ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌లలో ప్రాసెస్ మేనేజ్‌మెంట్ యొక్క ముఖ్య భావనలైన ప్రాసెస్ స్థితులు, షెడ్యూలింగ్ అల్గోరిథంలు, అంతర్-ప్రాసెస్ కమ్యూనికేషన్, మరియు డెడ్‌లాక్ హ్యాండ్లింగ్‌ను అన్వేషించండి. డెవలపర్లు మరియు సిస్టమ్ నిర్వాహకులకు ఇది అవశ్యకం.
ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్స్: ప్రాసెస్ మేనేజ్‌మెంట్ పై ఒక సమగ్ర మార్గదర్శి
ప్రాసెస్ మేనేజ్‌మెంట్ అనేది ఏదైనా ఆధునిక ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ యొక్క ప్రాథమిక అంశం. ఇందులో ప్రాసెస్‌ల ఎగ్జిక్యూషన్‌ను నిర్వహించడం, వనరులను కేటాయించడం, మరియు సున్నితమైన మల్టీటాస్కింగ్‌ను నిర్ధారించడం వంటివి ఉంటాయి. ఈ గైడ్ ప్రాసెస్ మేనేజ్‌మెంట్ భావనలు, పద్ధతులు, మరియు సవాళ్లపై వివరణాత్మక అవలోకనాన్ని అందిస్తుంది. ఇది విద్యార్థులు, డెవలపర్లు, సిస్టమ్ నిర్వాహకులు, మరియు ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌లు ఎలా పనిచేస్తాయో తెలుసుకోవాలనుకునే ఎవరికైనా రూపొందించబడింది.
ప్రాసెస్ అంటే ఏమిటి?
దాని మూలంలో, ఒక ప్రాసెస్ అనేది ఎగ్జిక్యూషన్‌లో ఉన్న ఒక ప్రోగ్రామ్ యొక్క ఉదాహరణ. ఇది కేవలం ప్రోగ్రామ్ కోడ్ కంటే ఎక్కువ; ఇందులో ప్రోగ్రామ్ కౌంటర్, రిజిస్టర్లు, మరియు వేరియబుల్స్ యొక్క ప్రస్తుత విలువలు ఉంటాయి. ప్రతి ప్రాసెస్‌కు దాని స్వంత మెమరీ స్పేస్ ఉంటుంది, ఇది ఇతర ప్రాసెస్‌లతో నేరుగా జోక్యం చేసుకోకుండా నిరోధిస్తుంది.
ఒక ప్రోగ్రామ్‌ను ఒక వంటకంలా మరియు ఒక ప్రాసెస్‌ను ఆ వంటకాన్ని నిజంగా వండే చర్యగా భావించండి. మీరు ఒకే ప్రోగ్రామ్‌ను ఒకేసారి నడుపుతున్న బహుళ ప్రాసెస్‌లను కలిగి ఉండవచ్చు (ఉదాహరణకు, ఒక టెక్స్ట్ ఎడిటర్ యొక్క బహుళ ఉదాహరణలు), ప్రతి ఒక్కటి దాని స్వంత డేటా మరియు స్థితినీ కలిగి ఉంటుంది.
ఒక ప్రాసెస్ యొక్క ముఖ్య భాగాలు:
- ప్రోగ్రామ్ కోడ్ (టెక్స్ట్ సెక్షన్): ఎగ్జిక్యూట్ చేయవలసిన సూచనలు.
- డేటా సెక్షన్: గ్లోబల్ వేరియబుల్స్ మరియు డైనమిక్‌గా కేటాయించిన మెమరీ.
- స్టాక్: ఫంక్షన్ కాల్స్, లోకల్ వేరియబుల్స్, మరియు రిటర్న్ అడ్రస్‌ల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.
- హీప్: రన్‌టైమ్‌లో డైనమిక్‌గా కేటాయించిన మెమరీ.
- ప్రాసెస్ కంట్రోల్ బ్లాక్ (PCB): ప్రతి ప్రాసెస్ కోసం OS చే నిర్వహించబడే ఒక డేటా స్ట్రక్చర్, ఇందులో ప్రాసెస్ ID, స్థితి, ప్రోగ్రామ్ కౌంటర్, మరియు రిజిస్టర్ విలువలు వంటి సమాచారం ఉంటుంది.
