Tài liệu Giáo trình hệ điều hành

CHƯƠNG 1. 1.0. MỞ ĐẦU Những quan niệm về hệ điều hành (operating system) Một hệ điều hành là phần mềm chứa đựng tất cả các chương trình cần thiết để điều hành máy tính thực hiện các ứng dụng khác nhau. Nếu một người sử dụng máy tính chỉ để xử lý text, anh ta sẽ mong rằng, máy tính chứa đựng tất cả các chức năng của ứng dụng xử lý text. Các phần mềm của hệ điều hành được dùng trên thị trường là những phần mềm đã được chuẩn hoá. Tất cả đều có chung những chức năng là kết nối giữa phần cứng của máy tính ( như bộ vi xử lý, bộ nhớ và thiết bị xuất nhập) và các phần mềm ứng dụng ( như các files, các chương trình của người sử dụng…). Ta định nghĩa cô động: Hệ điều hành là tổng hợp các chương trình được sử dụng là phương tiện điều hành để quản lý và điều khiển. Định nghiax này không đòi hỏi sự đa năng và hoàn mỹ mà nó thực nghiệm một cách uyển chuyển để mô phỏng trạng thái tức thời của một khái niệm có thể thay đổi. Sự khác nhau của định nghĩa thứ nhất là ở chỗ, những chương trình dịch vụ ( như biên dịch và kết nối) được gắn vào hệ điều hành, nhưng nó lại được tách rời trong định nghĩa thứ hai. Sau đây, chúng ta sẽ chấp nhận một quan điểm trung hoà: Hệ điều hành là phần mềm có ứng dụng độc lập và cần thiết để điều hành một máy tính. Tuy nhiên, sự cắt nghĩa khái niệm ứng dụng độc lập và cần thiết là chủ quan và do đó điều tất nhiên là phải dẫn tới những lý thuyết mới 1.1 Các lớp của hệ điều hành Không có một hệ điều hành nào mà không cần tới một sự trợ giúp phù hợp với các yêu cầu của những chương trình ứng dụng. Sự trợ giúp này phụ thuộc vào cấu hình được người sử dụng (NSD) định nghĩa và biến đổi trong quá trình công tác. Nếu trước đây việc quản lý bộ vi xử lý, bộ nhớ và việc xuất nhập thuộc hệ điều hành, thì ngày nay một giao diện người sử dụng được đòi hỏi với các thành phần và độ lớn lớp khác nhau cũng như các chức năng của mạng máy tính. Đặc trưng của một hệ thống máy tính hoạt động độc lập với các phần mềm hiện hữu là cần tới một sự trợ giúp hữu hiệu tương ứng của hệ điều hành (HĐH). Hình 1.1 mô tả những quan hệ của các phần mềm và máy tính. NSD Chương trình NSD HĐH Phần cứng máy tính Hình 1.1.Những quan hệ tương đối của các thành phần. Điều đó được chỉ ra một cách chặt chẽ hơn trong hình 1.2 dưới đây với mô hình hệ thống các lớp. Lớp a Lớp b Lớp c Lớp d User1 User 2 User 3 Compiler Editor Các ứng dụng… Dịch vụ hệ điều hành Phần cứng Hình 1.2. Mô hình các lớp 1.2 Các giao diện và máy ảo Ở trên chúng ta đã nói tới mô hình của các lớp. Sự tương đối của việc lớp này ( thí dụ lớp a) ứng dụng lớp kia ( thí dụ lớp b) chỉ ra rằng, lớp b đã dịch vụ lớp a. Đó là trường hợp ở việc sử dụng một procedure dưới lớp b trong một chương trình của lớp a. Nếu chúng ta xuất phát từ đó, rằng tất cả các khả năng dịch vụ được yêu cầu theo một thứ tự xác định, do đó những yêu cầu của người sử dụng đới với các chương trình tiện ích hay các yêu cầu của các chương trình tiện ích đối với các hệ điều hành hoặc các yêu cầu của hệ điều hành đới với phần cứng thì được diễn biến theo trục thời gian… Và những yêu cầu đó được sắp xếp liền kề nhau. Mỗi một lớp không chỉ tạo thành một đơn vị phần mềm như hình 1.2, mà chúng còn được sắp xếp một cách tuần tự cạnh nhau. Những chức năng dịch vụ của một lớp ( các procedure, các dữ liệu và các giao thức tiện dụng của chúng) được người ta tập hợp trong một giao diện. Chương trình mà nó mang lại những khả năng dịch vụ được tập hợp thành một dãy các lệnh, mà những dịch vụ này được sử dụng như những khả năng riêng. Lớp dưới cùng được tạo bởi phần cứng của máy tính. Vì các chức năng của chúng được điều chỉnh qua các giao diện, do đó người ta coi chúng như một máy. Tuy nhiên, máy này không tự làm việc được, nó không phải là máy thực và do đó người ta gọi là máy ảo. Chức năng của các máy ảo tổng thể được tạo bởi sự cộng tác của các máy ảo riêng lẻ. Cho đến nay chúng ta đã có sự phân biệt giữa máy vật lý và máy ảo. Bây giờ có thêm loại thứ 3: máy logic. Một số người cho máy logic là máy ảo, số người khác tách biệt chúng thành máy vật lý và máy ảo. Một ổ đĩa ảo được mô hình hoá một trường của các khối bộ nhớ mà nó xem đồng nghĩa với một số khối tuần tự. Ngược lại, ổ đĩa logic được mô tả một cái gì cụ thể hơn, nó được hiểu là ổ đĩa cứng với nhiều điểm khác biệt như thời gian trễ và sự ưu tiên khi vận chuyển dữ liệu ( data). Hình 1.3 chỉ ra điều đó Với ý tưởng đó, người ta đưa ra khái niệm quản lý các khối bộ nhớ, trong đó chỗ nhớ của các ổ đĩa cứng được quản lý một cách thống nhất mà không cần phải quan tâm tới giao diện của các ổ đĩa ảo. Máy ảo (Virtual Machine) Máy logic 1 Máy logic 2 Drive 1 Drive 2 Máy vật lý 1 Máy vật lý 2 Hình 1.3. Minh hoạ máy vật lý, máy logic và máy ảo Trong kiểu kết hợp thứ 3, ở việc khảo sát một máy logic cụ thể thì độ chính xác đầy đủ của ổ đĩa cứng ( thanh ghi trạng thái, thông tin lỗi, địa chỉ buffer đọc viết) phải rõ ràng. Việc quản lý thông tin và việc che phủ của lớp liền kề phía trên ( của việc quản lý máy logic) cần tới bộ kích tạo chuyên dụng (specify- driver). Trong trường hợp này, ý nghĩa của các định nghĩa sẽ là:  Máy ảo = máy logic + Bộ kích tạo quản lý (Manager-driver)  Máy logic = Máy vật lý + Bộ kích tạo phần cứng (Hardware - driver) Cả 3 loại máy tạo nên 3 lớp được trình bày như hình 1.3 1.3 Kiến trúc hệ điều hành Để điều hành những ứng dụng độc lập của máy tính, hệ điều hành ( operating system) chứa đựng những phần mềm sau:  Các chương trình dịch vụ và các công cụ: các chương trình tiện dụng như Editor…  Các chương trình dịch: thông dịch ( interpreter), biên dịch (compiler), chuyển đổi ( translator)…  Giao diện người sử dụng: hệ thống giao tiếp text và độ họa với người sử dụng… Vì một hệ điều hành đầy đủ phải bao gồm hàng trăm MegaByte, do đó với dùng lượng này thì những chức năng ứng dụng thông thường được nạp để làm nhân của hệ điều hành ( operating system kernel) ở trong bộ nhớ chính. Hình 1.4 mô tả việc nạp nhân hệ điều hành trong từng lớp của hệ thống máy tính. Đó là các phần mềm để quản lý thiết bị, bộ nhớ và bộ vi xử lý, đồng thời cả những phần mềm quan trọng để quản lý mạng. NSD (User 1) NSD (User 2) GIAO DIỆN NSD (User Interface) Các ứng dụng Các dịch vụ Các công cụ Nhân hệ điều hành (Operating System Kernel) Phần cứng (Hardware) Hình 1.4. Cấu trúc khái quát các phần mềm của máy tính 1.3.1Gọi hệ thống (system- call) Các dịch vụ của nhân được yêu cầu qua việc gọi hệ điều hành và được dẫn tới như gọi các procedure bình thường theo một khuôn khổ nhất định. Vì việc nạp nhân hệ điều hành ở bộ nhớ chính có thể thay đổi, do đó các chương trình tiện dụng luôn luôn được kết nối một cách mới mẻ. Ở hầu hết các nhân hệ điều hành có một cơ cấu gọi đặc biệt để đáp ứng khả năng dịch vụ mà không biết địa chỉ chính xác của procedure. Cơ chế gọi này bao gồm bộ nhớ các tham số ở trên ngăn xếp (stack) và khởi động một tín hiệu phần cứng hay bắt đầu một ngắt phần mềm (softwareinterrupt). Như vậy, tại một ngắt phần cứng, bộ vi xử lý lưu trữ trạng thái và địa chỉ lệnh ( instructionadress) ở ngăn xếp, đón nhận trạng thái và địa chỉ của lệnh kế sau đó ở bộ nhớ chính và tiếp tục thực hiện các lệnh ở địa chỉ này. Ở việc tự khởi động của hệ thống máy tính thì địa chỉ đưa vào của nhân hệ điều hành được mô tả trên không gian bộ nhớ ngắt, do đó chương ứng dụng tìm thấy dấu đợi lệnh ( prompt) hệ điều hành. Hình 1.5 chỉ ra quá trình gọi hệ thống như vậy. CÁC LỆNH của program GỌI HỆ THỐNG CÁC LỆNH của program NGẮT TRỞ LẠI TỪ NGẮT DỊCH VỤ CỦA NHÂN HỆ ĐIỀU HÀNH Hình 1.5. Vòng lệnh của việc gọi hệ thống Sau khi gọi hệ thống thì lệnh kế tiếp không thực hiện đồng thời mà vòng lệnh ở địa chỉ nhớ này ngừng đột ngột, do đó ngắt phần mềm được biểu thị là cửa bẩy (trap door). Việc chuyển đổi chương trình người sử dụng tới một hệ điều hành được tiến hành bất kì khi nào nhằm mở rộng mọi khả năng truy cập mã một cách hữu hiệu. Nếu phần lớn các máy tính được bảo vệ trước sự chuyển đổi chương trình người sử dụng thì do đó tất cả các thiết bị bảo vệ được ngắt ra để không cản trở nhân hệ điều hành. Ở việc rút khỏi, nhân hệ điều hành được đóng trở lại một cách tự động mà không cần người sử dụng biết điều hành xảy ra hầu hết qua bộ vi xử lý và không cần người sử dụng thực hiện bằng tay. Những bộ vi xử lý như thế còn chế ngự những mức độ bảo vệ kế tiếp, tuy nhiên nó nâng cao chi phí phần cứng trên vi mạch (chip). Để khắc phục các lỗi trong khối dấu phẩy trôi ( Floating Point Unit: FPU) thì ngắt phần mềm được sử dụng. Việc khắc phục lỗi này không chứa đựng trong hệ điều hành mà nó phó mặc cho chương trình ứng dụng hay chương trình ngoại vi. 1.3.2.Thí dụ về Unix Trong hệ điều hành Unix truyền thống, ở giao diện người sử dụng có một bộ thông dịch lệnh mà người ta gọi là vỏ ( shell). Từ đó, tất cả các chương trình người sử dụng cũng như các chương trình hệ thống của hệ điều hành được khởi động. Sự trao đổi thông tin giữa những người sử dụng và hệ điều hành xảy ra qua các kênh xuất nhập. Trường hợp đơn giản, đó là việc nhập các ký tự qua bàn phím và việc xuất qua thiết bị đầu cuối. Sơ đồ sơ lược được chỉ ra trên hình 1.6 Vỏ NSD1 (User shell 1) Vỏ NSD2 (User shell 2) Chương trình NSD Chương trình hệ thống 1 Chương trình hệ thống 2 … -------------------------------------------------------------------------------------------------trạng thái NSD trạng thái nhân Giao diện kiểm tra và phân bổ chức năng quản lý bộ nhớ Dãy xuất / nhập phô bày TTY máy in Hệ thống file mouse tiến trình đĩa mạng mềm quản lý Phần cứng Hình 1.6.Các lớp của hệ điều hành Unix Cho đến nay, Unix vẫn là một hệ điều hành có nhiều thế mạnh khác nhau. Bởi lẽ, nó không chỉ là một hệ điều hành trợ giúp đồng thời nhiều người sử dụng, mà còn có thể thực hiện đồng thời nhiều chương trình. Nhờ việc thực thi vượt trội với ngôn ngữ lập trình bậc cao C thì nó có thể truy