Tema 6: Gestión de la Entrada/Salida

Transcripción

1 Tema 6: Gestión de la Entrada/Salida SSOO - Curso 2005/06 E. Domínguez C. Villarrubia Departamento de Tecnologías y Sistemas de Información Escuela Superior de Informática Universidad de Castilla - La Mancha Mayo de 2006

2 Índice Puntos Desarrollados en la Sesión Anterior 1 2

3 Tema 6: Gestión de la Entrada/Salida Sesión 2: Gestión del Sistema de E/S

4 Resumen de Contenidos de la Sesión Anterior En la sesión anterior hemos visto Generalidades sobre los sistemas de E/S Características de los controladores de E/S Esquemas de programación de un controlador de E/S Ejemplos típicos de arquitecturas hardware utilizadas en los sistemas de E/S

5 Índice Puntos Desarrollados en la Sesión Anterior 1 2

6 s de E/S Cada dispositivo tiene su propio manejador El manejador se encargará de iniciar la operación del dispositivo y de tratar las interrupciones generadas por el controlador, ocultándolas al resto del sistema

7 s de E/S (cont.) Operaciones 1 Recibir petición de E/S de los niveles superiores 2 Enviar comandos al controlador 3 Bloqueo en espera de que el controlador complete la operación 4 Desbloqueo por una interrupción generada en el controlador 5 Comprobación de errores y envío de los datos a los niveles superiores 6 Atender otra petición o bloquearse

8 s de E/S (cont.) Operaciones 1 Recibir petición de E/S de los niveles superiores 2 Enviar comandos al controlador 3 Bloqueo en espera de que el controlador complete la operación 4 Desbloqueo por una interrupción generada en el controlador 5 Comprobación de errores y envío de los datos a los niveles superiores 6 Atender otra petición o bloquearse

9 s de E/S (cont.) Operaciones 1 Recibir petición de E/S de los niveles superiores 2 Enviar comandos al controlador 3 Bloqueo en espera de que el controlador complete la operación 4 Desbloqueo por una interrupción generada en el controlador 5 Comprobación de errores y envío de los datos a los niveles superiores 6 Atender otra petición o bloquearse

10 s de E/S (cont.) Operaciones 1 Recibir petición de E/S de los niveles superiores 2 Enviar comandos al controlador 3 Bloqueo en espera de que el controlador complete la operación 4 Desbloqueo por una interrupción generada en el controlador 5 Comprobación de errores y envío de los datos a los niveles superiores 6 Atender otra petición o bloquearse

11 s de E/S (cont.) Operaciones 1 Recibir petición de E/S de los niveles superiores 2 Enviar comandos al controlador 3 Bloqueo en espera de que el controlador complete la operación 4 Desbloqueo por una interrupción generada en el controlador 5 Comprobación de errores y envío de los datos a los niveles superiores 6 Atender otra petición o bloquearse

12 s de E/S (cont.) Operaciones 1 Recibir petición de E/S de los niveles superiores 2 Enviar comandos al controlador 3 Bloqueo en espera de que el controlador complete la operación 4 Desbloqueo por una interrupción generada en el controlador 5 Comprobación de errores y envío de los datos a los niveles superiores 6 Atender otra petición o bloquearse

13 Ciclo de una Petición de E/S Ciclo de una petición de E/S

14 Índice Puntos Desarrollados en la Sesión Anterior 1 2

15 Niveles en un sistema de E/S

16 Software Independiente de los Dispositivos Funciones y objetivos Ofrecer una interfaz uniforme a los manejadores de dispositivos Asignar nombres a los dispositivos Proteger el acceso a los dispositivos Proporcionar un tamaño de bloque independiente del dispositivo

17 Software Independiente de los Dispositivos Funciones y objetivos Ofrecer una interfaz uniforme a los manejadores de dispositivos Asignar nombres a los dispositivos Proteger el acceso a los dispositivos Proporcionar un tamaño de bloque independiente del dispositivo

18 Software Independiente de los Dispositivos Funciones y objetivos Ofrecer una interfaz uniforme a los manejadores de dispositivos Asignar nombres a los dispositivos Proteger el acceso a los dispositivos Proporcionar un tamaño de bloque independiente del dispositivo

19 Software Independiente de los Dispositivos Funciones y objetivos Ofrecer una interfaz uniforme a los manejadores de dispositivos Asignar nombres a los dispositivos Proteger el acceso a los dispositivos Proporcionar un tamaño de bloque independiente del dispositivo

20 Software Independiente de los Dispositivos (cont.) Funciones y objetivos Almacenar datos temporalmente en las transferencias de E/S Gestionar la asignación del espacio en dispositivos de bloques Reservar y liberar dispositivos dedicados Informar de los errores

