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Hebras a nivel de usuario
Ventajas
Cambio de contexto no necesita privilegios del kernel y es más rápido
Scheduling puede depender y ser específico a la aplicación
Pueden ser implementadas en cualquier SO, y no requieren cambios al kernel
Desventajas
Cuando una hebra se boquea, el proceso entero se bloquea
Aunque exista varios procesadores, la hebras no podrían hacer uso de ellos en forma paralela
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Hebras a nivel de kernel
Toda la administración de hebras la realiza el kernel (sistema puro)
Windows es un ejemplo de este modo
El kernel mantiene información de contexto por el proceso y por la hebras del proceso
Scheduling es al nivel de hebra
Ventajas:
Se puede explotar múltiples procesadores
Si una hebra se bloquea, el control de la CPU puede
pasar a otra hebra
Desventaja: cambio de contexto entre hebras requiere la intervención del kernel
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VAX Running UNIX-Like Operating System
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Sistemas híbridos
La creación de hebras se hace a nivel de usuario
Parte de la sincronización y scheduling tambien se hace a nivel de usuario
Ejemplo es Solaris
La hebras a nivel de usuario se mapean (corren) sobre un número variable de hebras de kernel
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Otros modelos
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Multiprocesamiento simétrico (SMP)
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Modelos de computación
Single Instruction Single Data (SISD) stream
Un flujo simple de instrucciones operan sobre una sequencia simple de datos almacenados en memoria
Single Instruction Multiple Data (SIMD) stream
Un mismo flujo de instrucciones opera sobre conjuntos diferentes de datos por diferentes unidades de procesamiento (procesadores vectoriales)
Multiple Instruction Single Data (MISD) stream
Una secuencia de datos se transmite a un conjunto de procesadores, los cuales ejecutan un operación distinta sobre ellos (nunca implementada)
Multiple Instruction Multiple Data (MIMD) stream
Un conjunto de procesadores ejecutan instrucciones diferentes sobre conjuntos de datos diferentes simultáneamente
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Modelos de asignación de procesos
Maestro/esclavo : El kernel del SO siempre corre en un procesador dado (maestro). El maestro envia procesos usuarios a los esclavos
Ventajas: simple,
Desventajas: Si se cae el maestro, todo el sistema se cae. También, el maestro puede ser un cuello de botella
Simétrico (SMP): El kernel se puede ejecutar en cualquier procesador
El kernel se puede construir como múltiples procesos o hebras
Cada procesador puede planifica sus propios procesos desde un pool de procesos disponibles
Desventaja: complicado
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Consideraciones de diseño de SO SMP
Ejecución simultánea de procesos o hebras
El código del kernel debe ser reentrante
Scheduling
Cualquier procesador puede realizar su propio scheduling
Sincronización
Se debe controlar el acceso simultáneo a la memoria compartida y dispositivos de I/O compartidos
Administración de memoria
Además de todos los problemas típicos asociados con la administración de memoria, el SO debe explotar el paralelismo que el hardware le provee, como por ejemplo las memorias multipuerto
Confiabilidad y tolerancia a fallas
El SO debe estar preparado por si un procesador falla
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Microkernels
Núcleo pequeño del sistema operativo que provee sólo las funciones escenciales
Muchos servicios que tradicionalmente son incluidos en el SO son dejados fuera del microkernel
Drivers de los dispositivos
Sistemas de archivos
Administrador de memoria virtual
Sistema de ventanas
Servicios de seguridad
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En un microkernel, los componentes externos a él son implementados como procesos servidores, los cuales se comunican con paso de mensajes a través del microkernel
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Beneficios de una organizacion microkernel
Interface uniforme para pedir servicios por los procesos
No hay distincion entre servicios a nivel de kernel o nivel de usuario
Todos los servicios se proveen mediante paso de mensajes
Extensibilidad
Facilita la adición de nuevos servicios
Sólo los servidores involucrados son modificados
El microkernel no se modifica
Flexibilidad
Facilita la adición de nuevas características
Facilita la eliminación características obsoletas
Portabilidad
Cambios para portar el SO a una nueva arquitectura se realizan sólo en el microkernel, no servicios
Confiabilidad
Diseño modular
Es más facil depurar un microkernel pequeño que un gran SO monolítico
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Diseño de Microkernel
Un microkernel debe incluir funciones:
que dependen directamente del hardware
de apoyo a los servidores operando en modo usuario
Estas funciones caen en la siguientes categorias generales:
Administración de bajo nivel de memoria
Comunicación entre procesos
I/O
Administración de interrupciones
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Windows Processes
Implemented as objects
An executable process may contain one or more threads
Both processes and thread objects have built-in synchronization capabilities
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Windows Process Object
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Windows Thread Object
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Windows 2000Thread States
Ready
Standby
Running
Waiting
Transition
Terminated
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Solaris
Process includes the user’s address space, stack, and process control block
User-level threads
Lightweight processes (LWP)
Kernel threads
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Solaris Lightweight Data Structure
Identifier
Priority
Signal mask
Saved values of user-level registers
Kernel stack
Resource usage and profiling data
Pointer to the corresponding kernel thread
Pointer to the process structure
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Linux Task Data Structure
State
Scheduling information
Identifiers
Interprocess communication
Links
Times and timers
File system
Address space
Processor-specific context
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Linux States of a Process
Running
Interruptable
Uninterruptable
Stopped
Zombie
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