Архитектура операционной системы UNIX (ЛП) - Бах Морис Дж.

Читать онлайн «Архитектура операционной системы UNIX (ЛП)». Страница 87

Автор Бах Морис Дж.

Функция stime дает суперпользователю возможность заносить в глобальную переменную значение глобальной переменной. Выбирается время из этой переменной с помощью функции time:

time(tloc);

где tloc — указатель на переменную, принадлежащую процессу, в которую заносится возвращаемое функцией значение. Функция возвращает это значение и из самой себя, например, команде date, которая вызывает эту функцию, чтобы определить текущее время.

Функция times возвращает суммарное время выполнения процесса и всех его потомков, прекративших существование, в режимах ядра и задачи. Синтаксис вызова функции:

times(tbuffer)

struct tms *tbuffer;

где tms — имя структуры, в которую помещаются возвращаемые значения и которая описывается следующим образом:

struct tms {

/* time_t — имя структуры данных, в которой хранится время */

time_t tms_utime; /* время выполнения процесса в режиме задачи */

time_t tms_stime; /* время выполнения процесса в режиме ядра */

time_t tms_cutime; /* время выполнения потомков в режиме задачи */

time_t tms_cstime; /* время выполнения потомков в режиме ядра */

};

Функция times возвращает время, прошедшее "с некоторого произвольного момента в прошлом", как правило, с момента загрузки системы.

#include ‹sys/types.h›

#include ‹sys/times.h›

extern long times();

main() {

int i;

/* tms — имя структуры данных, состоящей из 4 элементов */

struct tms pb1, pb2;

long pt1, pt2;

pt1 = times(&pb1);

for (i = 0; i ‹ 10; i++) if (fork() == 0) child(i);

for (i = 0; i ‹ 10; i++) wait((int*) 0);

pt2 = times(&pb2);

 printf(&quot;процесс-родитель: реальное время %u в режиме задачи %u в режиме ядра %u потомки: в режиме задачи %u в режиме ядра %u\n&quot;,

        pt2 - pt1, pb2.tms_utime - pb1.tms_utime, pb2.tms_stime - pb1.tms_stime, pb2.tms_cutime - pb1.tms_cutime, pb2.tms_cstime - pb1.tms_cstime);

}

child(n)

int n;

{

int i;

struct tms cb1, cb2;

long t1, t2;

t1 = times(&cb1);

for (i = 0; i ‹ 10000; i++);

t2 = times(&cb2);

 printf(&quot;потомок %d: реальное время %u в режиме задачи %u в режиме ядра %u\n&quot;,

n, t2 - t1, cb2.tms_utime - cb1.tms_utime, cb2.tms_stime - cb1.tms_stime);

exit();

}

Рисунок 8.7. Пример программы, использующей функцию times

На Рисунке 8.7 приведена программа, в которой процесс-родитель создает 10 потомков, каждый из которых 10000 раз выполняет пустой цикл. Процесс-родитель обращается к функции times перед созданием потомков и после их завершения, в свою очередь потомки вызывают эту функцию перед началом цикла и после его завершения. Кто-то по наивности может подумать, что время выполнения потомков процесса в режимах задачи и ядра равно сумме соответствующих слагаемых каждого потомка, а реальное время процесса-родителя является суммой реального времени его потомков. Однако, время выполнения потомков не включает в себя время, затраченное на исполнение системных функций fork и exit, кроме того оно может быть искажено за счет обработки прерываний и переключений контекста.

С помощью системной функции alarm пользовательские процессы могут инициировать посылку сигналов тревоги ("будильника") через кратные промежутки времени. Например, программа на Рисунке 8.8 каждую минуту проверяет время доступа к файлу и, если к файлу было произведено обращение, выводит соответствующее сообщение. Для этого в цикле, с помощью функции stat, устанавливается момент последнего обращения к файлу и, если оно имело место в течение последней минуты, выводится сообщение. Затем процесс с помощью функции signal делает распоряжение принимать сигналы тревоги, с помощью функции alarm задает интервал между сигналами в 60 секунд и с помощью функции pause приостанавливает свое выполнение до момента получения сигнала. Через 60 секунд сигнал поступает, ядро подготавливает стек задачи к вызову функции обработки сигнала wakeup, функция возвращает управление на оператор, следующий за вызовом функции pause, и процесс исполняет цикл вновь.

Все перечисленные функции работы с временем протекания процесса объединяет то, что они опираются на показания системных часов (таймера). Обрабатывая прерывания по таймеру, ядро обращается к различным таймерным счетчикам и инициирует соответствующее действие.

8.3 ТАЙМЕР

В функции программы обработки прерываний по таймеру входит:

• перезапуск часов,

• вызов на исполнение функций ядра, использующих встроенные часы,

• поддержка возможности профилирования выполнения процессов в режимах ядра и задачи;

• сбор статистики о системе и протекающих в ней процессах,

• слежение за временем,

• посылка процессам сигналов "будильника" по запросу,

• периодическое возобновление процесса подкачки (см. следующую главу),

• управление диспетчеризацией процессов.

Некоторые из функций реализуются при каждом прерывании по таймеру, другие — по прошествии нескольких таймерных тиков. Программа обработки прерываний по таймеру запускается с высоким приоритетом обращения к процессору, не допуская во время работы возникновения других внешних событий (таких как прерывания от периферийных устройств). Поэтому программа обработки прерываний по таймеру работает очень быстро, за максимально-короткое время пробегая свои критические отрезки, которые должны выполняться без прерываний со стороны других процессов. Алгоритм обработки прерываний по таймеру приведен на Рисунке 8.9.

#include ‹sys/types.h›

#include ‹sys/stat.h›

#include ‹sys/signal.h›

main(argc, argv)

int argc;

char *argv[];

{

extern unsigned alarm();

extern wakeup();

struct stat statbuf;

time_t axtime;

if (argc != 2) {

printf("только 1 аргумент\n");