- •Билет 1
- •1. Основы ос Unix, возможности, стандартизация (1) – 4
- •Отличительные черты ос unix
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 4 (1, 16, 18) – 146
- •3. Последовательность действий по преобразованию адреса в защищенном режиме
- •Билет 2
- •1. Понятие системного вызова в ос unix. Обработка ошибок (2) – 9
- •Обработка ошибок
- •Void perror (s)
- •Void perror (const char *s);
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 2 (2, 6, 15, 27) – 143
- •3. Особенности современных операционных систем (2, 28) – 122
- •Концепция ос на основе микроядра
- •Многопоточность
- •Cимметричная многопроцессорность.
- •Распределенные ос
- •Int chmod(const char *path, mode_t mode);
- •Int fcmod(int fd, mode_t mode);
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 3 (3, 28) – 144
- •3. Концепция слоистой операционной системы и системы на основе микроядра.
- •Билет 4
- •1. Владельцы файлов. Права доступа к файлам. Атрибуты файлов (4, 18) – 23
- •Атрибуты файла
- •Int chmod(const char *path, mode_t mode);
- •Int fcmod(int fd, mode_t mode);
- •Int chown (const char *path, uid_t owner, gid_t group);
- •Int lchown (const char *path, uid_t owner, gid_t group);
- •Int fchown (int fd, uid_t owner, gid_t group): ,
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 1 (4, 26) – 142
- •3. Функции микроядра (4, 12, 15, 27) – 126
- •Билет 5
- •1. Неименованные каналы в ос unix (5) – 77
- •Int pipe(int fd[2]);
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Алгоритм Деккера (5) – 147
- •3. Понятие процесса, модели процессов (5) – 132
- •Билет 6
- •Метаданные файлов в ос unix (7) – 36
- •Int stat(const char *path, struct stat *buf);
- •Int fstаt(int fd, struct stat *buf);
- •Int lstat(const char *path, struct stat *buf);
- •2.Взаимодействие последовательных процессов. Задача взаимного исключения. Вариант2.
- •3. Описание процесса, таблица процесса (6) – 136
- •Билет 7
- •1. Процессы в ос unix. Типы процессов. (7, 23) – 56
- •2. Синхронизирующие примитивы. Решение задачи взаимного исключения с использованием семафоров (7, 8, 19, 20) - 152
- •3. Принципы построения ос (7, 19, 26) – 128
- •Билет 8
- •1. Атрибуты процессов в unix (8) – 66
- •2.Применение общего семафора для решения задачи "производитель-потребитель" с неограниченным буфером.
- •3. Концепция потока, как составной части процесса (8) – 139
- •Билет 9
- •1. Разработка программ в ос unix. Обработка ошибок, переменные окружения (9)
- •Int putenv(const char *string);
- •Int setenv(const char * name, const char * value, int ov );
- •Int unsetenv(const char * name);
- •Обработка ошибок
- •Void perror (const char *s);
- •2. Применение двоичных семафоров для решения задачи «производитель» - «потребитель» (буфер неограниченный) (9, 21)
- •3. Концепция виртуализации (9, 17) –
- •Билет 10
- •1. Файлы, отображаемые в память (10) – 33
- •Void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
- •2. Применение семафоров для решения задачи «производитель» - «потребитель» с неограниченным буфером. Решение «спящий парикмахер». (10, 22) – 155
- •3. Подсистема управления памятью, требования, предъявляемые к ней (10)
- •1. Процессы в ос unix. Порождение процесса (11, 25) – 57
- •2. Применение общих семафоров для решения задачи «производитель-потребитель» с ограниченным буфером (11, 23) – 157
- •3. Виртуальная память. Задачи управления виртуальной памятью (11, 25)
- •Билет 12
- •1. Сигналы в ос unix. Их назначение и обработка (12) – 70
- •Void (*sa_handler)(int);
- •Void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
- •Int sa_flags;
- •Int pause (void);
- •2. Взаимодействие процессов через переменные состояния. Пример приоритетного правила (12) – 157
- •3. Функции микроядра (4, 12, 15, 27) – 126
- •Билет 13
- •1. Функции для работы с сигналами (13) – 70
- •Void (*sa_handler)(int);
- •Void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
- •Int sa_flags;
- •Int pause (void);
- •Наборы сигналов
- •Блокировка сигналов
- •Int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t, *oldset);
- •Int sigaсtion(int signo, const struct sigactoin *act, struct sigaction *oldact);
- •Void my_handler(int signo)
- •Void my_handler(int signo, siginfo_t *si, void ucontext )
- •2. Проблема тупиков. Алгоритм банкира (13)
- •3. Задача замещения при управлении виртуальной памятью, часовой алгоритм.
