Sistemi Operativi: Fork() ed Exec(), Algoritmi di scheduling dei processi, Semafori

Argomenti più comuni esame di sistemi operativi

Sistemi operativi (Ingegneria Informatica ed Elettronica)

Fork ed exec

• Algoritmi di scheduling dei processi (FCFS, SJF, RR, con priorità, garantito, real time)
• Semafori

Chiamate di sistema fork ed exec

In Unix, la chiamata di sistema fork() duplica il processo padre, creando un processo figlio identico (il cui spazio degli indirizzi sarà una copia di quello del processo padre). La fork restituisce il valore del pid del figlio al padre, e 0 al figlio (così che si renda conto di esser tale).

Generalmente, dopo una chiamata di sistema fork(), uno dei due processi impiega una chiamata di sistema exec() per sostituire lo spazio di memoria del processo con un nuovo programma. La chiamata di sistema exec() carica in memoria un file (passato come parametro), cancellando l’immagine di memoria del programma contenente la stessa chiamata di sistema exec(), quindi avvia la sua esecuzione. Viene inoltre azzerato lo stack.

Il processo genitore può anche generare più processi figli, oppure, se durante l’esecuzione del processo figlio non ha nient’altro da fare, può invocare la chiamata di sistema wait() per rimuovere se stesso dalla coda dei processi pronti fino alla terminazione del figlio.

Exec è in realtà una famiglia di primitive, con numerose varianti (execl, execle, execlp, execve…) che differiscono nel numero e nella tipologia di parametri richiesti. In ogni caso, l’ultimo parametro passato a queste funzioni (execl…) deve essere necessariamente un puntatore NULL per far capire al programma che son finiti i parametri (ciò vale anche con i vettori). Nel caso della programmazione multithread, la fork() può avere due esiti differenti: se è seguita immediatamente da una exec(), essa si limita a duplicare unicamente il thread che ha invocato la fork(), altrimenti duplica tutti i thread del processo padre.

Descrivere gli algoritmi di scheduling dei processi

Gli algoritmi di scheduling offrono allo scheduler del SO delle modalità per selezionare la sequenza con cui i processi vengono assegnati alla CPU. La decisione di scheduling della CPU può avvenire quando un processo:

• Termina
• Passa da Esecuzione → Attesa
• Passa da Esecuzione → Pronto
• Passa da Attesa → Pronto

Nota che 1 e 4 sono non-preemptive, mentre 2 e 3 lo sono. Il dispatcher è il modulo che dà il controllo della CPU al processo selezionato dallo scheduler.

FCFS (First Come, First Served): Implementa il concetto di coda tradizionale. La CPU viene assegnata al processo che la richiede per primo. Quando un processo entra nella ready queue, si collega il suo PCB (Process Control Block) all’ultimo elemento della coda. Quando la CPU è libera, essa viene assegnata al processo che si trova alla testa.