תרגול 6 החלפת הקשר

Question 1

איזה רגיסטר
מצביע על הפקודה הבאה לביצוע
דגלים
רמת הרשאה נוכחית

Answer 1

Rip
Rflags
Cs

Question 2

איפה מסומן שהגיע פסיקת חומרה

Answer 2

בrflags
ביט9
If
Intterhpt flaf

בגלל זה שמכבים אותו זה כיאילו כיבינו את פסיקות התוכנה

Question 3

כמה פרמטרים אפשר להעביר לפונק

Answer 3

כמה שרוצים
6 ראשונים ברגיסטרים
השאר על המחסנית

Question 4

בעת טיפול בקריאת מערכת או פסיקה מה צריך לעשות מערכת ההפעלה

איפה עושה זה? כלומר איפה שומר

איזה מקרואים עושים זו

Answer 4

לשמור את הרגיסטרים שהמעבד השתמש בהם
ולהחזיר אותם לפני שהוא מסיים

מגובה על מחסנית הגרעין

Push_rega
Pop_regs

Question 5

יתרונות וחסרונות של החלפת הקשר

Answer 5

ניצול טוב יותר של משאבי המעבד במצבים כמו המתנה לדיסק

הקטנת זמן התגובה לתהליכים אינטרקטיבים

פוגע בנציחות המעבד בגלל הoverhead של החלפת הקשר
בעיקר הtlb שהולך לפח

Question 6

איך קורת החלפת הקשר יזומה

Answer 6

התהליך עושה פעולה כלשהי שגורמת להחלפת ההקשת בעקיפין או ישירות

Read
Write
Exit
Sched_yield
פעולה שתגרום לשגיאה כמו seg fault

Question 7

מה גורם להחלפת הקשת כפויה
ואיך נקראת

Answer 7

הפקעה

הגרעין לוקח בכוח את ההקשר
יכול לקנות בעקבות פסיקת שעון וסיום הזמן שהוקצה לתהליך

אירוע אסינכרוני שמעיר תהליך עדיף
לדוגמה תהליך זמן אמן שקיבל מהדיסק פסיקת דיסק

Question 8

האם הגרעין ניתן להפקעה

Answer 8

כן
החלק מלינוקס 2.6

Question 9

איזה פונקציית גרעין מפעילה החלפת הקשר

ולאיזה פונק היא קרואת

Answer 9

schedule()

היא תקרא לcontex_switch()

Question 10

האם יש עוד פונקציות חוץ
מschedule()
שהו שער כניסה להחלפת הקשר

Answer 10

לא

Question 11

איפה הרגיסטרים של תהליך נשמרים לפני החלפת ההקשר ממנו

ואיזה עוד פרט מידע צריך לשמור

Answer 11

במחסנית הגרעין ובpcb תחת שדה threads

את כתובת הבסיס למחסנית הגרעין

Question 12

האם כל התהליכים חולקים את אותה מחסנית גרעין?

ואיל עוקבים אחרי זה?

Answer 12

לכל תהליך מחסנית גרעין משלו

שומרים את הבסיס אליה במבנה בשם tss

Question 13

האם יש tss אחד לכל המערכת

Answer 13

אחד לכל מעבד

Question 14

איפה בtss נשמרת הכתובת הבסיס למחסנית הגרעין
ומה צריכה לעשות החלפת ההקשר
בקשר לזה

Answer 14

Tss.sp0

החלפת הקשר צריכה לשנות את הערך לכתובת בסיס המחסנית גרעין של התהליך הבא

Question 15

Tss ראשי תיבות

Answer 15

Task state segment

Question 16

איפה נשמר כתובת הבסיס לtss

Answer 16

Tr
Register

Question 17

איפה נשמר כתובת הבסיס למחסנית הגרעין לכל תהליך
ואיפה נשמר הראש שלה

Answer 17

בסיס בtss.sp0
ראש ב
Pcb.threads.rsp

Question 18

שלבי החלפת הקשר
ברמת הפונקציות
מי ספציפית לארכיטקטורה

Answer 18

context_switch()
כללית ולא תלויית ארכיטקטורה

קוראת ל
__switch_to_asm()
אסמבלי כי ניגשת לרגיסטרים
תלויית ארכיטקטורה

__switch_to()
פונקצייתc
ספציפית לאריטקטורה כי ניגש למבנה tss

Question 19

fork()
do_fork()

Answer 19

מי קורא למי

fork
קוראת ל
do_fork

כל קריאית המערכת הן כאלה

Question 20

הסבר את שלבי הפעולה של
do_fork

Answer 20

מקצה pcb חדש ומחסנית גרעין חדשה

קוראת לפונק copy_thread()
שממלאת את מחסנית הגרעין של תהליך הבן כדי שיראה כיאילו הוא בעצמו קרא ל
Fork
ואז ל
__switch_to-asm

מעתיקה את רוב הpcb של האב לבן
Fdt ושגרת הטיפול בסיגנלים
משתמש במגנון cow כדי לחסוך זמן