- •Билет 14
- •Int chmod(const char *path, mode_t mode);
- •Int fcmod(int fd, mode_t mode);
- •2. Задача взаимного исключения. Алгоритм Петерсона (14, 25) – 148
- •3.Распределение памяти. Система двойников.
- •Система двойников при распределении памяти.
- •Билет 15
- •1. Файловая система в ос unix ext2 (15) – 51
- •Организация файловой системы ext2
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 2 (2, 6, 15, 27) – 143
- •3. Функции микроядра (4, 12, 15, 27) – 126
- •Билет 16
- •1.Каналы в ос unix (16) – 80
- •Int pipe(int fd[2]);
- •Int mkfifo(const char *pathname,mode_t mode);
- •Размер канала и взоимодействие процессов при передаче данных
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 4 (1, 16, 18) – 146
- •3. Организация защиты в процессорах ia32
- •Билет 17
- •1. Процессы в ос unix, системные вызовы wait, exit (17) – 60, 63
- •Void _exit(int exit_code);
- •Void exit(int status);
- •Int atexit(void(*func)(void));
- •2. Монитороподобные средства синхронизации для решения задачи взаимного исключения (17) – 160
- •Механизм типа «условная критическая область»
- •3. Концепция виртуализации
- •Билет 18
- •1. Владельцы файлов. Права доступа к файлам. Атрибуты файлов
- •Атрибуты файла
- •Int chmod(const char *path, mode_t mode);
- •Int fcmod(int fd, mode_t mode);
- •Int chown (const char *path, uid_t owner, gid_t group);
- •Int lchown (const char *path, uid_t owner, gid_t group);
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 4 (1, 16, 18) – 146
- •3. Схемы распределения памяти
- •Билет 19
- •1. Взаимодействие процессов в ос unix, очереди сообщений (19) – 83
- •Int msgget (key_t key, int permflags);
- •Int msgsnd(int mqid, const void *message, size_t size, int flags);
- •Int msgrcv(int mqid, void *message, size_t size, long msg_type, int flags);
- •Int msgctl(int mqid, int command, struct msqid_ds *msq_stat);
- •2. Синхронизирующие примитивы. Решение задачи взаимного исключения с использованием семафоров (7, 8, 19, 20) - 152
- •3. Принципы построения ос (7, 19, 26) – 128
- •Билет 20
- •1 Взаимодействие процессов в ос unix с применением семафоров (20) – 93
- •V(sem) или signal (sem)
- •Int semget(key_t key, int nsems, int permflags);
- •Int semctl (int semid, int sem_num, int command, union semun ctl_arg);
- •Int semop(int semid, struct sembuf *op_array, size_t num_ops);
- •2. Применение общего семафора для решения задачи "производитель-потребитель" с неограниченным буфером.
- •3. Механизмы поддержки многозадачности в процессорах ia32 (20)
- •Билет 21
- •1. Работа с файлами в ос unix. Системные вызовы (21) – 25
- •Int open(const char *name, int flags);
- •Int open(const char *name, int flags, mode_l mode);
- •2. Применение двоичных семафоров для решения задачи "производитель-потребитель" (буфер неограниченный).
