sysop_4.1.2_prawieCale

#README
#WSZYSTKO WYKONYWAC JAKO ROOT
#KOMENDY ZE SREDNIKAMI NA KONCU POWINNY BYC WRZUCANE NARAZ
#PRZED KAZDYM ZADANIEM JEST PODANA ILOSC WYMAGANYCH TERMINALI
#KAZDY TERMINAL MA PRZYPISANA CYFRE np. 1:
#Z REGULY TERMINAL 1 JEST DO LISTINGOW A TERMINAL 2 JEST ROBoCZY
#ZALECA SIE ROBIC KAZDY PODPUNKT W ODDZIELNYM TERMINALU (latwiej clearowac)

4.1.2.3
#POTRZEBNE GUI
Jak wykazać aktualną liczbę wątków w procesie oraz, że wątki procesu mogą mieć różne cykle życia.
- wymagane zaprezentowania odpowiednich wartości w listingu dla wybranego procesu wielowątkowego

echo -e "\033[0;32m-------------------------------------------------------[4.1.2.3]-----------------------------------------------------------------------------\033[0m"

echo -e " Każdy wątek posiada identyfikator TID(Thread ID) , który można oznaczyćTID=LWP(Ligth Weigth Process). Są
 nazwywane lekkimi procesami ponieważsystem operacyjny nie zapewnia sepracji wątków tego samego procesu.
 Proces jest kontenerem wątków (ich liczba może sięzmieniaćw trakcie istnienia procesu)
 Wątek główny \033[0;32mTID = SPID = PID\033[0m zawsze istnieje do końca życia procesu gdyżzwraca kod błędy więc zakończy sięjako
ostatni.

 Liczba wątków dla procesu (wątek główny to teżwątek)

 ELAPSED -czas od rozpoczęcia procesu

 O liczbie watkow decyduje:
 - wątki procesu - programista
 - wątki jądra - jądro systemu

 dowolny watek \033[0;32mnie moze sie zakonczyc w dowolnym momencie\033[0m

 Wątek główny \033[0;32mnie moze sie zakonczyc w dowolnym momencie\033[0m, ponieważmusi zwrócićkod błędu na koniec

\033[0;32mLiczba watkow kazdego procesu\033[0m zależy od uruchomionego programu , w którym \033[0;32mprogramista\033[0m przydzielił zadanie
dla wątków, określił ich cykle życia i ustalił zasady ich przetwarzania

\033[0;32mZadanie przetwarzane przez wątek\033[0m definiowane jest poprzez sekwencje rozkazów oraz zbiór danych do przetwarzania

Wątek jądra a wątek procesu
- Wątki jądra mogą korzystać bezpośrednio z zasobów systemowych oferowanych przez jądro , jednak monitoranie
wątku jądra w przestrzeni użytkownika niekoniecznie uwidoczni wykorzystanie każdego z używanych przez niego
zasobów systemowych
- Wątki jądra realizują przetwarzanie zadań tylko w trybie uprzywilejowanym

Wątek procesu \033[0;32mna wyłączność posiada\033[0m:
- własny stos
- licznik rozkazów
- własny stan (gotowy do wykonania , wykonywany, zablokowany)
 "



2 (GUI):
#URUCHOMIC LEAFPAD W SESJI GUI
1:
pidof leafpad;
ps -o pid,nlwp -p $(pidof leafpad) | grep --color -E "NLWP|$"
ps -T -o pid,tid,spid,etime,stime,comm | grep --color -E "SPID|ELAPSED|$"
2 (GUI):
#WLACZYC ZAPISYWANIE W LEAFPAD
1:
ps -o pid,nlwp -p $(pidof leafpad) | grep --color -E "NLWP|$"
ps -T -o pid,tid,spid,etime,stime,comm | grep --color -E "SPID|ELAPSED|$"
pstree -p $(pidof leafpad)



4.1.2.4
Ile włókien posiada zidentyfikowany proces wielowątkowy? - odpowiedź uzasadnić,
czy sytuacja będzie korzystniejsza jeżeli wszystkie wątki procesu będą włóknami?
Należy ustalić najkorzystniejszy przydział jednostek przetwarzających dla procesu wielowątkowego, gdy wszystkie wątki nie są włóknami.