ప్రాసెస్ స్థితులు
ఒక ప్రాసెస్ దాని జీవితకాలంలో వివిధ స్థితుల గుండా వెళుతుంది. ప్రాసెస్ మేనేజ్‌మెంట్‌ను అర్థం చేసుకోవడానికి ఈ స్థితులను అర్థం చేసుకోవడం చాలా ముఖ్యం.
- కొత్త (New): ప్రాసెస్ సృష్టించబడుతోంది.
- సిద్ధం (Ready): ప్రాసెస్ ఒక ప్రాసెసర్‌కు కేటాయించబడటానికి వేచి ఉంది.
- రన్నింగ్ (Running): సూచనలు ఎగ్జిక్యూట్ చేయబడుతున్నాయి.
- వేచి ఉండటం (Waiting / Blocked): ప్రాసెస్ ఏదైనా ఈవెంట్ జరగడం కోసం వేచి ఉంది (ఉదా., I/O పూర్తి కావడం లేదా ఒక సిగ్నల్ అందుకోవడం).
- ముగిసింది (Terminated): ప్రాసెస్ ఎగ్జిక్యూషన్ పూర్తి చేసింది.
ఈ స్థితులు ఒక ప్రాసెస్ యొక్క జీవిత చక్రాన్ని సూచిస్తాయి, మరియు ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ వాటి మధ్య పరివర్తనలను నిర్వహించడానికి బాధ్యత వహిస్తుంది. ఉదాహరణకు, ఒక ప్రాసెస్ డిస్క్ నుండి డేటాను చదవవలసి వచ్చినప్పుడు, అది I/O ఆపరేషన్ పూర్తయ్యే వరకు రన్నింగ్ స్థితి నుండి వేచి ఉండే స్థితికి మారుతుంది. ఆ తర్వాత, అది మళ్లీ రన్ అవ్వడానికి తన వంతు కోసం వేచి ఉంటూ, సిద్ధంగా ఉన్న స్థితికి తిరిగి వస్తుంది.
ప్రాసెస్ కంట్రోల్ బ్లాక్ (PCB)
PCB అనేది ఒక డేటా స్ట్రక్చర్, ఇది ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ ఒక ప్రాసెస్‌ను నిర్వహించడానికి అవసరమైన మొత్తం సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఒక ప్రాసెస్ యొక్క రెస్యూమే లాంటిది, OS దానిని ట్రాక్ చేయడానికి అవసరమైన ప్రతిదాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
PCB యొక్క సాధారణ విషయాలు:
- ప్రాసెస్ ఐడి (PID): ప్రాసెస్ కోసం ఒక ప్రత్యేక ఐడెంటిఫైయర్.
- ప్రాసెస్ స్థితి: ప్రాసెస్ యొక్క ప్రస్తుత స్థితి (ఉదా., రెడీ, రన్నింగ్, వెయిటింగ్).
- ప్రోగ్రామ్ కౌంటర్ (PC): ఎగ్జిక్యూట్ చేయవలసిన తదుపరి సూచన యొక్క చిరునామా.
- CPU రిజిస్టర్లు: CPU రిజిస్టర్ల కంటెంట్లు (అక్యుమ్యులేటర్లు, ఇండెక్స్ రిజిస్టర్లు, స్టాక్ పాయింటర్లు, సాధారణ-ప్రయోజన రిజిస్టర్లు, మరియు ఏదైనా కండిషన్-కోడ్ సమాచారం).
- మెమరీ మేనేజ్‌మెంట్ సమాచారం: ప్రాసెస్‌కు కేటాయించిన మెమరీ గురించి సమాచారం, బేస్ మరియు లిమిట్ రిజిస్టర్లు, పేజ్ టేబుల్స్, లేదా సెగ్మెంట్ టేబుల్స్ వంటివి.
- అకౌంటింగ్ సమాచారం: ఉపయోగించిన CPU సమయం, సమయ పరిమితులు, ఖాతా సంఖ్యలు, ఉపయోగించిన మెమరీ మొత్తం మొదలైనవి.