21 Software Independiente de los Dispositivos (cont.) Funciones y objetivos Almacenar datos temporalmente en las transferencias de E/S Gestionar la asignación del espacio en dispositivos de bloques Reservar y liberar dispositivos dedicados Informar de los errores

22 Software Independiente de los Dispositivos (cont.) Funciones y objetivos Almacenar datos temporalmente en las transferencias de E/S Gestionar la asignación del espacio en dispositivos de bloques Reservar y liberar dispositivos dedicados Informar de los errores

23 Software Independiente de los Dispositivos (cont.) Funciones y objetivos Almacenar datos temporalmente en las transferencias de E/S Gestionar la asignación del espacio en dispositivos de bloques Reservar y liberar dispositivos dedicados Informar de los errores

24 Software Independiente de los Dispositivos en UNIX Características El interfaz uniforme de acceso a los dispositivos se logra asociándolos a un nodo del sistema de archivo Se trata de archivos especiales cuyo tipo indica si corresponden a un dispositivo de bloques o a uno de caracteres El interfaz con el manejador de dispositivo se realiza mediante las primitivas del sistema de archivo La asignación de nombres se resuelve describiendo cada dispositivo mediante un nombre de archivo Los aspectos de protección siguen las mismas reglas que cualquier otro nodo del sistema de archivo

25 Software Independiente de los Dispositivos en UNIX Características El interfaz uniforme de acceso a los dispositivos se logra asociándolos a un nodo del sistema de archivo Se trata de archivos especiales cuyo tipo indica si corresponden a un dispositivo de bloques o a uno de caracteres El interfaz con el manejador de dispositivo se realiza mediante las primitivas del sistema de archivo La asignación de nombres se resuelve describiendo cada dispositivo mediante un nombre de archivo Los aspectos de protección siguen las mismas reglas que cualquier otro nodo del sistema de archivo

26 Software Independiente de los Dispositivos en UNIX Características El interfaz uniforme de acceso a los dispositivos se logra asociándolos a un nodo del sistema de archivo Se trata de archivos especiales cuyo tipo indica si corresponden a un dispositivo de bloques o a uno de caracteres El interfaz con el manejador de dispositivo se realiza mediante las primitivas del sistema de archivo La asignación de nombres se resuelve describiendo cada dispositivo mediante un nombre de archivo Los aspectos de protección siguen las mismas reglas que cualquier otro nodo del sistema de archivo

27 Software Independiente de los Dispositivos en UNIX Características El interfaz uniforme de acceso a los dispositivos se logra asociándolos a un nodo del sistema de archivo Se trata de archivos especiales cuyo tipo indica si corresponden a un dispositivo de bloques o a uno de caracteres El interfaz con el manejador de dispositivo se realiza mediante las primitivas del sistema de archivo La asignación de nombres se resuelve describiendo cada dispositivo mediante un nombre de archivo Los aspectos de protección siguen las mismas reglas que cualquier otro nodo del sistema de archivo

28 Software Independiente de los Dispositivos en UNIX Características El interfaz uniforme de acceso a los dispositivos se logra asociándolos a un nodo del sistema de archivo Se trata de archivos especiales cuyo tipo indica si corresponden a un dispositivo de bloques o a uno de caracteres El interfaz con el manejador de dispositivo se realiza mediante las primitivas del sistema de archivo La asignación de nombres se resuelve describiendo cada dispositivo mediante un nombre de archivo Los aspectos de protección siguen las mismas reglas que cualquier otro nodo del sistema de archivo

29 Asignación de Dispositivos Modos de asignación Los dispositivos de I/O pueden ser asignados a un proceso de dos formas Para uso exclusivo: El dispositivo no podrá ser usado por otro proceso mientras el proceso que lo tiene asignado no termine con él Para uso compartido: El dispositivo es utilizado por diversos procesos a la vez El modo de asignación depende del tipo de dispositivo Por ejemplo, si un proceso va a realizar una salida hacia una impresora, se necesitaría una asignación exclusiva para no mezclar la salida de ese proceso con la de otros

30 Asignación de Dispositivos Modos de asignación Los dispositivos de I/O pueden ser asignados a un proceso de dos formas Para uso exclusivo: El dispositivo no podrá ser usado por otro proceso mientras el proceso que lo tiene asignado no termine con él Para uso compartido: El dispositivo es utilizado por diversos procesos a la vez El modo de asignación depende del tipo de dispositivo Por ejemplo, si un proceso va a realizar una salida hacia una impresora, se necesitaría una asignación exclusiva para no mezclar la salida de ese proceso con la de otros

31 Asignación de Dispositivos Modos de asignación Los dispositivos de I/O pueden ser asignados a un proceso de dos formas Para uso exclusivo: El dispositivo no podrá ser usado por otro proceso mientras el proceso que lo tiene asignado no termine con él Para uso compartido: El dispositivo es utilizado por diversos procesos a la vez El modo de asignación depende del tipo de dispositivo Por ejemplo, si un proceso va a realizar una salida hacia una impresora, se necesitaría una asignación exclusiva para no mezclar la salida de ese proceso con la de otros