- •3. Страничная организация памяти в процессоре ia32
- •Билет 22
- •1. Взаимодействие процессов в ос unix. Разделяемая память (22) – 100
- •Int shmget(key_t key, size_t size, int permflags);
- •Void *shmat(int shmid, const void *daddr, int shmflags);
- •Int shmctl(int shmid, int command, struct shmid ds *shm_stat);
- •2. Применение семафоров для решения задачи «производитель» - «потребитель» с неограниченным буфером. Решение «спящий парикмахер». (10, 22) – 155
- •3. Организация защиты в процессорах ia32
- •Билет 23
- •1. Процессы в ос unix. Типы процессов. (7, 23) – 56
- •2. Применение общих семафоров для решения задачи «производитель-потребитель» с ограниченным буфером (11, 23) – 157
- •3. Задача замещения при управлению виртуальной памятью, часовой алгоритм.
- •Билет 24
- •1. Понятие потока в ос unix. Создание потока, завершение потока (24) – 106
- •Int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *tattr,
- •Void*(*start_routine)(void *), void *arg);
- •Функция для завершения нити (потока) исполнения
- •Int pthread_join(thread_t tid, void **status);
- •Int pthread_detach(thread_t tid);
- •Досрочное завершение потока
- •Int pthread_cancel(pthread_t thread);
- •2. Синхронизирующие примитивы. Решение задачи взаимного исключения с использованием семафоров (7, 8, 19, 20, 24) - 152
- •3. Схемы распределения памяти (18, 24)
- •1. Процессы в ос unix. Порождение процесса (11, 25) – 57
- •2. Задача взаимного исключения. Алгоритм Петерсона
- •3. Виртуальная память. Задачи управления виртуальной памятью (11, 25)
- •Билет 26
- •1. Поток в ос unix. Синхронизация потоков, получение информации о потоке.
- •Int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void(*destructor)(void *));
- •Int pthread_setschedparam(pthread_t tid, int policy,
- •Int pthread_getschedparam(pthread_t tid, int policy, struct schedparam *param);
- •Int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *new, sigset_t *old);
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 1 (4, 26) – 142
- •3. Принципы построения ос (7, 19, 26) – 128
- •Билет 27
- •1. Применение мьютексов при взаимодействии потоков в ос unix.
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 2 (2, 6, 15, 27) – 143
- •3. Функции микроядра (4, 12, 15, 27) – 126
- •1. Применение блокировок чтения-записи при взаимодействии потоков в ос unix.
- •2. Взаимодействие процессов. Задача взаимного исключения. Вариант 3 (3, 28) – 144
- •3. Особенности современных операционных систем (2, 28) – 122
- •Концепция ос на основе микроядра
- •Многопоточность
- •Cимметричная многопроцессорность.
- •Распределенные ос
Билет 27
1. Применение мьютексов при взаимодействии потоков в ос unix.
В многопоточной среде часто возникают проблемы, связанные с использованием параллельно исполняемыми потоками одних и тех же данных или устройств. Для решения подобных проблем используются такие методы взаимодействия потоков, как взаимоисключения (мьютексы), семафоры, критические секции и события.
Взаимоисключения (mutex, мьютекс) — это объект синхронизации, который устанавливается в особое сигнальное состояние, когда не занят каким-либо потоком. Только один поток владеет этим объектом в любой момент времени, отсюда и название таких объектов (от английского mutually exclusive access — взаимно исключающий доступ) — одновременный доступ к общему ресурсу исключается. После всех необходимых действий мьютекс освобождается, предоставляя другим потокам доступ к общему ресурсу.
Мьютексы — это простейшие двоичные семафоры, которые могут находиться в одном из двух состояний — отмеченном или неотмеченном (открыт и закрыт соответственно). Когда какой-либо поток, принадлежащий любому процессу, становится владельцем объекта mutex, последний переводится в неотмеченное состояние. Если задача освобождает мьютекс, его состояние становится отмеченным.