cập một cách dễ dàng và nhanh chóng tới một phần cứng khác. Ở một bộ biên dịch C cũ, người ta muốn thay đổi bộ tạo mã ( Codegenerator) với câu lệnh mới thì công việc chính phải làm là, phải mô tả lại các chương trình của hệ điều hành cũng như của nhân bằng ngôn ngữ C và sau khi biên dịch, chúng có thể chạy như một máy tính mới. Tuy nhiên, ở việc chuyển đổi như thế cũng còn vài vấn đề cần phải được hoàn hảo. Các phiên bản đầu tiên của Unix thì phụ thuộc rất nhiều vào phần cứng, trước hết nó phụ thuộc vào bề rộng từ (word- width) của CPU. Trong các phiên bản sau này ( Berkeley Unix cũng như Systems IV và V) đã được tu chỉnh và sửa chữa nhiều. Cho đến nay công việc chuyển đổi không phải không còn vấn đề. Từ sự thực thi này tới sự thực thi khác đều có cấu trúc cơ sở khác biệt của Unix. Do đó loại và số lượng của gọi hệ thống là đa dạng. Việc chuyển đổi chương trình người sử dụng giữa các phiên bản khác nhau thực ra đã được giảm thiểu. Để có sự trợ giúp, thì những tổ chức khác nhau đã được thành lập. Nỗi bậc nhất là nhóm X/Open ( tại bắc Mỹ và Châu Âu). Một hiệp định của các công ty và trường đại học đã đưa ra một vài chuẩn khác nhau. Một trong các chuẩn đầu tiên đó là hệ thống chuyển đổi POSIX ( Portable Operating System Interface based on Unix) của Unix, mà nó được định nghĩa là một lượng các dịch vụ có thể sử dụng khác nhau. Tất nhiên chúng chỉ là những dịch vụ, chứ không được định nghĩa trực tiếp là gọi hệ thống. Điều thú vị là, biểu trưng Unix phù hợp với một giao diện bắt buộc chứ không phải là mọt sự thực thi. Điều đó có ý nghĩa rằng, Unix thực chất là một cơ cấu hệ điều hành ảo chứ không phải thực thi. 1.3.3 Thí dụ về Windows NT Hệ điều hành Windows NT của hảng Microsoft là một hệ thống tương đối hiện đại, nó được phát triển dưới sự lảnh đạo của David Cutler vào năm 1988. Một dự án để sản xuất một hệ điều hành chuyên dụng được Microsoft lần đầu tiên thực nghiệm, nó bao gồm các ý tưởng sau đây: 1. Một hệ điều hành phải bao hàm các chuẩn hiện hữu (MS- DOS, 16 bitWindows, Unix và OS/2) và được thị trường chấp nhận một cách rộng rãi. 2. Nó phải chắc chắn và bền vững. Nghĩa là các chương trình vừa tương hổ nhau vừa không làm tổn hại hệ điều hành, các lỗi xuất hiện chỉ có hậu quả giới hạn. 3. Nó phải được truy cập một cách dễ dàng trên những phần cứng có phiên bản thấp. 4. Nó không được che phủ tất cả, mà nó phải đáp ứng một cách dễ dàng các yêu cầu chuyển đổi. 5. Điều quan trọng: nó phải là một hệ điều hành mạnh. Nếu quan sát những dự kiến này, người ta thấy, đó là những điều nan giải. Những yêu cầu đồng thời ( như tương thích, bền vững, tiện lợi và mạnh) thì đối lập với chính nó, vì MS-DOS thì tuyệt đối không bền vững, không mạnh và hoàn toàn không tương thích với Unix. Tuy nhiên, tác giả vẫn đạt được mục đích, vì anh ta đã sử dụng kinh nghiệm của các hệ điều hành khác và đã biến điệu một cách mạnh mẽ. Việc phân lớp và những quan hệ gọi của nhân ở bản phác thảo gốc được trình bày trên hình 1.7. Nhân của hệ điều hành này mang tên Windows NT Executive, nó là phần dưới của khối chuyển đổi trạng thái người sử dụng và trạng thái hệ điều hành. Để giải quyết vấn đề thiết kế, dưới đây ba tiêu chí quan trọng của hệ điều hành được nói tới.  Tính tương thích ( compatible) Đó là khả năng đặc biệt của một hệ điều hành mà ta có thể truy cập được vào một hệ điều hành riêng lẻ. Với tư cách là cơ cấu hệ điều hành ảo, nó được chứa đựng trong khả năng dịch vụ của Windows NT Executive ( tức là gọi hệ thống được biểu thị bằng mũi tên vẽ đậm trên hình 1.7). Việc xuất nhập định hướng ký tự được dẫn ra bởi dịch vụ của Win32. Những dịch vụ của hệ thống con (subsystem) được yêu cầu qua các thông tin ( gọi các local procedure, xem mũi tên vẽ nhạt trên hình 1.7) của các chương trình người sử dụng hay của khách hàng. Nếu là server, chúng cũng có quan hệ client/server.  Độ bền vững ( strengthen) Nó đạt được nhờ sự phân chia chặt chẽ của các chương trình với nhau và nhờ việc luôn luôn giữ vững các quá trình ngoại vi (cơ cấu DOS ảo) đối với các chương trình chạy trên MS-DOS hay trên Windows. Các chức năng này là đồng đều, nhưng việc truy cập(số liệu) trực tiếp được tách ra trên phần cứng, do vậy với các chức năng này thì các chương trình cũ có thể chạy được. Những biện pháp phụ như một hệ thống files có độ chính xác lỗi và những cơ cấu bảo vệ chuyên dụng để kiểm tra sự chọn files, mạng và chương trình đã trợ giúp cho mục đích này.  Độ thuận tiện (commodity) Đó là khả năng có thể bảo quản và mở rộng, qua đó, một hệ điều hành được viết bằng ngôn ngữ C, có thể trao đổi mạnh và được phân lớp ngay từ đầu. Với lớp HAL (xem hình 1.7), phần cứng được mô phỏng như là máy ảo và ở việc truy cập tới các bộ vi xử lý khác nó thu hẹp sự thay đổi cần thiết trên các đơn thể. Điều thú vị là từ các version 4.0 của hệ thống Win32 thì đã tiết kiệm thời gian để gọi hệ thống từ Win32 tới Win NT. Sự trợ giúp của chuẩn khác ( như hệ thống file OS/2 với version 4.0) thì hệ điều hành Win NT đã được điều chỉnh. 