PCLSRing - PCLSRing

PCLSRing (также известен как Программа Counter Lusering^[1]^[а]) - термин, используемый в Операционная система ITS для принципа согласованности в способе процесс получает доступ к государственный другого процесса.^[2]

Сценарий проблемы

Этот сценарий представляет особые сложности:

Процесс A выполняет длительный системный вызов. Под «трудоемким» подразумевается, что система должна поместить процесс A в очередь ожидания и может запланировать выполнение другого процесса, если он готов к запуску. Типичным примером является Ввод / вывод операция.
Пока процесс A находится в этом состоянии ожидания, процесс B пытается взаимодействовать с процессом A или получить к нему доступ, например, отправить ему сообщение сигнал.

Каким должно быть видимое состояние контекста процесса A во время доступа процесса B? Фактически, процесс A находится в середине системного вызова, но ITS обеспечивает видимость, которая системные вызовы не видны другим процессам (или даже к тому же процессу).

ITS-решение: прозрачный перезапуск

Если системный вызов не может завершиться до доступа, то он должен быть перезапускаемый. Это означает, что контекст сохраняется до точки входа в системный вызов, в то время как аргументы вызова обновляются, чтобы отразить ту часть операции, которая уже была завершена.^[2] Для операции ввода-вывода это означает, что начальный адрес буфера должен быть увеличен по сравнению с уже переданными данными, а длина передаваемых данных должна быть соответственно уменьшена. После завершения взаимодействия с процессом B процесс A может возобновить выполнение, и системный вызов возобновится с того места, где он остановился.

Этот метод в программном обеспечении отражает то, что PDP-10 делает аппаратно. Некоторые инструкции PDP-10, например BLT может не работать до завершения либо из-за прерывания, либо из-за ошибки страницы.^[2] В процессе обработки инструкции PDP-10 будет модифицировать регистры, содержащие аргументы инструкции, так, чтобы позже инструкция могла быть запущена снова с новыми аргументами, которые завершили бы любую оставшуюся работу, которую нужно было выполнить. PCLSRing применяет тот же метод к системным вызовам.

Это требует дополнительных сложностей. Например, страницы памяти в пространстве пользователя могут быть недоступны. выгружен во время системного вызова в ИТС. Если бы это было разрешено, тогда, когда системный вызов PCLSRed и пытается обновить аргументы, чтобы вызов можно было прервать, страница, содержащая аргументы, могла бы отсутствовать, и системный вызов должен был бы блокироваться, не давая возможности PCLSR выполнить успешно. Чтобы предотвратить это, ITS не позволяет выгружать страницы памяти в пользовательском пространстве после первого обращения к ним во время системного вызова, а системные вызовы обычно начинаются с касания страниц в пользовательском пространстве, к которым они знают, что им потребуется доступ.^[2]

Unix-решение: перезапуск по запросу

Сравните это с подходом, принятым в UNIX операционная система, где есть возможность перезапуска, но она не прозрачна. Вместо этого операция ввода-вывода возвращает количество фактически переданных байтов (или ошибку EINTR, если операция была прервана до фактической передачи каких-либо байтов), и приложение должно проверить это и управлять своим собственным возобновлением операции. пока не будут переданы все байты. в философия UNIX, это было дано Ричард П. Габриэль как пример "хуже лучше "принцип.

Асинхронные подходы

Возможен другой подход. Из приведенного выше очевидно, что системный вызов должен быть синхронный- то есть вызывающий процесс должен дождаться завершения операции. Это не неизбежно: в OpenVMS операционной системы, все операции ввода-вывода и другие трудоемкие операции по своей сути асинхронный, что означает, что семантика системного вызова - «запустить операцию и выполнить одно или несколько из этих уведомлений по ее завершении», после чего он немедленно возвращается к вызывающей стороне. Есть стандартный набор доступных уведомлений (например, установка флаг события, или доставить асинхронная системная ловушка ), а также набор системных вызовов для явной приостановки процесса во время их ожидания, которые а) полностью перезапускаются в смысле ITS и б) намного меньше по количеству, чем набор фактических трудоемких системных вызовов.

OpenVMS предоставляет альтернативные синхронные версии «начать операцию и дождаться завершения» для всех трудоемких системных вызовов. Они реализованы как «выполнить фактическую асинхронную операцию», за которой следует «дождаться, пока операция не установит флаг события». Любой доступ к контексту процесса в течение этого времени увидит, что он собирается (повторно) войти в вызов флага ожидания события.

Примечания

^ Это называется «luser-ing ПК», потому что ПК принудительно переводится в «режим luser», где «luser» - ласковое имя для «пользователя» в MIT.