15-Ma'ruza. Linux operatsion tizimlari oilasi. Reja

Real vaqt tizimi. Dasturiy tizim «real vaqt tizimi» bo‘lib hisoblanadi, ishning muvaffaqiyati nafaqat uning mantiqiy to‘g‘riligidan, balki olingan natijalar vaqtiga ham bog‘liq. Agar bunday tizim vaqtli cheklanishni qoniqtirmasa, unda uning ishidagi adashishlar qayd qilinishi lozim. POSIX 1003. 1-standarti «real vaqt» deganda, bu tizimning ma’lum vaqt oralig‘ida servisning talab qilingan darajasi bilan ta’minlash deb ta’riflaydi. Shunday qilib, tizimning oldindan bashorat qilinmagan tashqi hodisalarining paydo bo‘lishiga vaqtning oldindan bashorat qilingan reaksiyasi real vaqt tizimining chegarasi bo‘lib hisoblanadi. Ba’zida real vaqt tizimi tushunchasi «tezkor tizim» bilan tenglashtiriladi, biroq bu har doim ham to‘g‘ri bo‘lavermaydi, chunki tizimning ushlanib qolish reaksiyasining vaqti emas, balki ko‘rib chiqilayotgan vazifa uchun yetarli bo‘lgan vaqt muhimdir va u kafolatlangan bo‘lishi lozim.
Ko‘pgina amaliy sohalarda «real vaqt»ga o‘zgacha tushuncha bilan qaraladi. Signallarga raqamli ishlov berish sohasidan misol qilib keltiramiz. Agar audio ma’lumotlarga ishlov berishda tovushning har bir T soniyasi tahliliga T dan oshib ketuvchi vaqt kerak bo‘ladigan bo‘lsa, bunday ishlov berish jarayoni real vaqt jarayoni bo‘lib hisoblanmaydi. Agar T soniyadan kam talab qilinsa, bu endi real vaqt jarayoni bo‘lib hisoblanadi. «Qattiq» va «yumshoq» real vaqt tizimi ajratiladi. «Qattiq» real vaqt tizimi ma’lum interval vaqtida harakatlarni bajarishni ta’minlaydi. Odatda, bunday kafolatlar reaksiyaning o‘rnatilgan muddatidan chetga chiqishi tizimning ishlash qobiliyatining faqat buzilishiga olib keluvchi tizimlar uchun talab qilinadi. Bunga o‘xshash jamlanma quyidagilarni o‘z ichiga oladi:

• 
  Boshqarish oqimi.
  
• 
  Vazifalarni rejalashtirishning maxsus oqimi.
  
• 
  Real vaqt signallari.
  
• 
  Sinxronizatsiya vositalari.
  
• 
  Yuqori oqimli taymerlar.
  
• 
  Sinxron kirish — chiqish.
  

Linux operatsion tizimida real vaqt.
Linux operatsion tizimi real vaqtda vazifalarni yechish uchun yuqorida qayd qilingan maxsus vositalarni qo‘llab-quvvatlashni ta’minlaydi. Biroq u qat’iy qilib aytganda, real vaqtning operatsion tizimi bo‘lib hisoblanmaydi. Real vaqt tizimini baholashda ikkita muhim xarakteristikadan foydalaniladi:

• 
  uzilishga javob vaqti — uzishni talab qilish va uzishga ishlov berish funksiyasini bajarishni boshlash fursati orasidagi vaqt;
  
• 
  boshqaruv oqimiga javob berish vaqti («latency») — uzishni talab qilish va ushbu uzilishga bo‘lgan reaksiyaga javob beruvchi oqimni bajarishni boshlash fursati orasidagi vaqt. U, xususan, uzishga javob vaqti, rejalashtirishni to‘xtatib turish, kontekstni o‘zgartirish vaqtini o‘z ichiga oladi.
  

Linux operatsion tizimi uchun ko‘rsatilgan xarakteristikalardan ikkinchisining qiymati 1–10 msni tashkil qiladi. Boshqacha qilib aytganda, ishlov berish vazifalari va real vaqtda boshqarish holatlarida chaqiriqqa talab qilingan vaqt 1 m sekunddan kamni tashkil qilsa, «Linux»dan foydalanish muammoli bo‘lib qoladi. Shu bilan birga, yumshoq vaqtning ko‘pgina vazifalari «Linux» boshqaruvi ostida muvaffaqiyatli amalga oshirilishi mumkin. Keltirilgan javob vaqtini baholash oddiy foydalanuvchi jarayonlar uchun ma’qul. Bir vaqtning o‘zida bu qiymatlar tizimning superfoydalanuvchisi nomidan ilovani yurgizib yuborish hisobiga biroz kamaytirilishi mumkin. Bu dispetcherizatsiya tuzilmasini tanlash, yuqori yechimli taymerga erishish, operativ xotirada foydalanuvchi jarayonlarga erishib bo‘lmaydigan «svopingsiz» ba’zi ma’lumotlarni majburiy o‘rnatish qator imkoniyatlardan foydalanishga imkon yaratadi.
Superfoydalanuvchi nomidan ilovani yurg‘izib yuborish tizimning xavfsizligini ko‘zda tutgan holda potensial darajada xavflidir, biroq ko‘pgina holatlarda bunday yechimga yo‘l qo‘yiladi. Qoidaga ko‘ra, yoki real vaqtning butun ilovalari, yoki uning yadrosi foydalanuvchining qanday bo‘lmasin, ishtirokini ko‘zda tutmaydi va mustaqil ishlovchi avtonom komponentlar ko‘rinishida amalga oshiriladi. Agar tizimning holatidan nazorat qilinishi va yoki inson tomonidan uning boshqarilishi talab qilinadigan bo‘lsa, unda ushbu vazifalar bilan ta’minlash odatdagi «foydalanuvchi» zimmasiga yuklatiladi. Uning real vaqt ilovasi bilan aloqasi operatsion tizim bilan taklif qilinadigan jarayonlararo o‘zaro ta’sirning standart vositalaridan foydalaniladi. Biroq shuni yodda saqlash muhimki, «Linux» «qattiq» real vaqt ilovalarini bajarish uchun mo‘ljallanmagan. Umumiy maqsaddagi barcha operatsion tizimlarga o‘xshab «Linux» eng yomon holatni ko‘rib chiqish o‘rniga o‘rtacha ishlab chiqarish ko‘rsatkichini maksimallashtirishga harakat qiladi. Eng yomon holatlarda uzilishga ishlov berishdagi ishlab chiqarish nihoyatda yuqori emas. Ishlab chiqarishni oshirishda qo‘llanilayotgan usullarning ko‘pchiligi eng yomon holatlarda reaksiyaning vaqtini oshirish bilan «o‘rta holatda» vaqtning kamayishiga olib keladi. Shu bilan birga, «qattiq» real vaqt ilovalari uchun RTLinux kabi Linuxga maxsus kengaytmalar mavjud.