מוסיפה את הבן לרשימת התהליכים הגלובלית
ולטבלת הערבול pid->pcb

מעבירה את הבן למצב task running ומכניסה אותו לrun queue

מחזירה את הpid של הבן שיחלחל בסוף לחזור לאב

Question 21

Struct pt_regs
מה שומר ולמה משומש

Answer 21

שומר את ערכי כל הרגיסטרים
נשמרים במבנה מסוג זה בקריאה למאקרו push_regs
שמגבה את הרגיסטר למחסנית

Question 22

Struct inactive_task_frame

Answer 22

בטיפוס כזה
שומרים את ערכי הרגיסטרים
לאחר קריאה ל
__switch-to-asm

Question 23

פונקציה task_pt_regs
מה עושה
מתי בשימוש

Answer 23

מקבלת מצביע לpcb
ומוצאת את המבנה
Pt_regs עם ערכי הרגיסטרים של התהליך

copy_theads()
משתמשת בו כדי למצוא את ערכי הרגיסטרים של האב והבן כדי להעתיק את ערכי האב לבן

Question 24

למה copy_threads
משנה את רגיסטר
Rax=0
לתהליך הבן

Answer 24

כי הבן מקבל 0 בחזרה מfork

Question 25

בקווים כללים מה עושה
Copy_thread
מה השלבים

Answer 25

מעתיקה את ערכי הרגיסטר של האב לבן
משנה את rax של הבן ל0
מצביעה בrsp לראש המחסנית הגרעין של הבן
ומעדכנת את כתובת החזרה (הפונק הבאה שתקרא בעת ret) לret_from_fork בבן בלבד

Question 26

מהי פונקציה
Ret_from_fork

Answer 26

הפונק שהבן יקרא אליה בחזרה מהfork טוענת את הרגיסטרים שclone threads שמרה בשבילו ומחזירה את הערך 0 שגם זה clone threads שמרה בשבילו

Question 27

מה קורה אם תהליך מסתיים ולא קורא בעצמו לexit

Answer 27

הmain שלו עטוף במציאות ב
__libc_start_main
והוא קורא לexit

Question 28

האם זכרון הpcb של הבן משוחרר בעת exit

Answer 28

לא
רק שהאב יעשה wait

Question 29

איזה פונק גרעין מפנה את הpcb של בן שעשו לוwait

Answer 29

Release_task()

Question 30

מה שלבי הפעולה של
do_exit()

Answer 30

משחררת משאבים בשימוש התהליך ולא הגרעין
סוגרת קבצים פתוחים, משחררת איזורי זכרון…

שומרת את ערך הסיום שלexit
בpcb->exit_code

מעדכנת את כל הבנים שלו שיהיו יתומים ויהיו בנים של init

משנה את המצב שלו לTASk_zombie

קוראת לschedule () אשר תוציא אותו מתור הריצה

בפועל מסתיים סופית שיקרא לswitch-to-asm

Question 31

למה החלפת הקשר בין חוטים יותר זולה לנו

Answer 31

כי המטמונים לא נמחקים ולא נצטרך לבזבז זמן במילוי מחדש שלהם

Question 32

setjmp & longjmp
מה אלו שתי הפונקציות האלה
למה משומשות

Answer 32

בעזרתם אנחנו יכולים לבצע החלפת הקשר ברמת המשתמש

קופצים אחורה וקדימה בקוד

Question 33

not for exam

OmpSs
מה המוטיבציה

Answer 33

לפעמים למשתמש יש ידע מקדים על המשימה שהוא רוצה להריץ והוא יכול לעשות זאת באופו יותר יעיל מאשר שהגרעין ינהל לו את החלפות ההקשר בין חוטים

גם יצירת מחסנית לכל חוט היא הרבה יותר יקרה בגרעין מאשר במצב משתמש

OmpSs
מגדירה משימה כTASK
#pragma omp task inout( arr[lo:hi] )
ואז אפשר לקרוא לפונק והמגנון ינהל את הריצה המקבילה שלהן
אסור שהן יהיו תלויות אחת בשניה

אי אפשר שהמשתמש יקרא לקריאות מערכת משום שהגרעין לא מודע לכך שהמשתמש עושה את הקומבינה הזאת וכל התהליך יצא להמתנה ובעצם כל המעבד יחכה

Question 34

not for exam
האם לתהליכם יש זכרון משותף k

Answer 34

יש אפשרות לניהול זכרון משותף בין תהליכים
בעזרת קריאות המערכת

Via system calls
1. shmget(key, sizem, attributes) // get
2. shmat(key, address, attributes) // attach
3. shmdt(address) // detach
4. shmctl(key, command, struct shmid_ds *buf) // control
5. shm_open // as file
6. shm_unlink // as file

לכל תהליך יהיו כתובות וירטואליות שונות כמובן אבל יצביעו לאותן מסגרות עם הקריאות האלה