- I/O స్థితి సమాచారం: ప్రాసెస్‌కు కేటాయించిన I/O పరికరాలు, ఓపెన్ ఫైళ్ల జాబితా మొదలైనవి.
ప్రాసెస్ షెడ్యూలింగ్
ప్రాసెస్ షెడ్యూలింగ్ అనేది రెడీ క్యూలో ఉన్న ఏ ప్రాసెస్‌కు CPU కేటాయించబడాలి అని నిర్ణయించే కార్యాచరణ. CPU వినియోగాన్ని గరిష్ఠం చేయడం, టర్న్‌అరౌండ్ సమయాన్ని తగ్గించడం, లేదా ప్రాసెస్‌ల మధ్య న్యాయాన్ని నిర్ధారించడం వంటి నిర్దిష్ట ప్రమాణాల ప్రకారం సిస్టమ్ పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడం షెడ్యూలింగ్ యొక్క లక్ష్యం.
షెడ్యూలింగ్ క్యూలు
OS ప్రాసెస్‌లను నిర్వహించడానికి క్యూలను ఉపయోగిస్తుంది. సాధారణ క్యూలు:
- జాబ్ క్యూ: సిస్టమ్‌లోని అన్ని ప్రాసెస్‌లను కలిగి ఉంటుంది.
- రెడీ క్యూ: ఎగ్జిక్యూట్ చేయడానికి సిద్ధంగా ఉన్న మరియు CPU కోసం వేచి ఉన్న అన్ని ప్రాసెస్‌లను కలిగి ఉంటుంది.
- డివైస్ క్యూలు: ప్రతి I/O పరికరం కోసం ఒకటి చొప్పున, ఆ పరికరం కోసం వేచి ఉన్న ప్రాసెస్‌లను కలిగి ఉండే క్యూల సమితి.
షెడ్యూలర్లు
షెడ్యూలర్లు తదుపరి ప్రాసెస్‌ను ఎంచుకునే సిస్టమ్ సాఫ్ట్‌వేర్ మాడ్యూల్స్. రెండు ప్రధాన రకాల షెడ్యూలర్లు ఉన్నాయి:
- లాంగ్-టర్మ్ షెడ్యూలర్ (జాబ్ షెడ్యూలర్): జాబ్ క్యూ నుండి ప్రాసెస్‌లను ఎంచుకుని, వాటిని ఎగ్జిక్యూషన్ కోసం మెమరీలోకి లోడ్ చేస్తుంది. ఇది మల్టీప్రోగ్రామింగ్ స్థాయిని (మెమరీలోని ప్రాసెస్‌ల సంఖ్య) నియంత్రిస్తుంది. ఇది షార్ట్-టర్మ్ షెడ్యూలర్ కంటే తక్కువ తరచుగా నడుస్తుంది.
- షార్ట్-టర్మ్ షెడ్యూలర్ (CPU షెడ్యూలర్): రెడీ క్యూ నుండి ఒక ప్రాసెస్‌ను ఎంచుకుని దానికి CPU ను కేటాయిస్తుంది. ఇది చాలా తరచుగా నడుస్తుంది, కాబట్టి ఇది వేగంగా ఉండాలి.
కొన్ని సిస్టమ్‌లలో, మీడియం-టర్మ్ షెడ్యూలర్ కూడా ఉంటుంది, ఇది మల్టీప్రోగ్రామింగ్ స్థాయిని తగ్గించడానికి ప్రాసెస్‌లను మెమరీ నుండి (డిస్క్‌కు) మరియు తిరిగి మెమరీలోకి స్వాప్ చేస్తుంది. దీనిని స్వాపింగ్ అని కూడా అంటారు.
షెడ్యూలింగ్ అల్గోరిథంలు
అనేక షెడ్యూలింగ్ అల్గోరిథంలు ఉన్నాయి, ప్రతి దానికీ దాని స్వంత బలాలు మరియు బలహీనతలు ఉన్నాయి. అల్గోరిథం యొక్క ఎంపిక సిస్టమ్ యొక్క నిర్దిష్ట లక్ష్యాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇక్కడ కొన్ని సాధారణ అల్గోరిథంలు ఉన్నాయి:
- ఫస్ట్-కమ్, ఫస్ట్-సర్వ్‌డ్ (FCFS): ప్రాసెస్‌లు వచ్చిన క్రమంలో ఎగ్జిక్యూట్ చేయబడతాయి. అమలు చేయడం సులభం కానీ ఒక పొడవైన ప్రాసెస్ మొదట వస్తే చిన్న ప్రాసెస్‌ల కోసం ఎక్కువ సేపు వేచి ఉండాల్సి రావచ్చు (కాన్వాయ్ ప్రభావం).