1:
echo -e "\033[0;32m-------------------------------------------------------[4.1.2.4]-----------------------------------------------------------------------------\033[0m"
echo -e "
sytuacja nie będzie korzystniejsza \033[0;32mjeżeli wszystkie wątki procesu będą włóknami\033[0m

Nie posiada żadnych włókien ponieważ każdy z wątków jest identyfikowany przez jądro poprzez \033[0;32mprzydzielone
identyfikatory\033[0m, z których każdy jest różny.
Sytuacja lepiej wygląda gdy wszystkie wątki nie są włóknami , ponieważ wtedy dla każdego z tych wątków możemy
przydzielić inną jednostkę przetwarzającą.
Gdy są włóknami wszystkie w te włókna korzystać mogą jedynie z jednej jednostki przetwarzającej.
Czy zawsze?
Sytuacja będzie korzystniejsza jeżeli wszystkie wątki będą włóknami, ponieważ:
- przełączanie kontekstu wątków w tej sytuacji jest korzystniejsze, bo nie wymaga udziału jądra systemu
operacyjnego w realizacji tej operacji,
- Włókna są lżejsze od wątków, ponieważ współdzielą te same zasoby, takie jak pamięć.
Na każdy wątek jedna jednostka przetwarzająca.
Wątką procesu identyfikatory nadaje \033[0;32mjądro systemu\033[0m.
Każdy wątek który \033[0;32mnie jest włóknem\033[0m może otrzymać przydział jednostki przetwarzającej
Stos – obszar w pamięci, który jest na początku wyzerowany. I tam zapisywane są ramki stosu. (zbudowany
z ramek stosu)

\033[0;32mNajkorzystniejszy przydział jednostek przetwarzającyh\033[0m dla wielowątkowego procsu bezwłókien wynika z
liczby wątków procesu, które są w stanie gotowym do wykonania lub wykonywanym(przy założeniu nie
mniejszej liczby aktywnych jednostek przetwarzających)
\033[0;32mKażdy z wątków\033[0m procesu który nie jest włóknem może uzyskać przydział co najwyżej pojedynczej aktywnej
jednostki przetwarzającej.

\033[0;32mKiedy ramki stosu są zapisywane na stosie?\033[0m
Kiedy jest skok daleki, kiedy funkcja jest wykonywalna. I wtedy trzeba zachować w ramce na stosie
adres powrotu.

\033[0;32mCzy Adres powrotu wskazuje na adres rozkazu skoku?\033[0m
Nie, adres powrotu wskazuje na rozkaz następny względem skoku. Ten który znajduje się
bezpośrednio po rozkazie skoku.

\033[0;32mCzy z tej saej ramki stosu można wielokrotnie odczytywać adres powrotu?\033[0m
Nie

\033[0;32mCo może być zawarte w ramce stosu?\033[0m
Zawierają zmienne lokalne, by mogły zostać odtworzone po powrocie.

\033[0;32mW jakiej kolejności odczytywane i zapisywane ramki stosu?\033[0m
Jaki algorytm? - lifo (last in )
"

4.1.2.13
Jakie wyróżnia się rodzaje przełączeń kontekstu zadań, które z nich występują najczęściej i w jakich sytuacjach?
- wskaż w przygotowanych listingach dla przykładowych wątków procesu liczbę odpowiednich przełączeń kontekstu.

1:
echo -e "\033[0;32m-------------------------------------------------------[4.1.2.13]-----------------------------------------------------------------------------\033[0m"

