение на Всего перемещение на 141 141 цилиндрцилиндр
63 -> 2363 -> 23 -> 67-> 67 -> 55-> 55 -> 31-> 31 -> 14-> 14 -> 07-> 07 -> 84-> 84 -> 10-> 10
63 -> 6763 -> 67 -> 55-> 55 -> 31-> 31 -> 14-> 14 -> 23-> 23 -> 10-> 10 -> 07-> 07 -> 84-> 84
66
Диск имеет 100 цилиндров (от 0 до 99)Диск имеет 100 цилиндров (от 0 до 99)Очередь запросов: 23Очередь запросов: 23,, 67 67,, 55 55,, 14 14,, 31 31,, 7 7,, 84 84,, 10 10
Текущий цилиндр – 63Текущий цилиндр – 63
Алгоритмы планирования запросовАлгоритмы планирования запросовк жесткому дискук жесткому диску
Алгоритм Алгоритм SCANSCAN
Всего перемещение на Всего перемещение на 147147 цилиндров цилиндров
Алгоритм Алгоритм LOOKLOOK
Всего перемещение на Всего перемещение на 133 133 цилиндрацилиндра
Алгоритм Алгоритм C-SCANC-SCAN
Алгоритм Алгоритм C-LOOKC-LOOK
63 -> 5563 -> 55 -> 31-> 31 -> 23-> 23 -> 10-> 10 -> 14-> 14 -> 07-> 07 -> -> 6767 -> -> 8484
63 -> 63 -> 5555 -> -> 3131 -> -> 2323 -> 1-> 100 -> -> 1414 -> -> 0707 -> -> 6767 -> 84-> 84
-> -> 00
63 -> 63 -> 5555 -> -> 3131 -> -> 2323 -> 1-> 100 -> -> 1414 -> -> 0707 -> -> 8484 ->->6767
63 -> 5563 -> 55 -> 31-> 31 -> 23-> 23 -> 10-> 10 -> 14-> 14 -> 07-> 07 -> -> 8484 -> -> 6767 -> -> 00 -> -> 9999
77
Часть Часть VI. VI. CCетиети и сетевые и сетевые
операционные системыоперационные системы
88
Для чего компьютеры объединяют Для чего компьютеры объединяют в сети:в сети:
Совместное использование ресурсов (как Совместное использование ресурсов (как физических, так и информационных)физических, так и информационных)
Ускорение вычисленийУскорение вычислений Повышение надежности работыПовышение надежности работы Общение пользователейОбщение пользователей
99
Сетевые и распределенные ОССетевые и распределенные ОС Сетевые ОССетевые ОС
– Пользователь должен знать, что компьютер находится в сети, Пользователь должен знать, что компьютер находится в сети, где находятся удаленные ресурсы и как до них добратьсягде находятся удаленные ресурсы и как до них добраться
– От автономной операционной системы отличается наличием От автономной операционной системы отличается наличием дополнительной сетевой части дополнительной сетевой части
Распределенные ОСРаспределенные ОС– Пользователь работает как в автономной операционной Пользователь работает как в автономной операционной
системесистеме– Операционная система полностью отличается от автономных Операционная система полностью отличается от автономных
ОС и функционирует на всех компьютерах сети ОС и функционирует на всех компьютерах сети
1010
Отличия взаимодействия Отличия взаимодействия удаленных и локальных процессовудаленных и локальных процессов В основе взаимодействия локальных процессов лежит В основе взаимодействия локальных процессов лежит
использование разделяемой памяти, а в основе использование разделяемой памяти, а в основе взаимодействия удаленных процессов – передача взаимодействия удаленных процессов – передача сообщенийсообщений
Информация между удаленными процессами зачастую Информация между удаленными процессами зачастую передается через процессы-посредники, обитающие на передается через процессы-посредники, обитающие на компьютерах, отличных от компьютеров получателя и компьютерах, отличных от компьютеров получателя и отправителяотправителя
Удаленное взаимодействие должно строиться исходя Удаленное взаимодействие должно строиться исходя из первоначального предположения о ненадежности из первоначального предположения о ненадежности связисвязи
Адреса взаимодействующих процессов должны быть Адреса взаимодействующих процессов должны быть уникальны в рамках всей сетиуникальны в рамках всей сети
Необходимо обеспечить взаимоисключения процессов Необходимо обеспечить взаимоисключения процессов при обращении к линии связи между компьютерамипри обращении к линии связи между компьютерами
1111
Основные вопросы логической Основные вопросы логической организации связи между организации связи между удаленными процессамиудаленными процессами
Как прокладывать физические линии связи?Как прокладывать физические линии связи? Как исключить возникновение Как исключить возникновение race condition race condition при при
их использовании?их использовании? Какие виды интерфейсов могут быть Какие виды интерфейсов могут быть
предоставлены пользователю?предоставлены пользователю? Как организована адресация удаленных Как организована адресация удаленных
процессов?процессов? Как информация передается от отправителя к Как информация передается от отправителя к
получателю через узлы посредники?получателю через узлы посредники?