32 Asignación de Dispositivos Modos de asignación Los dispositivos de I/O pueden ser asignados a un proceso de dos formas Para uso exclusivo: El dispositivo no podrá ser usado por otro proceso mientras el proceso que lo tiene asignado no termine con él Para uso compartido: El dispositivo es utilizado por diversos procesos a la vez El modo de asignación depende del tipo de dispositivo Por ejemplo, si un proceso va a realizar una salida hacia una impresora, se necesitaría una asignación exclusiva para no mezclar la salida de ese proceso con la de otros

33 Asignación de Dispositivos Modos de asignación Los dispositivos de I/O pueden ser asignados a un proceso de dos formas Para uso exclusivo: El dispositivo no podrá ser usado por otro proceso mientras el proceso que lo tiene asignado no termine con él Para uso compartido: El dispositivo es utilizado por diversos procesos a la vez El modo de asignación depende del tipo de dispositivo Por ejemplo, si un proceso va a realizar una salida hacia una impresora, se necesitaría una asignación exclusiva para no mezclar la salida de ese proceso con la de otros

34 SPOOLING Problema La salida impresa plantea el problema de que la impresora debe ser asignada de modo exclusivo al proceso que la use Si a una aplicación se le asigna una impresora y luego su ejecución dura mucho tiempo y sólo escribe en algunos momentos, la impresora está casi ociosa y las demás aplicaciones no pueden usarla hasta que termine la anterior

35 SPOOLING Problema La salida impresa plantea el problema de que la impresora debe ser asignada de modo exclusivo al proceso que la use Si a una aplicación se le asigna una impresora y luego su ejecución dura mucho tiempo y sólo escribe en algunos momentos, la impresora está casi ociosa y las demás aplicaciones no pueden usarla hasta que termine la anterior

36 SPOOLING Solución Redirigir la salida de la aplicación de modo transparente a un dispositivo compartido de almacenamiento (normalmente un disco) Más tarde, un proceso auxiliar (llamado spooler) va lanzando por la impresora sucesivamente las salidas de los trabajos que ya hayan terminado

37 Planificación de Dispositivos Compartidos En qué consiste El manejador de un dispositivo compartido puede mantener una cola de peticiones pendientes de ejecutar y aplicar la estrategia que estime conveniente para ordenarlas de modo que pueda mantener su productividad al mayor nivel posible

38 Planificación de Discos Motivos Esta situación es de particular importancia en el manejo de los dispositivos de disco En ellos, el tiempo de transferencia de un bloque físico a memoria y el tiempo medio de posicionamiento del sector de disco necesario, dependen del hardware y no se ven afectados por la operación del manejador de disco Por el contrario, los tiempos medios de posicionamiento sobre la pista requerida sí se ven afectados por el orden en que se sirven las peticiones

39 Mecanismo de Posicionamiento en un Disco Esquema del mecanismo de las cabezas de un disco

40 Algoritmos de Planificación de Discos Descripción FCFS: Las peticiones se sirven en el mismo orden en que se reciben SSTF: Se elige como siguiente petición a satisfacer la que corresponda a la pista más próxima a la posición actual

41 Algoritmos de Planificación de Discos (cont.) Descripción SCAN: Se elige como siguiente petición a satisfacer la que corresponda a la pista más próxima a la posición actual en el sentido en el que nos hayamos movido la última vez. Se continúa así hasta llegar a la última pista del disco en ese sentido y luego se cambia de sentido (algoritmo del ascensor) C-SCAN: Igual que el anterior pero no se invierte el sentido al llegar al final, sino que una vez que se llega al final vuelve a empezarse el recorrido por el principio

42 Algoritmos de Planificación de Discos (cont.) Descripción LOOK: Como en SCAN pero se cambia el sentido si no hay más peticiones pendientes en el sentido de recorrido actual (sin necesidad de llegar al final) C-LOOK: Como en C-SCAN pero se recomienza el ciclo si no hay más peticiones pendientes en el sentido de recorrido actual (sin necesidad de llegar al final). El ciclo comienza de nuevo por la más próxima al principio (sin necesidad de empezar por el principio)

43 Resumen Puntos Desarrollados en la Sesión Anterior Resumen Lecturas Recomendadas En esta sesión hemos visto Funciones de los manejadores de dispositivos Organización del sistema de E/S en niveles Asignación de dispositivos Planificación de dispositivos compartidos

44 Lecturas Recomendadas Resumen Lecturas Recomendadas Lecturas recomendadas A. Silberschatz, P. Galvin. Sistemas Operativos. 5 a ed. Addison Wesley. Capítulo 12: Sistemas de E/S y Capítulo 13: Estructura del almacenamiento secundario