1.4 Sự giao kết phần cứng và phần mềm. Cấu tạo của các máy ảo cho phép giữ lại giao diện một cách tương tự tới các đơn thể và thay đổi sự thực thi. Do đó, nó sẽ có điều kiện để thực hiện việc thực thi nhờ một sự giao trộn qua lại từ phần cứng và phần mềm. Đối với khả năng dịch vụ thì điều đó không quan trọng. Vì phần cứng làm việc hầu như nhanh hơn, nhưng giá đắt hơn; ngược lại phần mềm làm việc chậm hơn, nhưng giá lại rẻ hơn và có thể thay đổi nhanh chóng hơn. Do đó, khi thiết kế cấu trúc một máy tính , người ta phải lưu ý giải quyết hai nguyên do kể trên. Hình 1.8 là một thí dụ, cho thấy sự phân lớp theo mã máy tượng trưng (trên hình vẽ ký hiệu p-code), mà nó hoặc là được giao kết bằng phần mềm qua bộ biên dịch (compiler) và bộ thông dịch(interpreter), hoặc là có thể được thực hiện bằng phần cứng qua các lệnh máy. Trong trường hợp thứ hai, lớp ở giữa được di chuyển trong phần cứng (xem hình 1.8 ở phía bên trái). Trong đó, mỗi lệnh p-code được thực hiện một chức năng (tức là được lập trình bằng mã microcode) ở trong CPU. Program in p-code p-code/machinecode CPU- hardware Program in p-code Microcodehardware and CPUhardware Hình 1.8. Sự giao kết phần cứng và phần mềm bằng mã p-code Đối với vấn đề vừa nêu, một điều khác cần phải nói, đó là sự trợ giúp của các chức năng mạng. Với các bộ điều khiển mạng rẻ tiền thì hầu hết có chỉ chứa đựng tập hợp các chip theo tiêu chuẩn, nó chỉ là cấu nối tín hiệu và có thời hạn làm việc nhất định. Tất cả những chức năng và giao thức cao hơn để kết hợp các gói dữ liệu hoặc để tìm thấy lộ trình của mạng đều phải được bộ nhớ chính và phần mềm tích hợp thực hiện, điều đó làm giảm đi đáng kể khả năng của bộ vi xử lý đối với các nhiệm vụ khác(như giao diện người sử dụng, xử lý text…). Trên cơ sở đó, ở các bộ điều khiển mạng giá đắt hơn, các chức năng điều khiển mạng và quản lý dữ liệu được di chuyển trên phần cứng, nghĩa là bộ vi xử lý phải thực hiện một số quy trình để tiếp cận những chức năng ở mức độ cao. Ở đây, điều chẳng có gì quan trọng đó là: những chức năng của bộ điều khiển mạng đã được hoàn thiện nhờ một bộ vi xử lý riêng lẻ hoặc nhờ kết cấu thích hợp của chip. Ngoài ra, nếu một ngôn ngữ hình thức được sử dụng để thiết kế các lệnh cho máy thì sự khác nhau của hai vấn đề trên không còn điều gì để nói. Điều quyết định còn lại cần phải được xem xét, đó là giá thành, chất lượng tiêu chuẩn và sự mong muốn của khách hàng. 1.5 Cấu trúc nhiều bộ vi xử lý (multi- processorsystem) Đối với vấn đề quản lý các phương tiện điều hành thì điều quan trọng là phải xem xét còn tồn tại những quan hệ và những sự phụ thuộc nào giữa chúng. Điều đó độc lập với việc sử dụng kiểu bộ vi xử lý, kiểu bus, hay loại sản phẩm vi mạch các bộ nhớ, vấn đề là, người ta phải biết phân biệt một vài kiểu cấu hình cơ bản. Trong trường hợp kinh điển và đơn giản, trước hết ta khảo sát hệ thống với chỉ một bộ vi xử lý được dùng làm bộ nhớ quảng đại (massen- memory) và bộ nhớ chính (main memory) để xây dựng hệ điều hành và thực hiện các chương trình của người sử dụng (xem hình 1.9). Ở đây, các thiết bị vào- ra (như màn hình, bàn phím, chuột…) không chỉ ra trên hình vẽ. Các chương trình các dữ liệu Nhân HĐH bộ nhớ quảng đại Chương trìnhNSD1 … Chương bộ nhớ chính processor Hình 1.9. Hệ thống một bộ vi xử lý đơn trìnhNSDn Từ việc nghiên cứu hệ thống đơn vi xử lý như vừa nêu, người ta có thể thiết lập một hệ thống với nhiều bộ vi xử lý. Mỗi lần người ta kết nối các bộ vi xử lý khác nhau thì sẽ nhận cấu trúc hệ thống khác nhau. Cấu trúc đơn giản nhất cho thấy, đó là một CPU mà các bộ vi xử lý đơn được mắc song song qua một bảng kết nối, chẳng hạn qua một bus đa nhiệm (multi-master- systembus). Hình 1.10 mô tả một hệ thống nhiều bộ vi xử lý; trong đó P1….Pn là các bộ vi xử lý đơn và M1…Mn là các bộ nhớ quảng đại. Các đơn thể bộ vi xử lý được định vị trên một phía bảng kết nối, còn phía kia là các đơn thể bộ nhớ. Đối với mỗi việc truy cập mã chương trình hay mã dữ liệu thì một sự kết nối giữa chúng được tạo ra, sự kết nối này tồn tại trong suốt thời gian yêu cầu. P1 P2 Pn Bảng kết nối (với multi-master-systembus) M1 M2 Nhân HĐH Chương trìnhNSD1 … Chương trìnhNSDn Hình 1.10. Hệ thống đa vi xử lý Một cấu trúc như vậy dẫn tới một cách dễ dàng sự giảm sút hiệu suất thực thi, vì bảng kết nối quá tải khi phải thường xuyên truy cập bộ nhớ. Trong trường hợp này, một sự trợ giúp được dẫn ra từ việc quan sát, rằng các bộ vi xử lý hầu như chỉ tham chiếu giới hạn hẹp một phần chương trình. Ở đây, bộ nhớ có thể được phân chia và được dẫn ra một cách dày đặc hơn tới mỗi một bộ vi xử lý (xem hình 1.11). Tất nhiên, sự phân chia này phải được trợ giúp bởi bộ biên dịch để nó phân chia chương trìng người sử dụng một cách thích hợp. Nhân HĐH Chương trìnhNSD1 Nhân HĐH Chương trìnhNSDn P1 P1 Bảng kết nối M1 M2 Hình 1.11. Hệ thống nhiều máy tính