Архитектура операционной системы UNIX

    выбрать процесс, имеющий наивысший приоритет среди загруженных в память;

  else /* работа ведется на подчиненном процессоре */

   for (тех процессов в очереди, которые не нуждаются в главном процессоре)

    выбрать процесс, имеющий наивысший приоритет среди загруженных в память;

  if (для запуска не подходит ни один из процессов)

   не загружать машину, переходящую в состояние простоя; /* из этого состояния машина выходит в результате прерывания */

 }

 убрать выбранный процесс из очереди готовых к выполнению;

 переключиться на контекст выбранного процесса, возобновить его выполнение;

}

Рисунок 12.3. Алгоритм диспетчеризации

алгоритм syscall /* исправленный алгоритм вызова системной функции */

входная информация: код системной функции

выходная информация: результат выполнения системной функции

{

 if (работа ведется на подчиненном процессоре) {

  переустановить значение поля идентификации процессора в соответствующей записи таблицы процессов;

  произвести переключение контекста;

 }

 выполнить обычный алгоритм реализации системной функции;

 перенастроить значение поля идентификации процессора, чтобы оно указывало на "любой" (подчиненный);

 if (на главном процессоре должны выполняться другие процессы)

  произвести переключение контекста;

}

Рисунок 12.4. Алгоритм обработки обращения к системной функции

Программа обработки прерываний по таймеру на подчиненном процессоре следит за периодичностью перезапуска процессов, не допуская монопольного использования процессора одной задачей. Кроме того, каждую секунду эта программа выводит подчиненный процессор из состояния бездействия (простоя). Подчиненный процессор выбирает для выполнения процесс с наивысшим приоритетом среди тех процессов, которые не нуждаются в главном процессоре.

Единственным местом, где целостность структур данных ядра еще подвергается опасности, является алгоритм диспетчеризации, поскольку он не предохраняет от выбора процесса на выполнение сразу на двух процессорах. Например, если в конфигурации имеется один главный процессор и два подчиненных, не исключена возможность того, что оба подчиненных процессора выберут для выполнения в режиме задачи один и тот же процесс. Если оба процессора начнут выполнять его параллельно, осуществляя чтение и запись, это неизбежно приведет к искажению содержимого адресного пространства процесса.

Избежать возникновения этой проблемы можно двумя способами. Во-первых, главный процессор может явно указать, на каком из подчиненных процессоров следует выполнять данный процесс. Если на каждый процессор направлять несколько процессов, возникает необходимость в сбалансировании нагрузки (на один из процессоров назначается большое количество процессов, в то время как другие процессоры простаивают). Задача распределения нагрузки между процессорами ложится на главное ядро. Во-вторых, ядро может проследить за тем, чтобы в каждый момент времени в алгоритме диспетчеризации принимал участие только один процессор, для этого используются механизмы, подобные семафорам.

12.3 СЕМАФОРЫ

Поддержка системы UNIX в многопроцессорной конфигурации может включать в себя разбиение ядра системы на критические участки, параллельное выполнение которых на нескольких процессорах не допускается. Такие системы предназначались для работы на машинах AT amp;T 3B20A и IBM 370, для разбиения ядра использовались семафоры (см. [Bach 84]). Нижеследующие рассуждения помогают понять суть данной особенности. При ближайшем рассмотрении сразу же возникают два вопроса: как использовать семафоры и где определить критические участки.