Escalonador

Trabalho implementado como requisito da disciplina Sistemas Operacionais pelos alunos:

• Aurora Li Min de Freitas Wang (13/0006408)
• Eduardo Scartezini Correia Carvalho (14/0137084)

Dependências

Esse código depende da biblioteca padrão e do compilador "gcc" para a versão 11 (ou superior) da linguagem C++.

Além disso, assume-se que o ambiente de execução é Unix-like e contém um diretório temporário /tmp. Isso porque, apesar do código não usar arquivos para comunicação entre processos, é usado um padrão que salva o pid de um deamon em um arquivo /tmp/<deamon>.pid.

Para compilar

Opção geral

Na raiz do diretório principal, execute:

$ make

Opção debug

Na raiz do diretório principal, execute:

$ make debug

Ressalta-se que essa opção adiciona informações de debug, tais como prints durante a execução dos processos.

Para limpar

Na raiz do diretório principal, execute:

$ make clean

Para executar

Escalonador

Na raiz do diretório principal, execute:

$ ./escalonador &

Solicita execução

Na raiz do diretório principal, execute:

$ ./solicita_execucao <hora:min> <copias> <prioridade> <nome arq exec>

O número de cópias deve ser maior que zero, a prioridade entre 1 e 3 e o executavel deve existir.

O retorno esperado é uma tabela de postergados com uma única entrada, que contém as informações da execução postergada solicitada (incluindo o seu id).

Observa-se que o nome arq exec pode ser o caminho/nome de qualquer arquivo executável. Mas, para fins de exemplo, pode-se usar o executável hello_world

Remove postergado

Na raiz do diretório principal, execute:

$ ./remove_postergado <id job>

Lista postergados

Na raiz do diretório principal, execute:

$ ./lista_postergados

O retorno esperado é uma tabela de postergados com todos os processos que ainda estão esperando execução.

Shutdown postergados

Na raiz do diretório principal, execute:

$ ./shutdown_postergado

O retorno esperado são 3 tabelas:

1. Tabela de execuções postergadas, com os processos que nunca começaram a execução;
2. Tabela de jobs que começaram a executar e que foram interrompidos pelo shutdown antes de acabarem;
3. Tabela de jobs que executaram e terminaram sua execução normalmente.

Especificação detalhada da implementação:

Os arquivos contendo o código do projeto estão organizados em dois diretórios: headers/ e src/. Para a comunicação entre processos, os mecanismos utilizados foram:

• Sinais: Para a notificação de eventos entre processos;
• Caixa de mensagens: Uma única caixa de mensagens foi compartilhada entre todos os processos, para que eles comunicassem mensagens entre si.

headers/common.h:

Inclui bibliotecas, macros, enums e estruturas de dados comuns a múltiplos arquivos fonte do projeto.

Bibliotecas

As bibliotecas incluidas por esse "header" são em sua maioria bibliotecas de IPC, tratamento de stream e string, dentre outras bibliotecas padrões.

Macros

A diretiva #define foi utilizada para definir macros contendo informações compartilhadas por mais de um código fonte, tais como valores relacionados a caixa de mensagem, strings/comandos para formatação de output, dentre outros.

Enums

• color: ID do scape code da cor a ser printada no terminal;
• msg_type: Tipo da mensagem sendo trocada pela caixa de mensagens (Para permitir só uma caixa de mensagens, mas múltiplas vias de comunicação separadas)

Structs

• job: Contém a abstração de um job e outras informações úteis para a execução do algoritmo de escalonamento;
• bufferTuple: Abstrai o buffer da mensagem a ser mandado quando a via de comunicação da caixa de mensagens estiver trocando informações a respeito da tupla de informações sobre a execução de um postergado;
• bufferMap: Abstrai o buffer da mensagem a ser mandado quando a via de comunicação da caixa de mensagens estiver trocando informações a respeito do mapa contendo a listagem dos postergados;
• bufferJob: Abstrai o buffer da mensagem a ser mandado quando a via de comunicação da caixa de mensagens estiver trocando informações a respeito de um job (Utiliza struct job para o conteúdo da mensage);

src/escalonador.cpp

Implementa a primeira parte da lógica do escalonador, tendo assim as seguintes responsabilidades:

• Criar a caixa de mensagens a ser utilizada por todas as trocas de mensagens entre processos;
• Fazer um fork e mandar o executavel do escalona_jobs executar;
• Em loop, esperar uma mensagem chegar informando sobre uma execução postergada;
• Para cada execução postergada que chegar, fazer um fork para cuidar dessa execução;
• O fork que cuida de uma execução deve parsear as informações da execução, esperar o tempo de postergação, para então mandar para o processo do escalona_jobs via caixa de mensagens uma tupla para cada cópia da execução a ser feita;
• O processo pai é responsável também por tratar alguns sinais recebidos, de modo a dar "wait" em seus filhos mortos, morrer graciosamente quando necessário e mandar por mensagem a lista de postergados quando assim sinalizado.

src/escalona_jobs.cpp

Implementa a segunda parte da lógica do escalonador, tendo assim as seguintes responsabilidades:

• Abrir a caixa de mensagens;
• Em loop, esperar uma mensagem chegar informando sobre job(s) a ser(em) executado(s);
• Incluir cada job que chega em alguma das filas de execução de acordo com sua prioridade;
• Executar um por vez o job com maior prioridade, durante 5 segundos (tal mecanismo é implementado com alarme);
• Mudar prioridades dinâmicamente conforme a execução;
• O processo pai é responsável também por tratar alguns sinais recebidos, de modo a dar "wait" em seus filhos mortos, morrer graciosamente quando necessário e mandar por mensagem a lista de jobs que estavam executando e que foram finalizados quando assim sinalizado.

src/hello_world.cpp

Implementação que dura por volta de 30 segundos e faz prints de 1 em 1 segundo quando executando (serve de exemplo como executavel a passar para o escalonador executar).

src/lista_postergados.cpp

Responsável pelas seguintes implementações:

• Abrir a caixa de mensagens;
• Mandar um sinal para o processo do escalonador pedindo a lista de postergados;
• Esperar para receber essa lista pela caixa de mensagens;
• Imprimir a lista de postergados.

src/remove_postergado.cpp

Responsável pelas seguintes implementações:

• Conferir se recebeu como argumento o id do postergado a ser removido;
• Manda um sinal SIGTERM para o processo que está cuidando desse postergado (na implementação o id do postergado é o mesmo do pid do processo).

src/shutdown_postergado.cpp

Responsável pelas seguintes implementações:

• Abrir a caixa de mensagens
• Sinalizar ambos os processos principais do escalonador (escalonador e escalona_jobs) do shutdown;
• Receber via caixa de mensagens a lista de postergados cancelados e printar;
• Receber via caixa de mensagens os jobs que foram forçados a pararem de executar devido o shutdown e printar;
• Receber via caixa de mensagens os jobs que já haviam executado e finalizado a execução e printar.

src/solicita_execucao.cpp:

Responsável pelas seguintes implementações:

• Conferir se os argumentos esperado com informações sobre a execução postergada foram passados;
• Abrir a caixa de mensagens;
• Mandar pela caixa de mensagens as informações da execução postergada;
• Esperar confirmação de recebimento também pela caixa de mensagens, contendo o id da execução;
• Printar as informações da execução postergada, incluindo o id