echo -e "
Przełączenie kontekstu zadań wymaga zachowania stanu zadania (stan rejestrów jednostki przetwarzającej) ,
które przestaje być przetwarzane i wczytanie zadanai którego przetwarzanie będzie wykonywane
Przełączenie kontekstu zadań polega na przekazaniu jednostki przetwarzającej z wątku aktualnie
przetwarzanego zadania do zadania , którego wątek był w stanie gotowym do wykonania.
Przełączenie kontekstu zadań jest realizowane przez dyspozytora który jest elementem jądra systemu
operacyjnego
Przełączenie kontekstu procesów – zmiana przydziału jednostki przetwarzającej poprzez jej przekazanie pomiędzy dwoma
procesami(dokładniej pomiędzy wątkami tych procesów).
Przełączenie kontekstu wątków – zmiana przydziału jednostki przetwarzającej poprzez jej przekazanie pomiędzy dwoma
wątkami tego samego procesu. Ten typ przełączenia jest mniej czasochłonny.
Przełączenie kontekstu włókien - wykonywane jest bez pośrednictwa jądra zatem jest szybsze od przełączeń wątków.
Decyzja przełączania kontekstu jest podejmowana przez mechanizmy szeregowania. Planista podejmuje decyzję o wyborze
procesu gotowego do wykonania, któremu zostanie przyznana jednostka przetwarzająca. Dyspozytor (inaczej też
ekspedytor) jest niskopoziomowym mechanizmem realizującym przydział i wykonującym przełączanie kontekstu.
Dlaczego efektywniejsze jest przełączanie kontekstu zadań pomiędzy wątkami tego samego procesu niż
pomiędzy wątkami różnych procesów?
• system operacyjny zapewnia separacje procesów , ale nie seperuje wątków w ramach tego samego
procesu.
• przełączanie kontekstu zadań realizowanych w wątkach różnych procesów wymaga udostępniania dla
jednostki MMU tablicy stron procesu , którego zadanie będzie przetwarzane a dotychczasowa zawartość
pamięci asocjacyjnej TLB staje się bezużytyczna.
Rodzaje przełączenia kontekstu:
- \033[0;32mdobrowolne/nieobowiązkowe przełączanie kontekstu\033[0m, występuje podczas:
• zmiany stanu procesu/wątku na zablokowany lub wstrzymany;
• wykonania rozkazu odstąpienia jednostki przetwarzającej.
• zakończenie przetwarzania zadanai w wątku
• zgłoszenie operacji wejścia-wyjścia prez przetwarzane przez wątek zadanie
Te częściej występują *spójrz na listing [cat /proc/{PID}/status | grep -e "Name\|Pid\|switches" ]*
- \033[0;32mmimowolne/wymuszone\033[0m, występuje w sytuacji, gdy
• dla procesu/wątku w stanie wykonywanym jednsotka jest odbierana w wyniku decyzji mechanizmów szeregujących
systemu operacyjnego \033[0;32m(kwant czasu lub wyższa preferencja procesu)\033[0m
Przełączanie kontekstu procesów wymaga:
- zapisania i załadowania rejestrów jednostki przetwarzającej oraz mapy pamięci,
- aktualizacji systemowych struktur danych (tabele i listy)
- opróżnienia i ponownego załadowania pamięci podręcznej przez MMU
Częściej występują dobrowolne

\033[0;32mW jakiej sytuacji najczęściej występuje dobrowolne?\033[0m
W sytuacji przejścia procesu/wątku w stan zablokowany.

\033[0;32mCzyli oczekiwania na realizacje jakich operacji?\033[0m
Wejścia-wyjścia
"

cat /proc/$(pidof leafpad)/status | grep -e "Name\|Pid\|switches"

echo -e "
\033[0;32mKwant czasu\033[0m-odcinek czasu przydzielany procesowi do działania w algorytmie rotacyjnym, rzędu milisekund.

\033[0;32mGdzie ma wystąpićrozkaz odstąpienia?\033[0m
W ścieżce wykonania wątku."

pidstat -tw -p $(pidof leafpad)
cat /proc/{PID1,PID2,PID3,etc}/status | grep -e "Name" -e "pid" -e "switches"
cat /proc/{5082,5083,5084,5084}/status | grep -e "Name" -e "pid" -e "switches"

4.1.2.18
Jakie ograniczenia wynikają z nadanej maski koligacji dla jednego z wątków procesu.
- wymagane zaprezentowanie w listingu identyfikatorów jednostek przetwarzających
jakie mogą być przyznawane dla wątku procesu ograniczonymi regułami koligacji.