Mạng máy tính tồn tại như là một kiểu kết nối thứ ba. Ở đây, các máy tính làm việc độc lập với hệ điều hành riêng lẻ (nghĩa là không cần thiết phải giống nhau), được kết nối với nhau trong một mạng (xem hình 1.12) Nhân HĐH Chương trìnhNSD1 Nhân HĐH Chương trìnhNSDn M2 M1 P1 P1 Bảng kết nối (mạng LAN, WAN) Hình 1.12. Mạng máy tính - cấu trúc đa vi xử lý Nếu có một phần mềm được tạo lập trên máy tính, mà máy tính này làm việc như là một máy chủ (server), nó cung cấp các dịch vụ (các tài nguyên) cho các máy tính khác (client) thì người ta gọi cấu trúc này có quan hệ khách- chủ (clientserver). Thông thường, máy chủ có những khả năng dịch vụ là quản lý chương trình (number- cruncher), quản lý in ấn (print server), quản lý dữ liệu (file server)… Mỗi một kiểu cấu trúc máy hệ điều hành máy tính được trình bày ở trên có những lợi thế và yếu thế khác nhau. Đối với chúng ta, điều quan trọng là, sử dụng cơ cấu nào để đạt được sự trao đổi thông tin qua các bộ vi xử lý và để đạt được sự truy cập đồng bộ ở các phương tiện điều hành. Đó chính là phương hướng được tiếp tục xem xét kỷ lưởng ở các chương sau. 1.6. Các bài tập của chương 1 Bài tập 1.1. Về hệ điều hành Mục đích của hệ điều hành bao gồm việc phân bổ các phương tiện điều hành theo sự thỉnh cầu của người sử dụng. a). Vì sao phải tạo thô một hệ điều hành ? b). Có những phương tiện điều hành nào bạn biết? c). Người sử dụng nào có thể được thỉnh cầu ? (Ở đây khái niệm người sử dụng là một khái niệm khái quát). d). Người sử dụng đòi hỏi những yêu cầu gì ở hệ điều hành? e). Bạn hãy giải thích các khái niệm máy ảo và giao diện. Bài tập 1.2. Về hệ điều hành Unix a). Trên phạm vi các máy tính của cơ quan bạn, hệ điều hành Unix có bao nhiêu gọi hệ thống ? b). Các gọi hệ thống được phân thành máy nhóm chức năng ? c). Một gọi hệ thống được thực thi trên máy tính của bạn như thế nào? Gợi ý:Nếu bạn mở quyển sổ tay về lập trình Assembler hay C, hoặc nếu bạn thực hiện trình Debugger dịch trở lại một gọi hệ thống được viết bằng ngôn ngữ C thành Assembler; khi đó các tệp tin include của C (như syscall.h. trap.h, proc.h, kernel.h…)sẽ đưa ra nhiều trợ giúp thú vị. CHƯƠNG 2. TIẾN TRÌNH 2.0. Quan niệm về tiến trình Trước đây tuỳ từng thời điểm, máy tính được xác định một nhiệm vụ chính; tất cả các chương trình được bó lại thành gói (paket) và được gởi đi liên tục. Điều đó được gọi là xử lý đóng gói (pile processing) hay quản lý lô (batch manager). Ngày nay, không chỉ có một chương trình chạy trên máy tính, mà nhiều chương trình cùng thực hiện (multi-tasking). Cũng như thế, không chỉ có một người sử dụng làm việc, mà nhiều người sử dụng cùng làm việc (multi- user). Để hạn chế sự tranh chấp giữa chúng ở việc dùng máy tính, do đó sự phân bổ các phương tiện điều hành phải được điều chỉnh trên chương trình. Ngoài ra, điều đó còn tiết kiệm thời gian chạy máy và giảm đáng kể thời gian thao tác. Thí dụ, người ta có thể điều chỉnh sự phân chia bộ vi xử lý chính (Central Processing Unit- CPU) cho việc biểu thị Text song song với việc xử lý Text, điều đó cho thấy rằng, CPU đã trợ giúp việc xử lý Text trong thời gian máy in in ký tự. Nếu điều đó hoàn thiện thì bộ vi xử lý đẩy một ký tự mới cho máy in và tiếp tục việc xử lý Text. Thêm vào đó, chương trình phải được lưu trữ khi cần thiết sử dụng phương tiện điều hành nào: không gian nhớ, thế hệ CPU, dùng lượng CPU… Từ đó, ta hiểu, tiến trình là thông tin trạng thái của các phương tiện điều hành đối với một chương trình (thường gọi là một Job). Hình 2.1 minh họa điều trên đây: Tiến trình Daten Programm Stack Thanh ghi CPU Thanh ghi NMU luật truy cập thông tin file Kernel-stack ngữ cảnh tiến trình Hình 2.1. Sự cấu thành các dữ liệu tiến trình Một tiến trình này có thể sinh ra một tiến trình khác, khi đó người ta gọi tiến trình đầu là tiến trình cha, còn tiến trình được sinh ra là tiến trình con. Một hệ thống đa chương trình (multi-programming system) cho phép thực hiện đồng thời nhiều chương trình và nhiều tiến trình. Một chương trình (gọi là một job ) cũng có thể tự phát sinh ra nhiều tiến trình. Thí dụ về hệ điều hành UNIX: Các chương trình hệ thống của Unix được gọi là nền tảng, nó tổng hợp các giải pháp đồng bộ và thích ứng thuận tiện. Sự độc lập của các tiến trình và kể cả các chương trình của hệ điều hành Unix cho phép khởi động đồng thời nhiều công việc.Thí dụ, chương trình pr hình thành Text1, chương trình lpr biểu diễn Text2 thì người ta có thể kết nối thành chương trình cat bằng dòng lệnh sau: cat Text1 Text2 | pr | lpr Ở đây, bộ thông dịch, mà người ta sẽ chuyển lệnh cho nó, khởi động ba chương trình với tư cách là ba tiến trình riêng lẻ, mà ở đây ký tự “|” tạo ra một sự thay đổi cho việc xuất ra một chương trình thành việc nhập vào một chương trình khác. Nếu trong hệ thống có nhiều bộ vi xử lý, do đó, mỗi bộ vi xử lý có thể được sắp xếp theo một tiến trình, và quả vậy, sự điều hành được tiến hành song song. Ngoài