Серверные процессы.

Эти процессы являются посредниками, осуществляющими взаимодействие между пользовательскими процессами и задачами ядра. Эти процессы также как и пользовательские независимы от ядра системы, однако обладают преимуществами перед пользовательскими процессами. Серверные процессы могут непосредственно взаимодействовать с системой и работают с реальным адресным пространством. Серверные процессы имеют больший приоритет, чем пользовательские. В данной модели к серверным процессам относятся Менеджер памяти, осуществляющий вталкивание/выталкивание страниц памяти и Файловая система, обслуживающая доступ к ресурсам. Рассмотрим их подробнее.

Менеджер памяти.

Если объем оперативной памяти, необходимой процессам больше, чем имеющейся в вычислительной системе, необходимо иметь механизмы логического расширения физической памяти. В данной модели реализовано выделение страниц процессам по запросам. Пользовательские программы работают с логической памятью, которая отображается на физическую постранично. Физическая память разделена на страницы одинакового размера, и каждой из страниц может соответствовать любая страница логической памяти. Физически процесс не обязательно работает с непрерывным блоком памяти, однако логически страницы памяти, с которыми работает процесс остаются смежными. То есть такая форма замещения не оказывает влияния на адресное пространство программ. Логические страницы процессов, не поместившиеся в основную память, находятся во вторичной памяти, имеющей, как правило, значительно больший объем и меньшее быстродействие. Изначально в оперативную память загружаются только первые страницы процессов. Все остальные страницы загружаются впоследствии по запросам. В данной модели используется стратегия глобального вытеснения, то есть любой странице физической памяти может соответствовать любая страница любой задачи.

Страничным сбоем называется ситуация, когда процесс обращается к странице, находящейся во вторичной памяти. В этом случае выполняется загрузка этой страницы в основную оперативную память. Если оперативная память заполнена, необходимо выгрузить одну из страниц во внешнюю память. Заменяемая страница выбирается по одному из алгоритмов:

FIFO – заменяется страница, ранее всех загруженная в оперативную память.

LFU – заменяется страница, к которой за время ее нахождения в ОП было меньше всего обращений.

NUR – эталонная стратегия замещения, основанная на предсказании запросов процессов. Происходит замещение страницы памяти, к которой дольше всего не будет происходить обращений.

Менеджер памяти в данной модели вызывается при возникновении страничного сбоя и производит замену страницы согласно выбранному алгоритму. Длительность замещения одной страницы составляет четыре кванта модельного времени.

Файловая система.

В ходе работы пользовательские процессы формируют запросу к ресурсам. Для взаимоисключения при доступе к ресурсам в данной модели файловая система использует двоичные семафоры (в реальных ОС семафорные операции выполняются непосредственно ядром). Процесс файловой системы запускается на два кванта времени каждый раз, когда какой-либо процесс выполняет обращение к ресурсу. Каждый ресурс имеет свой семафор S, характеризующий его доступность следующим образом: S = 1 – ресурс свободен, S = 0 – ресурс занят процессом, S=-1 – ресурс занят процессом и в системе есть процесс(ы), блокированные в ожидании доступа к ресурсу (файловая система содержит для этой цели очереди процессов, ожидающих ресурсов).

Если процесс обращается к какому-либо ресурсу, выполняется операция P(S) над соответствующим семафором, уменьшающая S на 1. Если при этом значение S=1, процесс получает доступ к ресурсу, иначе – переводится в состояние ожидания.

При освобождении процессом ресурса выполняется операция V(S). Если при этом есть ожидающий освобождения ресурса процесс, то он получает доступ к ресурсу, в противном случае семафор устанавливается в 1.

Принтер и терминал являются неразделяемыми ресурсами. Такой ресурс процесс занимает на длительное время, при этом использует процессор и может занимать другие ресурсы. Дисковод и винчестер – неразделяемые ресурсы. Процесс занимает их на короткое время, и во время работы с ними не обращается к процессору и другим ресурсам. Наличие в системе неразделяемых ресурсов делает возможным возникновение тупиковой ситуации.