- షార్టెస్ట్ జాబ్ ఫస్ట్ (SJF): తక్కువ ఎగ్జిక్యూషన్ సమయం ఉన్న ప్రాసెస్‌లు మొదట ఎగ్జిక్యూట్ చేయబడతాయి. సగటు వెయిటింగ్ సమయాన్ని తగ్గించడంలో ఇది ఉత్తమమైనది, కానీ ముందుగానే ఎగ్జిక్యూషన్ సమయం తెలుసుకోవడం అవసరం, ఇది తరచుగా సాధ్యం కాదు.
- ప్రాధాన్యత షెడ్యూలింగ్: ప్రతి ప్రాసెస్‌కు ఒక ప్రాధాన్యత కేటాయించబడుతుంది, మరియు అత్యధిక ప్రాధాన్యత ఉన్న ప్రాసెస్ మొదట ఎగ్జిక్యూట్ చేయబడుతుంది. అధిక-ప్రాధాన్యత ప్రాసెస్‌ల ద్వారా తక్కువ-ప్రాధాన్యత ప్రాసెస్‌లు నిరంతరం ప్రియెంప్ట్ చేయబడితే స్టార్వేషన్‌కు దారితీయవచ్చు.
- రౌండ్ రాబిన్ (RR): ప్రతి ప్రాసెస్‌కు ఎగ్జిక్యూట్ చేయడానికి ఒక నిర్ణీత టైమ్ స్లైస్ (క్వాంటం) ఇవ్వబడుతుంది. ప్రాసెస్ టైమ్ స్లైస్‌లో పూర్తి కాకపోతే, అది రెడీ క్యూ వెనుకకు తరలించబడుతుంది. ఇది న్యాయమైనది మరియు స్టార్వేషన్‌ను నివారిస్తుంది, కానీ టైమ్ స్లైస్ చాలా చిన్నగా ఉంటే కాంటెక్స్ట్ స్విచింగ్ ఓవర్‌హెడ్ సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది.
- మల్టీలెవల్ క్యూ షెడ్యూలింగ్: రెడీ క్యూ బహుళ క్యూలుగా విభజించబడింది, ప్రతి దానికీ దాని స్వంత షెడ్యూలింగ్ అల్గోరిథం ఉంటుంది. ప్రాసెస్‌లు వాటి లక్షణాల ఆధారంగా (ఉదా., ఇంటరాక్టివ్ వర్సెస్ బ్యాచ్) క్యూలకు కేటాయించబడతాయి.
- మల్టీలెవల్ ఫీడ్‌బ్యాక్ క్యూ షెడ్యూలింగ్: ప్రాసెస్‌లు విభిన్న క్యూల మధ్య కదలగలవు. ఇది షెడ్యూలర్‌కు ప్రాసెస్‌ల ప్రవర్తన ఆధారంగా వాటి ప్రాధాన్యతను డైనమిక్‌గా సర్దుబాటు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.
ఉదాహరణ: వరుసగా 24, 3, మరియు 3 మిల్లీసెకన్ల బర్స్ట్ టైమ్ (ఎగ్జిక్యూషన్ టైమ్) ఉన్న మూడు ప్రాసెస్‌లు P1, P2, మరియు P3 లను పరిగణించండి. అవి P1, P2, P3 క్రమంలో వస్తే, FCFS షెడ్యూలింగ్ వల్ల మొదట P1, తర్వాత P2, ఆ తర్వాత P3 రన్ అవుతాయి. సగటు వెయిటింగ్ టైమ్ (0 + 24 + 27) / 3 = 17 మిల్లీసెకన్లు ఉంటుంది. అయితే, మనం SJF ను ఉపయోగిస్తే, ప్రాసెస్‌లు P2, P3, P1 క్రమంలో ఎగ్జిక్యూట్ చేయబడతాయి, మరియు సగటు వెయిటింగ్ టైమ్ (0 + 3 + 6) / 3 = 3 మిల్లీసెకన్లు ఉంటుంది – ఇది ఒక ముఖ్యమైన మెరుగుదల!