ra, cũng có khi một bộ vi xử lý chỉ thực hiện một phần tiến trình và dẫn tới bộ tiếp theo. Ở hệ thống đơn vi xử lý thì luôn chỉ có 1 tiến trình thực hiện, những tiến trình khác được giữ lại và chờ đợi. Điều này sẽ được khảo sát ở các phần dưới. 2.1 Các trạng thái tiến trình Kế tiếp trạng thái hoạt động (running) đối với một tiến trình đang diễn ra, chúng ta phải xem xét những tiến trình khác chờ đợi ở đâu. Đối với một trong nhiều khả năng biến cố, nó có một hàng đợi riêng, mà trong đó các tiến trình được phân loại. Một tiến trình bị hãm phải chờ đợi, để: + đón nhận một bộ vi xử lý hoạt động, lúc đó ta có trạng thái sẵn sang (ready), + đón nhận một thông tin (massage) của một tiến trình khác, + đón nhận tín hiệu của một bộ chỉ thị thời gian (timer), + đón nhận những dữ liệu của một thiết bị xuất nhập. Thực ra, trạng thái sẵn sang rất đặc biệt: tất cả các tiến trình nhận được các thay đổi và được giải hãm, tiếp đến, đầu tiên chúng được chuyển dịch vào trong danh sách sẵn sàng và sau đó, chúng đón nhận bộ vi xử lý ở trong dãy tuần tự.Các trạng thái và sự quá độ của chúng được sơ đồ hoá trên hình 2.2 Nhaä n CPU ready  Rs  CPU Nhaän R running Traû CPU  Rs  CPU blocked Chôø R  Rs  CPU Hình 2.2.Các trạng thái tiến trình Ở đây, chúng ta còn quan tâm tới điều, rằng các chương trình và các tiến trình thì không tồn tại vĩnh viễn, mà chúng có thể được sinh ra và kết thúc bất kỳ khi nào. Do đó, từ các lý do bảo vệ, các tiến trình không tự quản lý được, mà chúng được thuyên chuyển từ một chức năng đặc biệt của một hệ điều hành cho bộ định giờ, hay thuyên chuyển từ một trạng thái này thành một trạng thái liền kề. Việc chuyển đổi của các tín hiệu, việc lưu trữ các dữ liệu tiến trình và việc sắp xếp thành các hàng đợi được một chức năng trung tâm hoàn thiện, các chức năng này người sử dụng không trực tiếp điều khiển. Bởi vậy, qua việc gọi hệ điều hành thì những mong muốn của các tiến trình được khai báo, mà những cái đó trong khuôn khổ của việc quản lý các phương tiện điều hành của bộ định thời phù hợp với sự quan tâm đối với người sử dụng khác. Tất cả các trạng thái chứa đựng một hay nhiều danh sách. Các tiến trình ứng với một trạng thái thì được đưa vào danh sách đó. Điều đã rõ, rằng một tiến trình có thể được luôn luôn chứa đựng chỉ trong một danh sách. Trong sự khác nhau với mã máy, những dữ liệu trạng thái của phần cứng (CP, FPU, MNU), mà với các tiến trình làm việc, chúng được biểu thị là văn cảnh tiến trình (stask context), xem hình 2.1. Ở một tiến trình hãm, phần dữ liệu chứa đựng trạng thái sau cùng của CPU thì nó như một bản sao của CPU có thể được biểu thị là nột vi xử lý ảo và phải được nạp mới nhờ sự chuyển đổi tới một tiến trình khác cũng như chuyển đổi văn cảnh (context switch). Những hệ điều hành khác nhau sẽ thu hẹp chỉ số các biến cố và thu hẹp số lượng cũng như kiểu hàng đợi. Điều đó cũng được phân biệt, rằng những giao thức nào chúng dự định cho việc bắt đầu và kết thúc của bộ vi xử lý cũng như việc phân chia và sắp xếp danh sách chờ. Ở đây, người ta còn phân biệt giữa việc đặt kế hoạch phân bổ các phương tiện điều hành (scheduling) và việc phân bổ trên thực tế (dispatching). 2.1.1. Thí dụ về Unix Trong hệ điều hành Unix có sáu trạng thái khác nhau. Có ba trạng thái đã nhắc tới ở trên. Đó là trạng thái running(SRUN), trạng thái blocked (SSLEEP) và trạng thái ready (SWAIT). Trạng thái tiếp theo là trạng thái stopped (SSTOP), mà một cái gì đó phù hợp với sự chờ đợi của các tiến trình cha ở việc tìm lỗi (tracing anh debugging). Đón nhận tín hiệu Không tồn tại Phát sinh bị hãm chờ đợi tín hiệu Lý tưởng sẵn sàng tiếp tục thực hiện Phân bổ dừng hoạt động zombi chờ đợi tiến trình cha kết thúc Không tồn tại ++++++++++++++++++++ Hình 2.3.Những trạng thái tiến trình và sự quá độ ở Unix. Ngoài ra còn tồn tại những trạng thái trung gian phụ như trạng thái idle (SIDL) và trạng thái zombie (SZOMB), mà chúng xuất hiện bởi việc sinh ra và kết thúc của một tiến trình. Sự quá độ trạng thái có những hình thái như trong hình vẽ 2.3 ở trên. Sự quá độ của một trạng thái tới một trạng thái kế tiếp đạt được qua sự thăm dò gọi hệ thống. Thí dụ, nếu có một tiến trình gọi hàm fork(), do đó một bản sao một tiến trình được lôi ra và đem treo vào danh sách sẵn sàng. Với điều đó, bây giờ ta có hai tiến trình đồng nhất, mà cả hai trở lại từ việc gọi hàm fork(). Sự khác nhau giữa hai tiến trình là ở chỗ giá trị trả lại của hàm: tiến trình cha đón nhận chỉ số tiến trình (PID) của con; khi PID = 0 thì nó nhận ra rằng, đó là tiến trình con và nó thể hiện sự diễn biến tiếp tục của chương trình qua lần gọi hệ thống khác. Đối với các chương trình thực thi (execute) có thể nhận thấy rằng, chương trình chạy sẽ quá tải bởi mã chương trình. Tất cả các thiết bị hiển thị và các biến số được kích thích (thí dụ sử dụng bộ đếm địa chỉ gọi hệ thống của chương trình) và tiến trình hoàn tất được treo vào danh sách sẵn