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Department Informatik  >  Informatik 4  >  Lehre  >  WS 2011/12  >  Betriebssysteme  >  Übungen  >  Aufgaben  >  Aufgabe 6

Guard Klassenreferenz

Synchronisation des BS-Kerns mit Unterbrechungen. Mehr ...

#include <guard.h>

Klassendiagramm fĂĽr Guard:
Zusammengehörigkeiten von Guard:

Aufstellung aller Elemente

Ă–ffentliche Methoden

 Guard ()
 Konstruktor.
void enter ()
 Betreten des kritischen Abschnitts.
void leave ()
 Verlassen des kritischen Abschnitts.
void try_idling ()
 Kritischen Abschnitt verlassen und versuchen sich atomar schlafen zu legen.
void relay (Gate *item)
 Ein Prolog möchte, dass seine Epilog-Aktivität ausgefĂĽhrt wird.


AusfĂĽhrliche Beschreibung

Synchronisation des BS-Kerns mit Unterbrechungen.

Die Klasse Guard dient der Synchronisation zwischen "normalen" Kernaktivitäten (zur Zeit Ausgaben, später Systemaufrufe) und Unterbrechungsbehandlungsroutinen. Dazu besitzt Guard eine Warteschlange (ein Queue Objekt), in die Gate Objekte eingereiht werden können. Das ist immer dann erforderlich, wenn zum Zeitpunkt des Auftretens einer Unterbrechung der kritische Abschnitt gerade besetzt ist, die epilogue() Methode also nicht sofort bearbeitet werden darf. Die angesammelten Epiloge werden behandelt, sobald der kritische Abschnitt wieder freigegeben wird.

Hinweise:

  • Die Epilogqueue stellt eine zentrale Datenstruktur dar, deren Konsistenz geeignet gesichert werden muĂź. Die von uns durch die Klasse Queue bereitgestellte Implementierung ist nicht unterbrechungstransparent! Entweder ihr implementiert also selbst eine unterbrechungstransparente Queue, oder ihr synchronisiert die bereitgestellte Queue entsprechend hart.
  • In MPStuBS gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten die Klasse Guard zu implementieren:
    1. Zum einen kann man eine einzige Epilogqueue für alle Kerne verwenden. Jedoch muss dann beachtet werden, dass echt nebenläufige Zugriffe auf diese auftreten können. Dies muss entsprechend synchronisiert werden! Die Ausführung der Epiloge ist hier automatisch serialisiert, da immer nur ein Guard::leave() aktiv sein kann, weil es nur eine globale Epilogwarteschlange gibt.
    2. Zum anderen kann man auch für jeden Kern eine eigene Epilogqueue vorsehen. Allerdings sorgt bei diesem Ansatz der Guard nicht von selbst dafür, dass Epiloge serialisiert werden, da das Guard::leave() hier für jeden Prozessor unabhängig aufgerufen werden kann. Aus diesem Grund muss hier extra dafür gesorgt werden, dass immer nur ein Epilog gleichzeitig in Ausführung ist.
  • Da Gate Objekte nur einen einzigen Verkettungszeiger besitzen, dĂĽrfen sie zu einem Zeitpunkt nur ein einziges Mal in der Epilogliste aufgefĂĽhrt sein. Wenn also zwei gleichartige Interrupts so schnell aufeinanderfolgen, dass der zugehörige Epilog noch gar nicht behandelt wurde, darf nicht versucht werden, dasselbe Gate Objekt zweimal in die Epilogliste einzutragen. Die Klasse Gate bietet Methoden, dies zu vermerken bzw. zu prĂĽfen.
  • Ein Betriebssystem sollte Unterbrechungen immer nur so kurz wie möglich sperren. Daher sieht das Pro-/Epilog-Modell vor, dass Epiloge durch Prologe unterbrochen werden können. FĂĽr OOStuBS bedeutet das, dass bereits vor der AusfĂĽhrung des Epilogs einer Unterbrechungsbehandlung Interrupts wieder zugelassen werden sollen.

Dokumentation der Elementfunktionen

void Guard::enter (  ) 

Betreten des kritischen Abschnitts.

Das Betreten des kritischen Abschnittes ist je nach Art des Systems unterschiedlich zu handhaben. Bei einem Uniprozessorsystem genĂĽgt es mittels Locker::enter() die Sperrvariable zu setzen, da nur ein einziger Kontrollfluss gleichzeitig den kritischen Bereich betreten kann. Sobald jedoch mehrere CPUs vorhanden sind, ist dies nicht mehr der Fall. Will nun eine CPU den kritischen Bereich betreten, obwohl sich dort schon eine andere CPU befindet, so soll hier aktiv gewartet werden, bis der kritische Bereich wieder freigegeben wurde.

Erneute Implementation von Locker.

void Guard::leave (  ) 

Verlassen des kritischen Abschnitts.

Mit dieser Methode wird der kritische Abschnitt verlassen und die angestauten Epiloge werden abgearbeitet.

void Guard::try_idling (  ) 

Kritischen Abschnitt verlassen und versuchen sich atomar schlafen zu legen.

Der normale Kontrollfluss verlässt den kritischen Abschnitt. Angestaute Epiloge können jetzt abgearbeitet werden. Guard wird jedoch nicht nur einfach verlassen, sondern es wird noch versucht die aktuelle CPU in den Idlemodus zu schicken. Wurden jedoch während des Verlassens Epiloge abgearbeitet, so können diese wieder Prozesse bereit setzen. Dann darf man nicht idln und macht hier ein einfaches leave. Sollten keine Epiloge angelaufen sein, so kann man den Prozessor in den Idle-Modus schicken.

void Guard::relay ( Gate item  ) 

Ein Prolog möchte, dass seine Epilog-Aktivität ausgeführt wird.

Diese Methode wird von guardian () aufgerufen, falls der zuvor ausgeführte Prolog durch einen Rückgabewert true angezeigt hat, dass sein Epilog ausgeführt werden soll. Ob der Epilog sofort behandelt oder zunächst nur in die Epilogliste eingehängt wird, hängt davon ab, ob der kritische Abschnitt frei oder besetzt ist.


Die Dokumentation fĂĽr diese Klasse wurde erzeugt aufgrund der Dateien:
  Impressum   Datenschutz Stand: 2012-01-27 00:39   BO, DL