అంతర్-ప్రాసెస్ కమ్యూనికేషన్ (IPC)
అంతర్-ప్రాసెస్ కమ్యూనికేషన్ (IPC) ప్రాసెస్‌లు ఒకదానితో ఒకటి కమ్యూనికేట్ చేసుకోవడానికి మరియు సింక్రొనైజ్ అవ్వడానికి అనుమతిస్తుంది. బహుళ ప్రాసెస్‌లు కలిసి పనిచేసే సంక్లిష్ట అప్లికేషన్‌లను నిర్మించడానికి ఇది అవసరం.
సాధారణ IPC మెకానిజమ్స్:
- షేర్డ్ మెమరీ: ప్రాసెస్‌లు ఒక మెమరీ ప్రాంతాన్ని పంచుకుంటాయి, ఇది వాటికి నేరుగా డేటాను యాక్సెస్ చేయడానికి మరియు సవరించడానికి అనుమతిస్తుంది. రేస్ కండిషన్లను నివారించడానికి జాగ్రత్తగా సింక్రొనైజేషన్ అవసరం.
- మెసేజ్ పాసింగ్: ప్రాసెస్‌లు ఒకదానికొకటి సందేశాలను పంపడం ద్వారా కమ్యూనికేట్ చేస్తాయి. షేర్డ్ మెమరీ కంటే మెరుగైన ఐసోలేషన్‌ను అందిస్తుంది కానీ నెమ్మదిగా ఉండవచ్చు.
- పైపులు: రెండు ప్రాసెస్‌ల మధ్య ఒకే దిశలో కమ్యూనికేషన్ ఛానెల్. సాధారణంగా సంబంధిత ప్రాసెస్‌ల (ఉదా., పేరెంట్ మరియు చైల్డ్) మధ్య కమ్యూనికేషన్ కోసం ఉపయోగిస్తారు.
- నేమ్డ్ పైప్స్ (FIFOs): పైపుల మాదిరిగానే ఉంటాయి కానీ సంబంధం లేని ప్రాసెస్‌ల మధ్య కమ్యూనికేషన్ కోసం ఉపయోగించవచ్చు.
- మెసేజ్ క్యూలు: ప్రాసెస్‌లు ఒక క్యూ నుండి/కు సందేశాలను పంపవచ్చు మరియు స్వీకరించవచ్చు. అసింక్రోనస్ కమ్యూనికేషన్‌ను అందిస్తుంది.
- సాకెట్లు: ఒకే మెషీన్‌పై లేదా నెట్‌వర్క్ అంతటా ప్రాసెస్‌ల మధ్య కమ్యూనికేషన్ కోసం ఒక బహుముఖ మెకానిజం. క్లయింట్-సర్వర్ అప్లికేషన్లు మరియు డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ సిస్టమ్‌ల కోసం ఉపయోగిస్తారు.
- సిగ్నల్స్: ఒక ప్రాసెస్‌కు ఒక ఈవెంట్ గురించి తెలియజేయడానికి (ఉదా., టెర్మినేషన్ రిక్వెస్ట్, ఎర్రర్ కండిషన్) పంపగల సాఫ్ట్‌వేర్ ఇంటరప్ట్.
ఉదాహరణ: ఒక వెబ్ సర్వర్ ఇన్‌కమింగ్ రిక్వెస్ట్‌లను ఏకకాలంలో హ్యాండిల్ చేయడానికి బహుళ ప్రాసెస్‌లను ఉపయోగించవచ్చు. ప్రతి ప్రాసెస్ ఒకే రిక్వెస్ట్‌ను హ్యాండిల్ చేయగలదు, మరియు సర్వర్ యొక్క స్థితి గురించి డేటాను పంచుకోవడానికి ప్రాసెస్‌లు షేర్డ్ మెమరీ లేదా మెసేజ్ పాసింగ్ ఉపయోగించి కమ్యూనికేట్ చేయవచ్చు.