sang. Ở hiệu quả cuối cùng của tiến trình cha thì một chương trình hoàn toàn mới được khởi động. Tiến trình cha có khả năng chờ đợi hàm gọi hệ thống exit() và chờ đợi sự kết thúc của tiến trình con với hàm waitpid(PID). Trong hình 2.4 chỉ ra quá trình phát sinh một tiến trình như vậy. Người ta quan tâm rằng, tiến trình con đạt được hàm gọi hệ thống exit() như nói ở trên chỉ khi, nếu một lỗi xuất hiện tại hàm exec(). Điều đó có nghĩa, nếu tệp tin programm không tồn tại , thì nó không thể đọc được. Ngoài ra, lệnh của chương trình kế tiếp theo hàm exec() ở trạng thái người sử dụng thì giống hệt với lệnh đầu tiên của chương trình ‘programm’. Cha PID = fork () /* PID # 0*/ if (PID = = 0) { exec … … con /* PID = = 0*/ if (PID = = 0) { exec (“programm”) … }; Waitpid (PID) exit () }; … Hình 2.4.Sự phát sinh và loại trừ một tiến trình ở hệ điều hành Unix Tiến trình con kết thúc chỉ khi, nếu như trong ‘programm’ một hàm gọi exit() tự đạt tới. Với suy nghĩ này, thí dụ sau đây sẽ làm sáng tỏ một tiến trình đối với sự thỉnh cầu của người sử dụng ở thiết bị đầu cuối. Tuy nhiên, mã (nói ở trên) chỉ là cơ sở cho việc thỉnh cầu đó ở trong Unix để mỗi người sử dụng khởi động shell. Thí dụ shell của Unix: LOOP Write(prompt); (*thí dụ có dạng :>*) ReadLine(command, params); (*đọc chuỗi, phân cách qua ý tự trống *) pid := fork(); (*tái bản của tiến trình này*) IF (pid=0) THEN execve(command, params,0) (*con chở tải Programm*) ELSE waitpid(-1, status, 0) (*cha chờ sự kết thúc của con*) END; END; Tất cả các tiến trình trong Unix thích hợp với tiến trình khởi đầu (PID =1). Nếu ở sự chấm dứt của một tiến trình con mà không có một tiến trình cha nào tồn tại nữa, khi đó tiến trình khởi đầu nói trên được thông báo. Trong khoảng thời gian gọi hệ thống với hàm exit() và sự tiếp nhận các thông tin tại tiến trình cha, thì tiến trình con đạt được một trạng thái đặc biệt gọi là “zombi” (xem hình 2.1). Văn cảnh tiến trình nội bộ (intern process context) được phân thành hai phần: Phần thứ nhất là phần mang tiến trình ở trong một bảng nhớ trú ngụ, nó thì rất quan trọng đối với việc điều khiển tiến trình và do đó nó luôn luôn tồn tại. Phần thứ hai gọi là phần cấu trúc người sử dụng (user structure), nó chỉ quan trọng, nếu nó là tiến trình hoạt động và nếu nó có thể được xuất ra trên bộ nhớ quảng đại với mã còn lại và các dữ liệu. Thực chất hai phần kể trên là: Các khối điều khiển tiến trình của bảng tiến trình (process control bock- PCB) + Thông số định giờ + Những tham chiếu nhớ: địa chỉ mã, địa chỉ dữ liệu, địa chỉ ngăn xếp ở bộ nhớ chính cũng như bộ nhớ quảng đại. + Các dữ liệu tín hiệu: mặt nạ, trạng thái. + Những điều khác: trạng thái tiến trình, biến cố chờ đợi, trạng thái định thời, PID, PID cha, người sử dụng.  Văn cảnh người sử dụng (user context): + Trạng thái bộ vi xử lý: thanh ghi, thanh ghi FPU… + Gọi hệ thống: thông số… + Bảng thông tin file + Ngăn xếp nhân: không gian ngăn xếp đối với gọi hệ thống của tiến trình. Khác biệt với PCB là tiến trình có thể thay đổi và kiểm tra chỉ gián tiếp qua gọi hệ thống, cho phép gọi hệ thống Unix để kiểm tra trực tiếp cấu trúc người sử dụng và để thay đổi các phần 2.1.2. Thí dụ về Windows NT Vì trong Windows NT phải được được các loại tiến trình khác nhau trợ giúp, mà những tiến trình đó không hạn chế sự phát sinh đa dạng, cho nên chỉ đối với một loại riêng lẻ của các tiến trình ( đối tượng xâu: thread object) thì một hệ thống tiến trình được tạo nên. Việc phát sinh các đối tượng (như OS/2, POSIX,Windows32) thì được liên hợp lại thành các đối tượng và ở sự thay đổi trạng thái của chúng không đóng vai trò gì cả. Sơ đồ đơn giản hoá các quá độ trạng thái được chỉ ra trong hình 2.5. Đón nhận tín hiệu Không tồn tại Phát sinh khởi xướng sẵn sàng lựa chọn / bẻ gãy vận chuyển Đình chỉ dừng chờ đợi biến cô chạy kết mãn gởi đi Hình 2.5.Các trạng thái tiến trình của Windows NT kết thúc Không tồn tại Việc sản sinh tiến trình ở Windows NT thì phức tạp hơn trong Unix, vì để có sự chuyển giao thì nhiều trạng thái tiến trình phải được thực hiện. Do đó, những sự phát sinh đặc biệt được liên kết trong những hệ thống con. Để sản sinh ra các tiến trình thì chỉ có duy nhất một hàm gọi hệ thống NtCreateProcess(), ở đấy, bên cạnh sự kích thích nhờ các mà thì còn có tiến trình cha có thể được thông báo. Trên cơ sở đó, tất cả các biến gọi hệ thống con khác được thiết lập, mà cái đó sẽ được người sử dụng quan tâm và cần tới. Thật vậy, cái đó đã tạo ra cơ cấu của hàm gọi POSIX-fork(). Thí dụ, chương trình POSIX (hay tiến trình POSIX) gọi lệnh với hàm fork() qua giao diện người lập trình ứng dụng ( Application Programming Interface). Cái đó sẽ được chuyển đổi thành một thông tin và được gởi tới một hệ thống con POSIX qua nhân hệ thống (xem hình 1.7). Cái đó trở lại gọi hàm NtCreateProcess() và thông báo chương trình POSIX cho PID cha. Chìa khoá đối tượng (object handle) được trao trở lại hệ thống