This question spans 3 stages — each part below is tagged with, and links to, the stage it belongs to.

הקדמה כפי שראיתם בקורס, לינוקס תומכת במדיניויות זימון שונות, כמו SCHED_RR,SCHED_OTHER ו-SCHED_FIFO. במערכת הפעלה היפותטית "FIFOix" (הדומה מאוד ל-Linux) קיימות שתי במדיניויות בלבד: • מדיניות SCHED_OTHER) other) – ברירת המחדל של המערכת. • מדיניות SCHED_FIFO) fifo) – מדיניות זימון עבור תהליכי real-time קריטיים. ניתן להדליק מדיניות זו בעזרת קריאת המערכת setfifo בלבד. קריאת המערכת setfifo תהליך FIFOix יכול לשנות את מדיניות הזימון של אחד מבניו בעל מזהה p בעזרת קריאת המערכת הבאה: int setfifo(pid_t p) הקריאה מקבלת מזהה תהליך p ובמידה וקיים, קובעת את מדיניות הזימון של התהליך להיות fifo וחוזרת עם 0. אחרת, מחזירה ערך שגיאה מתאים. שימו לב: • כל בניו העתידיים של p גם יהיו בעלי מדיניות fifo. • p חייב להיות אחד מבניו של התהליך הקורא. מבין היתר, הדבר אומר שתהליך לא יכול להפעיל את הקריאה על עצמו. עיקרו של קוד הגרעין של קריאת המערכת נתון: static int sys_setfifo(pid_t pid){ task_t *p = find_process_by_pid(pid); p->policy = SCHED_FIFO; schedule(); } שימו לב: הקוד הנתון הינו מופשט בכוונה. יש לנתחו בצורה איכותית, ללא התייחסות לשורות החסרות, ועל סמך היכרותכם עם Linux. בתרגיל זה, עליכם לתקן קוד של FIFOix Shell. ל-Shell יכולת להריץ פקודות הן במדיניות other והן במדיניות fifo. הפקודה שמקורה בשורת הפקודה (command-line) מנותחת (parse) ומתורגמת ל-struct הבא: typedef struct command { bool isfifo; // Whether to run the program in fifo mode or not char** argv; // Array of strings: First cell holds the name of the program // to run, the rest hold command line arguments int argc; // Number of filled cells in argv pid_t pid; // The pid of the executing process } command; הפונקציה ב-Shell שאחראית על ביצוע (execute) הפקודה המנותחת: pid_t execute_command(command* c) { c->pid = fork(); if (c->pid == 0) { handle_pipes(c); handle_redirections(c); execv(c->argv[], c->argv); // if we get here, execv failed printf("Error: execv failed\n"); exit(1); } assert(c->pid > 0); if (c->isfifo) setfifo(c->pid); return c->pid; } הנחות: בעת פתרון הסעיפים הבאים, הניחו שהפונקציות handle_redirections()-I handle_pipes)( כאן בשביל שלמות – אין להתייחס אליהן בעת פתרון השאלות הבאות. הקוד כאן מורץ על ידי תהליך ה-Shell. לבן הנוצר לאחר ה-fork() נקרא "cp". זכרו: ממשק קריאות המערכת השונות (כמו fork, signal וכו') מופיעות בסוף המבחן, במידה ואתם זקוקים לו. בקוד זה שני race conditions מסוכנים המתוארים בסעיפים 11 ו-12: עליכם לתקן את בעיית הסנכרון שנוצרה בעזרת קריאת המערכת הבאה: bool amfifo() קריאה זו מחזירה 1 אם לתהליך הקורא מדיניות fifo, ו-0 אם בעל עדיפות other בסעיף הבא ננצל את הפקודה האטומית הבאה: int AtomicSwap(int * x, int y) הפקודה מחליפה באופן אטומי את תכולתו של התא x בערכו של y. הפקודה מחזירה את ערכו הקודם של x. יותם הציע את התיקון הבא לבעיית הסנכרון: pid_t execute_command(command* c) { int finshed_setting = 0; // ADDED c->pid = fork(); if (c->pid == 0) { while(AtomicSwap(&finshed_setting,0)==0); // ADDED handle_pipes(c); handle_redirections(c); execv(c->argv[], c->argv); // if we get here, execv failed printf("Error: execv failed\n"); exit(1); } assert(c->pid > 0); if (c->isfifo) setfifo(c->pid); AtomicSwap(&finshed_setting, 1); // ADDED return c->pid; } אבי הציע פתרון מסוג שונה לבעיה, הנעזר במנגנון הסיגנלים: int father_finished = 0; // ADDED Global variable void update_father_status(int sig) { // ADDED father_finished = 1; // ADDED } pid_t execute_command(command* c) { signal(SIGUSR1, update_father_status); // NOTE: The signal handler is // inherited by the son c->pid = fork(); if (c->pid == 0) { while(!father_finished){}; // ADDED handle_pipes(c); handle_redirections(c); execv(c->argv[], c->argv); // if we get here, execv failed printf("Error: execv failed\n"); exit(1); } assert(c->pid > 0); if (c->isfifo) setfifo(c->pid); kill(c->pid, SIGUSR1); // ADDED return c->pid; }

1. 10· short_answer· 4 pts→ CPU Scheduling

   חאסן טוען שאם נסיר את הקריאה ל-schedule(), התהליך לעולם לא ירוץ במדיניות SCHED_FIFO בפועל. האם אתם מסכימים? הסבירו.

   SCHED_FIFO / SCHED_RR real-time policies
   review:T5·2T5·15T5·35
2. 11· short_answer· 3 pts→ Processes & Signals

   במקרים מסוימים, cp יעבור למדיניות fifo לאחר שהתחיל לבצע את הפקודה עם execv. תארו בקצרה תרחיש בו דבר זה מתקיים.

   fork/exec address-space semantics
   review:T2·10T2·15
3. 12· short_answer· 3 pts→ Processes & Signals

   במקרים מסוימים, cp או אחד מבניו יכול לרוץ לעד עם מדיניות other. תארו בקצרה תרחיש בו דבר זה מתקיים.

   Process state transitions
   review:L2·4T2·14T2·19
4. 13· code· 4 pts→ Synchronization & Threads

   הציעו תיקון בקוד C לשתי בעיות הסנכרון בעזרת amfifo בלבד. ספקו שורת קוד יחידה המתקנת את בעיות הסנכרון וספקו את מספר השורה שלאחריה היא תופיע. הסבירו בקצרה

   Process state transitions
   review:L2·4T2·14T2·19
5. 14· short_answer· 2 pts→ Synchronization & Threads

   הסבירו למה פתרונכם בסעיף 13 בזבזני מבחינת משאבי מעבד.

   Process state transitions
   review:L2·4T2·14T2·19
6. 15· short_answer· 4 pts→ Synchronization & Threads

   המימוש המוצע מקולקל (בעיית נבונות – correctness). הסבירו בקצרה מדוע.

   SRT / preemptive Gantt construction
   review:L4–5·39T5·9T5·10
7. 16· short_answer· 5 pts→ Synchronization & Threads

   המימוש המוצע מקולקל ( בעיית נבונות – correctness). הסבירו בקצרה מדוע.

   SRT / preemptive Gantt construction
   review:L4–5·39T5·9T5·10