సింక్రొనైజేషన్
బహుళ ప్రాసెస్‌లు షేర్డ్ వనరులను యాక్సెస్ చేసినప్పుడు, డేటా కరప్షన్ మరియు రేస్ కండిషన్లను నివారించడానికి సింక్రొనైజేషన్ నిర్ధారించడం చాలా ముఖ్యం. సింక్రొనైజేషన్ మెకానిజమ్స్ ప్రాసెస్‌ల ఎగ్జిక్యూషన్‌ను సమన్వయం చేయడానికి మరియు షేర్డ్ డేటాను రక్షించడానికి మార్గాలను అందిస్తాయి.
సాధారణ సింక్రొనైజేషన్ పద్ధతులు:
- మ్యూటెక్స్ లాక్స్: కోడ్ యొక్క ఒక క్రిటికల్ సెక్షన్‌ను రక్షించడానికి ఉపయోగించగల బైనరీ సెమాఫోర్. ఒక సమయంలో ఒక ప్రాసెస్ మాత్రమే మ్యూటెక్స్ లాక్‌ను పట్టుకోగలదు.
- సెమాఫోర్లు: పరిమిత సంఖ్యలో వనరులకు ప్రాప్యతను నియంత్రించడానికి ఉపయోగించగల మ్యూటెక్స్ లాక్‌ల యొక్క సాధారణీకరణ.
- మానిటర్లు: షేర్డ్ డేటా మరియు దానిపై చేయగల ఆపరేషన్లను సంగ్రహించే ఒక ఉన్నత-స్థాయి సింక్రొనైజేషన్ నిర్మాణం. వెయిటింగ్ మరియు సిగ్నలింగ్ కోసం మ్యూచువల్ ఎక్స్‌క్లూజన్ మరియు కండిషన్ వేరియబుల్స్‌ను అందిస్తుంది.
- కండిషన్ వేరియబుల్స్: ఒక నిర్దిష్ట పరిస్థితి నిజం కావడానికి ప్రాసెస్‌లు వేచి ఉండటానికి మానిటర్లలో ఉపయోగిస్తారు.
- స్పిన్‌లాక్స్: ఒక ప్రాసెస్ లాక్ అందుబాటులో ఉందో లేదో పదేపదే తనిఖీ చేసే ఒక రకమైన లాక్. చిన్న క్రిటికల్ సెక్షన్‌లకు సమర్థవంతంగా ఉండవచ్చు, కానీ లాక్ ఎక్కువసేపు పట్టుకుంటే CPU సమయం వృధా అవుతుంది.
ఉదాహరణ: బహుళ ప్రాసెస్‌ల ద్వారా ఇంక్రిమెంట్ చేయబడే ఒక షేర్డ్ కౌంటర్‌ను పరిగణించండి. సింక్రొనైజేషన్ లేకుండా, బహుళ ప్రాసెస్‌లు కౌంటర్ విలువను చదివి, దానిని ఇంక్రిమెంట్ చేసి, తిరిగి వ్రాయవచ్చు, ఇది తప్పు ఫలితాలకు దారితీస్తుంది. ఇంక్రిమెంట్ ఆపరేషన్‌ను రక్షించడానికి మ్యూటెక్స్ లాక్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల, ఒకేసారి ఒక ప్రాసెస్ మాత్రమే కౌంటర్‌ను యాక్సెస్ చేయగలదని నిర్ధారిస్తుంది, ఇది రేస్ కండిషన్లను నివారిస్తుంది.
డెడ్‌లాక్
డెడ్‌లాక్ అనేది రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ప్రాసెస్‌లు నిరవధికంగా బ్లాక్ చేయబడినప్పుడు సంభవిస్తుంది, ప్రతి ఒక్కటి మరొకటి పట్టుకున్న వనరు కోసం వేచి ఉంటుంది. ఇది ఒక సిస్టమ్‌ను నిలిపివేయగల తీవ్రమైన సమస్య.
