it's wednesday my dudes

Betriebssysteme.md

@@ -78,9 +78,124 @@ Wie - mit welchen speziellen weiteren Eigenschaften sollen die funktionalen Eige
   - in Fahrzeugen, Kaffeemaschinen, Telefonen...
   - z.T. Spezialaufgaben
 
-# Grundbegriffe 
+## Grundbegriffe 
 - Wo sind Betriebssysteme zu finden?
 - Welches Spektrum decken sie ab?
 - Welche Arten von Betriebssystemen gibt es?
 - Welche funktionalen und nichtfunktionalen Eigenschaften spielen dabei eine Rolle?
 
+# Prozessormanagement: Prozesse und Threads
+## Grundsätzliches
+1. Computer bearbeiten Aufgaben in wohldefinierten Arbeitsabläufen (beschrieben durch Programme/Algorithmen)
+2. bei abarbeitung von Programmen entstehen oft Wartesituationen
+3. Wartezeiten sind ~ relativ zur Prozessorgeschwindigkeit ~ gigantisch (1 Sek ~ 10 Milliarden Prozessorzyklen)
+4. statt zu warten, lässt sich besseres tun (parallele Ausführung mehrerer Aufgaben)
+5. Parallelität geht nicht immer (vorraussetzung Nebenläufigkeit)
+
+Begriffe
+1. Aktivitäten heißen nebenläufig, wenn zwischen ihnen keine kausalen abhängigkeiten bestehen
+2. Aktivitäten heißen parallel, wenn sie zeitlich überlappend druchgeführt werden
+
+
+> Definition Prozess: Ein Prozess ist eine Abstraktion zur vollständigen Beschreibung einer sequenziell ablaufenden Aktivität
+
+parallele Aktivitäten werden repräsentiert durch parallele Prozesse
+
+> Prozess = betriebssystem-Abstraktion zur Ausführung von programmen
+
+> Prozessmodelle: definieren konkrete Prozesseigenschaften
+
+> Prozessmanagement: Komponente eines Betriebssystems, die Prozessmodell dieses Betriebssystems implementiert
+
+> Aufgabe: präzise Definition der Betriebssystem-Abstraktion "Prozess"
+(definiert durch Semantik und nichtfunktionale Eigenschaften; implementiert durch Datenstrukturen/Algorithmen)
+
+> Prozesserzeugung: Erzeugen einer Programmablaufumgebung
+
+## Prozesserzeugung
+### Was geschieht bei der Prozesserzeugung
+1. Prüfen notwendiger Vorraussetzungen (Rechte, Ressoucenverfügbarkeit,...)
+2. Namensvergabe und "Stammbaumpflege"
+3. Allokation von Ressourcen (Arbeitsspeicher, Prozessorzeit)
+4. Anlegen von Managementstrukturen (belegte Ressourcen, Laufzetmanagement)
+
+### Prozesserzeugung: notwenige Vorraussetzungen
+1. Rechte: zur Prozesserzeugung und Ressourcenallokation (Kontingente)
+2. Ressourcenverfügbarkeit (Arbeitsspeicher, Rechenzeit, Kommunikation)
+3. Sicherheit (Authentizität und Integrität des auszuführenden Programms)
+4. bei Echtzeitbetriebssystem
+    - Erfüllung von Ressourcenanforderung
+    - Einhaltung gegebener Garantien
+5. Fairness (Quoten)
+6. robustheit/Überlastvermeidung (Lastsituation)
+
+### Prozesserzeugung: Namensvergabe
+Identifikation ist positive ganze Zahl durch Vergabe Algorithmus. Kann nach Terminierung eines Prozesses erneut vergeben werden
+- eindeutig: zu einem Zeitpunkt bzgl aller existierenden Prozesse
+- nicht unbedingt eindeutig: für zeitlich nicht überlappende Prozesse
+- erst recht nicht eindeutig: über Systemgrenze hinweg
+
+### Prozesserzeugung: Stammbaumpflege
+Abstammungsbeziehung: definieren Eltern/Kind Hierarchie
+1. Prozess erzeugt weitere Prozesse: Kinder
+2. diese wiederum erzeugen weitere Prozesse usw
+-> baumartige Abstammungshierarchie
+Nutzung: Rechte und Verantwortlichkeiten
+
+Verwaiste Prozesse -> Adoption (durch Urprozess)
+
+### Prozesserzeugung: Allokation (Zuordnung) von Ressourcen
+1. Arbeitsspeicher
+   1. Größe: Wie viel Arbeitsspeicher benötigt der Prozess?
+   2. Zeitpunkt: zu welchem Zeitpunkt? Echtzeiteigenschaften (Planbarkeit) oder Performanz (proaktivität)?
+   3. Isolation: wie ist er geschützt? (Robustheit, Sicherheit, Korrektheit)
+2. Prozessorzeit
+   1. in Prozessmodellen echtzeitfähiger Systeme: Größe und Zeitpunkt
+   2. in Prozessmodellen ohne diese Eigenschaften: dynamisches ad-hoc-Scheduling
+
+für richtige Initialisierung: präzise Formatvereinbarung zwischen
+- Linker (Programmdatei-Produzent)
+- Prozessmanagement des BS (Programmdatei Nutzer)
+
+1. das a.out-Format (veraltet; ursprünglich Unix Format)
+2. das Mach Object File Format (Mach-O; heutiger Standard für OS X, iOS)
+3. das Executable and Link(age/able) Format (ELF; heutiger Linux standard)
+
+### Prozesserzeugung: Management Datenstrukturen
+Buchführung über sämtliche zum management notwendigen Informationen
+- Prozessidentifikation
+- Rechtemanagement
+- Speichermanagement
+- Prozessormanagement
+- Kommunikationsmanagement
+
+a. Prozessdeskriptor (process control block ~ PCB)
+b. Prozessdeskriptortabelle: Deskriptioren sämtlicher Prozesse
+
+| Prozessormanagement | |
+| Identifikation | eindeutige Prozessbezeichnung; einordnung in Abstammungshierarchie |
+| Scheduling | Informationen für Schedulingalgorithmen |
+| Prozessorkontext | gesichert bei Verdrängung des Prozesses, restauriert bei Reaktivierung |
+| Ereignismanagement | what if... |
+| Accounting (Kontoführung) | zur Prioritätsbestimmung, Statisik, kostenberechnung |
+| Virtueller Adressraum | Beschreibung des Speicherlayouts | 
+| Kernel Stack | Prozedurmanagement innerhalb des BS | 
+| Rechtemanagement | |
+| Allgemeines Ressourcenmanagement | Filedeskriptoren, Socketdeskriptoren,... |
+
+### Aktionen des Prozessmanagements
+- Prüfen notweniger Vorraussetzungen
+- Namensvergabe und Stammbaum
+- Allokation von Ressourcen
+- Anlegen von Managementdatenstrukturen (Prozessdeskriptor)
+
+### Prozessterminierung
+durch
+- Aufgabe erledigt
+- Fehler aufgetreten
+- durch Nutzer/Eigentümer geschlossen
+- ...
+
+1. Freigabe der Ressourcen
+2. Benachrichtigung der "Eltern"
+3. Adoption der "Kinder"