Задача мьютекса — защита объекта от доступа к нему других потоков, отличных от того, который завладел мьютексом. В каждый конкретный момент только один поток может владеть объектом, защищённым мьютексом. Если другому потоку будет нужен доступ к переменной, защищённой мьютексом, то этот поток засыпает до тех пор, пока мьютекс не будет освобождён.
Цель использования мьютексов — защита данных от повреждения
Функции, обслуживающие мьютексы, можно разбить на следующие группы:
1)инициализация и разрушение мьютексов: pthread_mutex_init(), pthread_mutex_destroy()
2)захват и освобождение мьютексов: pthread_mutex_lock(), pthread_mutex_trylock(), pthread_mutex_timedlock(), pthread_mutex_unlock()
Описание функций опроса и установки атрибутов мьютекса.
инициализация и разрушение атрибутных объектов мьютексов: pthread_mutexattr_init(), pthread_mutexattr_destroy()
Описание функций инициализации и разрушения атрибутных объектов мьютексов.
Сразу после инициализации функцией pthread_mutex_init() мьютекс, разумеется, оказывается свободным. Разрушить функцией pthread_mutex_destroy() можно только инициализированный, свободный мьютекс.
Для инициализации статически описанных мьютексов с подразумеваемыми значениями атрибутов целесообразно воспользоваться макросом PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER. Эффект будет тем же, что и после вызова pthread_mutex_init() с пустым указателем в качестве значения аргумента attr, только без накладных расходов на проверку корректности атрибутного объекта.
В стандарте POSIX-2001 определены четыре типа мьютексов.
PTHREAD_MUTEX_NORMAL
Эффективный, но небезопасный тип. Не проверяется возможность возникновения тупиковой ситуации при захвате подобного мьютекса (например, когда поток управления попытается захватить уже принадлежащий ему мьютекс). Не фиксируются ошибки при освобождении чужого или свободного мьютекса.
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK
Данный тип обеспечивает выявление ошибочных ситуаций. Упомянутые выше некорректные действия с мьютексами приведут к выдаче кода ошибки. Поскольку, как считается, мьютекс обычно доступен для захвата, а значения атрибутов проверяются лишь тогда, когда поток приходится блокировать, использование атрибутов по сути не влияет на эффективность. В частности, контроль ошибок несколько замедляет нормальное функционирование только при освобождении мьютекса.
PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE
Мьютекс со счетчиком и выявлением ошибочных ситуаций. Поток управления может многократно захватить мьютекс, но затем должен столько же раз освободить его.
PTHREAD_MUTEX_DEFAULT
Как правило, поток, вызвавший pthread_mutex_lock(), блокируется, если мьютекс уже захвачен, и ждет его освобождения. В аналогичной ситуации функция pthread_mutex_trylock() немедленно завершается, возвращая код ошибки,
а функция pthread_mutex_timedlock() блокируется, пока либо мьютекс не освободится, либо не наступит заданный аргументом abstime момент времени, отсчитываемого по часам CLOCK_REALTIME.
Обычно функцию pthread_mutex_timedlock() вызывают лишь после того, как с помощью pthread_mutex_trylock() выяснили, что мьютекс захвачен. Ограничение времени ожидания делает программу устойчивой к ошибкам, препятствующим освобождению мьютексов, хотя, если считать, что охраняемый критический интервал невелик, данное свойство не имеет особого значения.
В соответствии с общим подходом, если во время ожидания освобождения мьютекса потоку доставляется сигнал, после выхода из функции обработки сигнала оно возобновляется, как если бы и не прерывалось.
Функция pthread_mutex_unlock() обычно освобождает мьютекс. Для мьютексов типа PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE вызов pthread_mutex_unlock(), строго говоря, приводит лишь к уменьшению счетчика на единицу, а освобождение происходит только тогда, когда счетчик становится нулевым. Кому достанется мьютекс после освобождения, зависит от политики планирования.