డెడ్‌లాక్ కోసం షరతులు:
డెడ్‌లాక్ సంభవించడానికి నాలుగు షరతులు ఏకకాలంలో నెరవేర్చబడాలి (కాఫ్మాన్ షరతులు):
- మ్యూచువల్ ఎక్స్‌క్లూజన్: కనీసం ఒక వనరు షేర్ చేయలేని మోడ్‌లో ఉండాలి; అంటే, ఒక సమయంలో ఒక ప్రాసెస్ మాత్రమే వనరును ఉపయోగించగలదు.
- హోల్డ్ అండ్ వెయిట్: ఒక ప్రాసెస్ కనీసం ఒక వనరును పట్టుకుని, ప్రస్తుతం ఇతర ప్రాసెస్‌లచే పట్టుకోబడిన అదనపు వనరులను పొందటానికి వేచి ఉండాలి.
- నో ప్రియెంప్షన్: వనరులను ఒక ప్రాసెస్ నుండి బలవంతంగా తీసివేయలేము; ఒక వనరును దానిని పట్టుకున్న ప్రాసెస్ స్వచ్ఛందంగా మాత్రమే విడుదల చేయగలదు.
- సర్క్యులర్ వెయిట్: వేచి ఉన్న ప్రాసెస్‌ల యొక్క ఒక సెట్ {P0, P1, ..., Pn} ఉండాలి, దీనిలో P0 P1 పట్టుకున్న వనరు కోసం, P1 P2 పట్టుకున్న వనరు కోసం, ..., Pn-1 Pn పట్టుకున్న వనరు కోసం, మరియు Pn P0 పట్టుకున్న వనరు కోసం వేచి ఉంటుంది.
డెడ్‌లాక్ హ్యాండ్లింగ్ పద్ధతులు:
డెడ్‌లాక్‌లను నిర్వహించడానికి అనేక విధానాలు ఉన్నాయి:
- డెడ్‌లాక్ నివారణ: కాఫ్మాన్ షరతులలో కనీసం ఒకటి నెరవేరకుండా చూడటం. ఉదాహరణకు, ప్రాసెస్‌లు అన్ని వనరులను ఒకేసారి అభ్యర్థించవలసి రావడం లేదా వనరుల ప్రియెంప్షన్‌ను అనుమతించడం.
- డెడ్‌లాక్ అవాయిడెన్స్: డెడ్‌లాక్ స్థితిలోకి ప్రవేశించకుండా ఉండటానికి వనరుల కేటాయింపు గురించి సమాచారాన్ని ఉపయోగించడం. బ్యాంకర్స్ అల్గోరిథం ఒక సాధారణ ఉదాహరణ.
- డెడ్‌లాక్ డిటెక్షన్ మరియు రికవరీ: డెడ్‌లాక్‌లు సంభవించడానికి అనుమతించి, ఆపై వాటిని గుర్తించి, కోలుకోవడం. రికవరీలో ప్రాసెస్‌లను టెర్మినేట్ చేయడం లేదా వనరులను ప్రియెంప్ట్ చేయడం ఉండవచ్చు.
- డెడ్‌లాక్ ఇగ్నోరెన్స్: సమస్యను విస్మరించి, అది జరగదని ఆశించడం. డెడ్‌లాక్ నివారణ మరియు అవాయిడెన్స్ ఖరీదైనవి కాబట్టి Windows మరియు Linux తో సహా చాలా ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌లు ఈ విధానాన్ని తీసుకుంటాయి.
ఉదాహరణ: రెండు ప్రాసెస్‌లు, P1 మరియు P2, మరియు రెండు వనరులు, R1 మరియు R2 లను పరిగణించండి. P1 R1 ను పట్టుకుని R2 కోసం వేచి ఉంది, అయితే P2 R2 ను పట్టుకుని R1 కోసం వేచి ఉంది. ఇది ఒక సర్క్యులర్ వెయిట్‌ను సృష్టిస్తుంది, ఇది డెడ్‌లాక్‌కు దారితీస్తుంది. ఈ డెడ్‌లాక్‌ను నివారించడానికి ఒక మార్గం, ఎగ్జిక్యూషన్ ప్రారంభించే ముందు ప్రాసెస్‌లు అన్ని వనరులను ఒకేసారి అభ్యర్థించవలసి ఉంటుంది.