con POSIX quản lý; tất cả gọi hệ thống của tiến trình POSIX, mà nó đưa ra thông tin tới hệ thống con POSIX, thì được hoàn thiện ở đó với sự trợ giúp của gọi hệ thống của Windows NT và đưa kết quả có dạng POSIX trở lại tiến trình gọi. Tương tự, điều đó cũng dẫn tới gọi tiến trình của các hệ thống con khác. 2.1.3. Các tiến trình trọng lượng nhẹ. Nhu cầu lưu trữ của một tiến trình thì rất toàn diện. Nó chứa đựng không chỉ vài con số, như số tiến trình và các dữ liệu,mà cả những thông báo về các files thông thường như các mã chương trình và các dữ liệu của chúng. Điều đó có hầu hết ở các tiến trình, khi nó thích ứng ở trong bộ nhớ chính. Cho nên, tiến trình chiếm rất ít không gian trên bộ nhớ quảng đại (chẳng hạn harddisk). Vì có sự chuyển đổi tiến trình, bộ nhớ hiện tại bị tiêu tốn (chiếm chỗ), còn bộ nhớ trước đó của đĩa cứng được phục hồi trở lại, do đó một sự thay đổi tiến trình đều làm cho tải hệ thống nặng nề và thời gian thực hiện tương đối dài. Ở nhiều ứng dụng thì không có tiến trình mới được sử dụng, mà chỉ có những đoạn mã độc lập (threads) được sử dụng. Những đoạn mã độc lập này được mô tả bằng văn cảnh tiến trình (thí dụ các thủ tục của một chương trình). Trường hợp này người ta gọi là đồng lập thức (coroutine). Việc ứng dụng các đoạn mã theards có điều kiện để tạo trong một khoảng tiến trình bởi một hệ thống tiến trình tiếp theo mà người ta gọi là các tiến trình trọng lượng nhẹ (light weight process: LWP). Với hình dạng đơn giản nhất thì những tiến trình này tự chuyển đổi sự điều khiển một cách dứt khoát, mà người gọi là bản phác thảo đồng lập thức (coroutine concept). Có lý do để nói rằng, những tiến trình mới này cũng là những tiến trình gọi hệ thống. Nếu mỗi tiến trình mà càng sinh ra nhiều tiến trình khác, thì điều đó càng khó khăn hơn. Từ lý do đó, người ta có thể dẫn ra đây một bộ định thời, mà bộ định thời này luôn luôn chứa đựng sự điều khiển và sự điều khiển này được chuyển tiếp tục tới một tiến trình kế tiếp trong danh sách sẵn sang của nó. Nếu điều đó không được lập trình bởi người sử dụng, thì nó đã được chứa đựng trong hệ điều hành qua việc gọi hệ thống. Do đó, qua thời gian chuyển đổi của gọi hệ thống thì các tiến trình threads sẽ là tiến trình trọng lượng nặng (heavy weight process: HWP). Mỗi tiến trình đều phải thâu giữ các dữ liệu riêng của nó một cách độc lập với các tiến trình khác. Điều đó thì cũng thuận với tiến trình trọng lượng nhẹ: Nếu chúng phân bổ các files đồng đều (nói chính xác là vùng địa chỉ ảo đồng đều, xem chương 3) với các tiến trình trọng lượng nhẹ khác. Do vậy, hầu hết các ngăn xếp của nó được sử dụng, mà ngăn xếp này được dữ trữ không gian để phát sinh cho mỗi tiến trình. Trong sự khác biệt với các tiến trình xác thực, thì do đó, các tiến trình trọng lượng nhẹ sử dụng chỉ ít các dữ liệu văn cảnh (context data), mà các dữ liệu này phải được thay đổi khi chuyển đổi. Từ đó, trạng thái vi xử lý (processorstatus: PS) và con trỏ ngăn xếp (stack-pointer:SP) là những thứ quan trọng nhất. Còn, tự bản thân bộ đếm chương trình (programm-counter) có thể được tách khỏi ngăn xếp, do đó, nó không phải chuyển giao một cách rõ ràng. Bằng ngôn ngữ Assemble, việc chuyển đổi được thực thi một cách hiệu nghiệm và làm cho việc gọi hệ thống của các tiến trình này xảy ra rất nhanh. 2.1.4. Trạng thái tiến trình ở Unix Ở hệ điều hành Unix, các tiến trình trọng lượng nhẹ được thực thi bởi thư viện của người sử dụng và bằng ngôn ngữ C hay C++ (xem phần Unix ở chương 3). Tuỳ theo sự thực thi, mà hoặc là có một hệ thống đơn giản với việc chuyển giao điều khiển một cách trực tiếp, hoặc là có một hệ thống phức tạp hơn với bộ định thời đặc biệt (xem mục 2.2). Lợi thế của việc thực thi bằng thư viện là tồn tại một sự chuyển đổi rất nhanh, vì các cơ cấu gọi hệ điều hành và các cơ cấu giải mã của chúng sẽ không có điều kiện thực hiện theo số dịch vụ và theo các thông số. Còn nhược điểm của nó là tiến trình thread phải chờ đợi một biến cố (thí dụ biến cố vào/ra) và nó chặn tiến trình tổng thể lại. Có những thí nghiệm để tiêu chuẩn hóa các tiến trình threads và để giảm nhẹ sự thực thi chương trình (xem chuẩn IEEE năm 1922) Ở các phiên bản mới nhất của Unix, chúng chứa đựng loại 64bit –Unix, còn gọi là Unix-98. 2.1.5. Trạng thái tiến trình ở Windows NT Khác với Unix, trong hệ điều hành Windows NT, các tiến trình trọng lượng nhẹ LWP được thực thi với chức năng gọi hệ điều hành. Tuy nhiên, sự chuyền đổi chậm chạp hơn, nên được gọi là tiến trình trọng lượng nặng (heavy weight thread), nhưng nó vẫn có ưu điểm. Đó là, người lập trình hệ thống có một giao diện kết nối chắc chắn. Nó làm giảm nhẹ sự thực thi chương trình, vì chúng được sử dụng các tiến trình LWP và nó cũng tránh được việc thực nghiệm để phát triển những hệ thống lệch lạc riêng lẻ như đối với Unix. Một điều khác nữa là nhân của hệ điều hành cũng được điều khiển qua các tiến trình LWP.Ở đây, điều cần phải lưu ý là,