1:
echo -e "\033[0;32m-------------------------------------------------------[4.1.2.18]-----------------------------------------------------------------------------\033[0m"


taskset -a -p $(pidof leafpad)
taskset --cpu-list -p <TID wybranego wątku>
taskset -p <2 ostatnie cyfry indeksu> <TID wybranego wątku>
taskset -a -p $(pidof leafpad)
taskset --cpu-list -p <TID wybranego wątku>

echo -e "
 \033[0;32m#1\033[0m Stosując koligacjęjednostek przetwarzających dla procesu można określićlistędopuszczalnych aktywnych jednostek
przetwarzających dla jego wątków. **Zbiór procesorów ustawionych poprzez reguły dla procesu nigdy nie może być
 pusty**

 \033[0;32mMaska koligacji\033[0m–zapis szesnastkowy wartości, której poszczególne bity będądecydowały, które jednostki
przetwarzające będąmogły byćprzyznawane.
 0 –brak zgody na korzystanie z jednostki przetwarzającej o danym identyfikatorze.
 1 –zgoda na korzystanie z jednostki przetwarzającej o danym identyfikatorze.
 Ten mechanizm daje możliwośćpodziału kto korzysta z których jednostek przetwarzających, jest możliwe
sprecyzowanie wybrana jednostka przetwarzająca jest dla konkretnego zadania. Ta jednostka przetwarzająca
musi byćaktywna

\033[0;32m#P\033[0m Czy wątek może otrzymaćprzydziałwszystkich jednostek przetwarzających naraz?
Nie, może otrzymaćprzydziałtylko jednej z tych jednostek.

\033[0;32m#P\033[0mCzy w każdym z systemów operacyjnych możemy indywidualnie przyznawaćwątki np. reguły koligacji?
Nie, w windowsie możemy tylko per proces
 "

4.1.2.21
Zaprezentować, że zastosowana polityka NUMA do procesu wielowątkowego spowodowała ograniczenie wykorzystania zasobów
jednostek przetwarzających i pamięci ulotnej z ustalonego pojedynczego węzła NUMA. - wymagane zaprezentowanie listingów.

1:
echo -e "\033[0;32m-------------------------------------------------------[4.1.2.21]-----------------------------------------------------------------------------\033[0m"

2:
lscpu
numactl --cpunodebind=2 --membind=2 leafpad

1:
pidof leafpad
ps -o pid,nlwp -p $(pidof leafpad)
numastat -p $(pidof leafpad)
numactl -H
taskset -c -a -p $(pidof leafpad)

echo -e "Maska przypisana zgadza się z przypisanymi CPU do tego węzła (6-9) – widać, że nastąpiło ograniczenia zasobów

\033[0;32mNUMA\033[0m to architektura komputerów charakteryzująca się podziałem na węzły, które dysponują jednostkami przetwarzającymi i
ciągła przestrzenią pamięci ulotnej RAM

*Obowiązująca polityka NUMA oraz reguły koligacji są zawsze nadrzędne do ustalonej polityki szeregowania*
\033[0;32mNUMA > koligacja > priorytet statyczny > polityka szeregowania > priorytet zewnętrzny nice\033[0m

\033[0;32m#P\033[0m Co jeżeli reguły koligacji mówią że proces może korzystać z drugiego CPU a należy do węzła NUMA który nie zawiera tej
jednostki przetwarzającej?
- nie dostanie wtedy przydziału jednostki przetwarzającej ponieważ NUMA jest nadrzędna
NUMASTAT
- Huge - zakres dużych stron (mogą zajmować 2MiB)
- Heap - sterta
- Stack - stos
- Private - strony anonimowe (segment składa się ze stron)
Tablica TLB - przechowywane są ostatnio transformowane adresy stron z logicznych na fizyczne gdy odwołamy się do adresu
strony której nie ma zostanie ona przetransformowane.
Tablica stron - Zawiera numery ramek odpowiadające numerom stron

\033[0;32m#P\033[0m Skąd wiadomo, że ten proces korzystał z pamięci ulotnej, zlokalizowanej w tym ostatnim węźle?
- anonimowe segmenty pamięci - stos i stertę lokalizował w pamięci węzła nr 2. (pokazać niezerowe wartości po wykonaniu
polecenia numastat -p <PID>

\033[0;32m#P\033[0m Skąd wiadomo że to jednostki z ostatniego węzła?
- z polecenia numactl -H widać node 2 cpus: 6 7 8 9

\033[0;32m#P\033[0m Jakie zasoby przynależą do węzłów NUMA?
- jednostki przetwarzające i obszar pamięci ulotnej
"