1212
Понятие протоколаПонятие протокола
Виде почтовых сообщенийВиде почтовых сообщений Содержании служебной информацииСодержании служебной информации Формате представления служебной информацииФормате представления служебной информации
Для обмена почтовыми сообщениями Для обмена почтовыми сообщениями между людьми соответствующие службы между людьми соответствующие службы
связи должны договориться о:связи должны договориться о:
Для взаимодействия удаленных процессов Для взаимодействия удаленных процессов сетевые части операционных систем также сетевые части операционных систем также
должны руководствоваться должны руководствоваться определенными соглашениями определенными соглашениями
(поддерживать определенные протоколы)(поддерживать определенные протоколы)
1313
Многоуровневая модельМногоуровневая модельпостроенияпостроения
сетевых вычислительных систем сетевых вычислительных систем
Интерфейс пользователяИнтерфейс пользователя
HardwareHardware
NN
00
1414
Многоуровневая модельМногоуровневая модельпостроенияпостроения
сетевых вычислительных систем сетевых вычислительных систем
руководительруководитель
секретарьсекретарь
канцелярияканцелярия
почтапочта
доставкадоставка
руководительруководитель
секретарьсекретарь
канцелярияканцелярия
почтапочта
доставкадоставка
ТекстТекст
Копия,Копия,адресадрес
Рег. номер,Рег. номер,упаковкаупаковка
Служебные Служебные пометкипометки
1515
Многоуровневая модельМногоуровневая модельпостроенияпостроения
сетевых вычислительных систем сетевых вычислительных систем
Формальный перечень правил, определяющих Формальный перечень правил, определяющих последовательность и формат сообщений, которыми последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты вычислительных обмениваются сетевые компоненты вычислительных
систем, лежащие на одном уровне называется систем, лежащие на одном уровне называется сетевым сетевым протоколомпротоколом
Вся совокупность вертикальных и горизонтальных Вся совокупность вертикальных и горизонтальных протоколов (интерфейсов и сетевых протоколов) протоколов (интерфейсов и сетевых протоколов)
называется называется семейством протоколовсемейством протоколов или или стеком стеком протоколовпротоколов
1616
Модель Модель OSI/ISOOSI/ISO
сеансовыйсеансовый
транспортныйтранспортный
сетевойсетевой
канальныйканальный
физическийфизический
сеансовыйсеансовый
транспортныйтранспортный
сетевойсетевой
канальныйканальный
физическийфизический
приложенийприложений
представленияпредставления
приложенийприложений
представленияпредставления
11
22
33
44
55
66
77
11
22
33
44
55
66
77
Компьютер 1Компьютер 1 Компьютер 2Компьютер 2
1717
Одноуровневая адресацияОдноуровневая адресация
Процесс запрашивает свою ОС о возможности Процесс запрашивает свою ОС о возможности использовать адресиспользовать адрес
ОС опрашивает все другие ОС о возможности ОС опрашивает все другие ОС о возможности присвоения адресаприсвоения адреса
После сбора всех ответов ОС принимает После сбора всех ответов ОС принимает решениерешение
ОС извещает процесс о принятом решенииОС извещает процесс о принятом решении
1818
Двухуровневая адресация:Двухуровневая адресация:удаленные адресаудаленные адреса
Проблема уникальности адресовПроблема уникальности адресов Проблема разрешения адресовПроблема разрешения адресов
Централизованный подход Централизованный подход
Информация о всех символьных и числовых адресах Информация о всех символьных и числовых адресах хранится в специальном файле хранится в специальном файле