వాస్తవ-ప్రపంచ ఉదాహరణలు
ప్రపంచవ్యాప్తంగా వివిధ ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌లలో ప్రాసెస్ మేనేజ్‌మెంట్ భావనలు ఉపయోగించబడుతున్నాయి:
- Linux: కంప్లీట్లీ ఫెయిర్ షెడ్యూలర్ (CFS) అనే ఒక అధునాతన షెడ్యూలింగ్ అల్గోరిథంను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది అన్ని ప్రాసెస్‌లకు న్యాయమైన CPU కేటాయింపును అందించాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది.
- Windows: బహుళ ప్రాధాన్యత స్థాయిలతో కూడిన ప్రాధాన్యత-ఆధారిత షెడ్యూలింగ్ అల్గోరిథంను ఉపయోగిస్తుంది.
- macOS: ప్రాధాన్యత-ఆధారిత షెడ్యూలింగ్‌ను టైమ్-స్లైసింగ్‌తో కలిపే ఒక హైబ్రిడ్ విధానాన్ని ఉపయోగిస్తుంది.
- Android: Linux కెర్నల్‌పై నిర్మించబడింది, ఇది మొబైల్ పరికరాల కోసం ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన, ఇలాంటి ప్రాసెస్ మేనేజ్‌మెంట్ పద్ధతులను ఉపయోగిస్తుంది.
- రియల్-టైమ్ ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్స్ (RTOS): ఎంబెడెడ్ సిస్టమ్స్ మరియు క్లిష్టమైన అప్లికేషన్‌లలో ఉపయోగించబడతాయి, ఇవి తరచుగా పనుల సకాలంలో ఎగ్జిక్యూషన్‌కు హామీ ఇచ్చే ప్రత్యేక షెడ్యూలింగ్ అల్గోరిథంలను ఉపయోగిస్తాయి. ఉదాహరణలు VxWorks మరియు FreeRTOS.
ముగింపు
ప్రాసెస్ మేనేజ్‌మెంట్ అనేది ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌ల యొక్క ఒక క్లిష్టమైన అంశం, ఇది మల్టీటాస్కింగ్, వనరుల భాగస్వామ్యం, మరియు సమర్థవంతమైన సిస్టమ్ వినియోగాన్ని సాధ్యం చేస్తుంది. ఈ గైడ్‌లో చర్చించిన భావనలను అర్థం చేసుకోవడం ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌లతో పనిచేసే, అప్లికేషన్‌లను అభివృద్ధి చేసే, లేదా సిస్టమ్‌లను నిర్వహించే ఎవరికైనా అవసరం. ప్రాసెస్ స్థితులు, షెడ్యూలింగ్ అల్గోరిథంలు, అంతర్-ప్రాసెస్ కమ్యూనికేషన్, మరియు డెడ్‌లాక్ హ్యాండ్లింగ్‌లో నైపుణ్యం సాధించడం ద్వారా, మీరు మరింత దృఢమైన, సమర్థవంతమైన, మరియు నమ్మకమైన సాఫ్ట్‌వేర్ సిస్టమ్‌లను నిర్మించవచ్చు. విభిన్న విధానాల మధ్య ఉన్న లాభనష్టాలను పరిగణలోకి తీసుకోవడం మరియు మీ నిర్దిష్ట అవసరాలకు ఉత్తమంగా సరిపోయే పద్ధతులను ఎంచుకోవడం గుర్తుంచుకోండి.
మరింత తెలుసుకోవడానికి
ప్రాసెస్ మేనేజ్‌మెంట్ పై మీ అవగాహనను మరింతగా పెంచుకోవడానికి, ఈ క్రింది వనరులను అన్వేషించడాన్ని పరిగణించండి:
- Operating System Concepts by Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, and Greg Gagne
- Modern Operating Systems by Andrew S. Tanenbaum
- Coursera, edX, మరియు Udacity వంటి ప్లాట్‌ఫారమ్‌ల నుండి ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌లపై ఆన్‌లైన్ కోర్సులు మరియు ట్యుటోరియల్స్.
- మీరు ఎంచుకున్న ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ యొక్క డాక్యుమెంటేషన్ (ఉదా., Linux మ్యాన్ పేజీలు, Windows API డాక్యుమెంటేషన్).