Блог‎ > ‎

О практическом применении знаний курса "Операционные системы"

Отправлено 17 мар. 2014 г., 03:56 пользователем Константин Ханкин   [ обновлено 17 мар. 2014 г., 03:58 ]
Думаю, в процесса изучения курса "Операционные системы" порой возникает ощущение ненужности всех этих алгоритмов, стратегий и прочих архитектур, потому что зачем это прикладному программисту, который ниже int i не спускается. На деле это не так, и в данной статье я хочу это показать.

Начну с обзора того, о чём уже писал в микроблогах (http://microblog.comp.susu.ac.ru/notice/448, http://microblog.comp.susu.ac.ru/notice/475). Вспомните, что такое процесс, зачем их планировать и как это можно сделать. Вспомнили? А теперь представьте электронную очередь со многими параметрами: тип обслуживания, требуемая степень конфиденциальности, срочность обслуживания и т.д. От того, что процессы заменили людьми, суть не поменялась: есть ряд задач и их надо выполнить в какой-то очерёдности. Вот и думайте, что тут применить: FCFS ли или что-то более интеллектуальное. Давайте попробуем поразмыслить:
  • FCFS - в явном виде не подходит: нельзя ранжировать очередь, кроме как по параметру "время постановки на планирование". С другой стороны, FCFS в данном случае наиболее естественен и привычен для человеческой очереди, надо просто организовать множество очередей согласно типу обслуживания. Но тут возникает другая проблема: допустим, освобождается оператор, работающий со вкладами и карточками (продолжим тему банков). Из какой очереди допустить следующего клиента - из "вкладовой" или из "пластиковой"?
  • Вытесняющие алгоритмы - явно не подходят даже не потому, что люди останутся дико недовольны, а потому, что оператор с ума сойдёт от постоянного переключения задач.
  • HRRN, SJF - слабо реализуемы, ибо никто из нас не знает, какое время обслуживания потребуется. Единственное, на что можно ориентироваться - нормативы времени обслуживания, но что делать, если норматив превышен?
  • Различные виды вероятностных алгоритмов также не подходят - кому понравится прийти первым и всего-то иметь наибольшую вероятность быть обслуженным первым?
Как видим, проблема достаточно суровая и не имеющая очевидного решения, однако знание операционных систем позволяет нам с чего-то начать. Эту же проблему, кстати, пытается решать теория массового обслуживания (и с экономической, и с математической точек зрения), сочетая в себе хитрую математику с практическими выводами и не являясь чисто прикладной дисциплиной.

Второй пример хорошо освещён в статье на хабре. Кеш - по сути тоже память ограниченного размера. А раз размер участка памяти меньше размера данных, которые надо в нём хранить, то нужна стратегия замещения. Ну тут уж явно прослеживается связь с тем, что изучается на "Операционных системах". Выберите подходящий алгоритм либо руководствуясь полученными знаниями разработайте свой - и вперёд, к кешированию.

Третий пример пришёл мне в голову сегодня утром. Вот возьмём любой сервис, выдающий пользователю предположения о том, что ему может понравиться, на основании действий других пользователей (например, тот же Last.fm). Как это можно реализовать? Один из вариантов - хранить взвешенный граф связей между сущностями, которыми оперирует сервис, при этом вес ребра показывает, какое количество (или процент) пользователей имеет эту связь. Дальнейший механизм очевиден: если пользователю что-то нравится, мы выбираем несколько наиболее весомых рёбер, исходящих из этой вершины, и предлагаем пользователю соответствующие сущности. Если пользователь согласен с предложением, то увеличиваем вес ребра, иначе уменьшаем. Можно хранить копию графа для каждого отдельного пользователя, тогда можно начать с полносвязного невзвешенного графа, постепенно отсеивая лишние рёбра и узлы. Подумав ещё, я вспомнил алгоритм замещения дальней страницы, хотя и имеющий противоположный механизм механизм действия, но эксплуатирующий ту же идею - построение рёбер между узлами на основании обращений одной сущности к другой. Вот и ещё один пример вполне себе прикладного применения системных алгоритмов (хотя, конечно, в операциях над графами нет ничего системного - это общематематические знания).

Раздел "Файловые системы", пожалуй, один из самых близких к прикладной стороне - там рассматриваются вопросы сохранности данных, а это, пожалуй, важно и для не имеющих отношения к ИТ людей.
Если посидеть и подумать, то можно найти ещё много примеров применения знаний, полученных на системных дисциплинах, в прикладной деятельности и даже в деятельности, далёкой от ИТ.

Выводы:
  1. Преподаваемые предметы могут содержать в себе больше, чем кажется на первый взгляд.
  2. Знания, получаемые на дисциплинах системного курса, могут пригодиться в практической деятельности прикладного программиста.
  3. Думайте, размышляйте, анализируйте и синтезируйте, понимайте суть.
Comments