Изменения вносятся в файл только администратором Изменения вносятся в файл только администратором сети на специальном компьютересети на специальном компьютере
Файл с изменениями рассылается на все компьютеры Файл с изменениями рассылается на все компьютеры сетисети
1919
Двухуровневая адресация:Двухуровневая адресация:удаленные адресаудаленные адреса
Проблема уникальности адресовПроблема уникальности адресов Проблема разрешения адресовПроблема разрешения адресов
Распределенный подход (на примере Распределенный подход (на примере DNS)DNS)
Ранг 0Ранг 0
Ранг 1Ранг 1
Ранг 1Ранг 1Ранг 1Ранг 1
Ранг 1Ранг 1
2020
servserv
Двухуровневая адресация:Двухуровневая адресация:удаленные адресаудаленные адреса
Проблема уникальности адресовПроблема уникальности адресов Проблема разрешения адресовПроблема разрешения адресов
Распределенный подход (на примере Распределенный подход (на примере DNS)DNS)
creccrec
miptmiptruru
serv.crec.mipt.ruserv.crec.mipt.ru
Сервер Сервер DNSDNS
Сервер Сервер DNSDNS
Сервер Сервер DNSDNS
sspssp
brownbrown
eduedu
ssp.brown.edussp.brown.edu
Сервер Сервер DNSDNS
Сервер Сервер DNSDNS
2121
Двухуровневая адресация:Двухуровневая адресация:локальные и полные адресалокальные и полные адреса
PID PID не подходит в качестве локального адресане подходит в качестве локального адреса Для локальной адресации создается специальное Для локальной адресации создается специальное
адресное пространство – пространство адресное пространство – пространство сетевых сетевых портовпортов
Для разных средств связи – разные пространства Для разных средств связи – разные пространства портовпортов
Локальные адресаЛокальные адреса
Полные адресаПолные адреса
Полный адрес – Полный адрес – <<числовой удаленный адрес, портчисловой удаленный адрес, порт>> Полный адрес получил название Полный адрес получил название socket (socket (сокетсокет))
2222
Проблемы маршрутизации в сетиПроблемы маршрутизации в сети Маршрутизация от источника передачи данныхМаршрутизация от источника передачи данных Одношаговая маршрутизацияОдношаговая маршрутизация
Адресат назначенияАдресат назначения Адрес очередного Адрес очередного компонента сетикомпонента сети
Адрес исходящей Адрес исходящей линии связилинии связи
55 2020 2121
1-41-4 2828 2222
defaultdefault 2244 2233
2323
Проблемы маршрутизации в сетиПроблемы маршрутизации в сети
Маршрутизация от источника передачи Маршрутизация от источника передачи данныхданных
Одношаговая маршрутизацияОдношаговая маршрутизация– Алгоритмы фиксированной маршрутизацииАлгоритмы фиксированной маршрутизации– Алгоритмы простой маршрутизацииАлгоритмы простой маршрутизации
СлучайнаяСлучайная ЛавиннаяЛавинная Маршрутизация по прецедентамМаршрутизация по прецедентам
– Алгоритмы динамической маршрутизацииАлгоритмы динамической маршрутизации Дистанционно-векторные алгоритмыДистанционно-векторные алгоритмы Алгоритмы состояния связейАлгоритмы состояния связей
2424
Интерфейсы сетевых средств связиИнтерфейсы сетевых средств связи
Протоколы без установления логического соединения Протоколы без установления логического соединения или протоколы обмена датаграммами (или протоколы обмена датаграммами (datagramm)datagramm) - - connectionlessconnectionless
Протоколы, требующие установления логического Протоколы, требующие установления логического соединениясоединения – connection-oriented – connection-oriented