Análise de Disco, I/O e Processamento

Universidade Federal de Ouro Preto

Instituto de Ciências Exatas e Biológicas

Departamento de Computação

BCC264 - Sistemas Operacionais
Segundo Trabalho Prático

Johnnatan Messias
Pollyanna Gonçalves
Wellington Dores

Professor - Fabrício Benevenuto

Ouro Preto
18 de abril de 2011

Sumário

1 Introdução 1
1.1 Considerações iniciais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Análise das práticas propostas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2.1 Questão 01 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2.2 Questão 02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.3 Questão 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Lista de Figuras

1 Exercício 1.1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 Exercício 1.2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 Exercício 1.3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4 Tabela 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
5 Tabela 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Lista de Programas

1 Script em P ython . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Código com chamada de script . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 Código em bash e awk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4 Script em P ython . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2

1 Introdução

Este trabalho tem como objetivo analisar o uso da CPU alterando o número de
processos simultâneos em andamento, utilizando de comandos Unix para tal.

1.1 Considerações iniciais

• Sistema Operacional: Ubuntu 10.10

• Processador Intel Core 2 Duo

• Ambiente de desenvolvimento da documentação: TeXnicCenter 1 Editor de
A
LTEX.

1.2 Análise das práticas propostas

1.2.1 Questão 01

Neste exercício vamos utilizar o comando yes do Unix para vericar políticas de
escalonamento do processador.

1. Execute o comando yes em um terminal e o comando top em outro. Observe
a utilização de CPU do yes. Agora pare a execução do yes e execute yes
/dev/null e observe a utilização de CPU do yes. Procure explicar o que foi
observado.
Resposta) Utilizando o primeiro comando enunciado podemos observar o
uso da CPU em torno de 20%, já o segundo comando fez a utilização da CPU
chegar a 100% (o uso da memória foi o mesmo nos dois casos). Ambos os
processos iniciaram com nice 0.1. 1
2. Execute agora duas vezes mais comandos yes /dev/null do que o número de
CPUs que você tem em seu computador. Observe a utilização de CPU com o
comando top. O que acontece com a utilização de CPU? Explique o ocorrido.
Resposta) Executando mais comandos yes do que a quantidade de núcleos
existentes no processador o sistema operacional faz o uso de um escalonador de
processos para que todos os comandos executados rodem como se houvessem
CPU's disponíveis para cada processo. 2
3. Execute novamente duas vezes mais comandos yes /dev/null do que o
número de CPUs de sua máquina. Porém utilize diferentes nices. Explique o
que se observa sobre o escalonamento desses processos na CPU.
Resposta) Utilizando o comando nice com diferentes prioridades concluimos
que, quanto menor o valor passado para o nice, o processo passa a utilizar
uma maior porção da CPU. 3

1

Abaixo as guras representando cada etapa dos comandos executados:

Figura 1: Exercício 1.1)

2


3


1.2.2 Questão 02

Neste exercício vamos construir um pequeno monitor de tempo de CPU. A uti-
lização de CPU pode ser medida através da seguinte fórmula:

U = (Bf − Bi)/T

Onde Bf − Bi é o tempo em que a CPU cou ocupada durante um determinado
intervalo de tempo T .
1. O comando top calcula a utilização de CPU de tempos em tempos. O intervalo
de tempo padrão utilizado pelo top é 1 segundo. Este intervalo pode ser
alterado. Digite mantop e procure entender qual o parâmetro que altera este
intervalo. Altere o valor do intervalo para 10 segundos. Faça a mesma coisa

4

agora utilizando, ao invés do top, o comando vmstat. Indique a utilização
de CPU na saída do vmstat ao executar vários comandos yes /dev/null
simultaneamente na máquina.
Resposta) No comando vmstat, com atualizações a cada 10 segundos(−n10),
os parâmetros alterados são os da coluna U S (atualização da CPU) e o da
coluna ID(tempo de ociosidade).
2. No Linux, o /proc contém diversas informações sobre o sistema, incluindo in-
formações sobre o tempo de CPU. Construa um código em Perl ou em Python
que lê o tempo em que a CPU, ou seja o parâmetro B da equação acima. Infor-
mações sobre o tempo de CPU podem ser encontradas no arquivo /proc/stat.
Explique os campos que você utilizou para contabilizar o tempo de CPU. Para
testar seu código faça o seguinte experimento. Deixe um yes /dev/null
rodando em background na CPU queserá medida durante um período de 10
segundos e computecom seu script o tempo de CPU em dois momentos, antes
e depois deexecutar o yes. A diferença desses tempos dividida por 10 segundos
deve dar 100% de utilização.
Resposta) O script criado, em P ython, está exibido abaixo: 1
if __name__ == __main__ :

arq = open ( / proc / s t a t , r )
str = arq . r e a d l i n e ( )

5 )
int int
str = str . split (

col2 = ( str [3]) ; col4 = ( str [5])

tempo = (( col2 + col4 ) ∗ 0.01)

print tempo

Programa 1: Script em P ython

5

O código abaixo chama o script em P ython e calcula o tempo de CPU, de
acordo com as colunas U S e ID que são retornadas no prompt de comando.
2
#! / bin / sh

echo bash
echo
5 e c h o tempo de cpu em s e g u n d o s :

e c h o

p y t h o n t e s t e 2 . py

yes / dev / n u l l

yes / dev / n u l l

10 sleep 10

echo
python t e s t e 2 . py
echo
echo
15 k i l la l l yes

Programa 2: Código com chamada de script

3. Construa agora o mesmo código utilizando apenas bash, awk e sed.
Os programas abaixo representam o código enunciado acima utilizando bash
e awk 3
#! / bin / sh

echo bash
echo
5
echo tempo de cpu em s e g u n d o s :
echo

awk ' $1 == cpu { p r i n t f ( ( $3+$5 ) ∗ 0 . 0 1 ) } ' / proc / s t a t

10
yes / dev / n u l l

yes / dev / n u l l

sleep 10

15
echo

awk ' $1 == cpu { p r i n t f ( ( $3+$5 ) ∗ 0 . 0 1 ) } ' / proc / s t a t

20 echo
echo

k i l la l l yes

Programa 3: Código em bash e awk

6

1.2.3 Questão 03

Construa um script para medir utilização de disco a partir do /proc e planeje uma
forma inteligente de testar. Explique as principais partes do arquivo do diretório
/proc que foi utilizado para medir e os campos que você utilizou para medir a
utilização de disco.
Resposta) Utilizamos o comando diskstats, a partir de proc, para que o prompt
imprima na tela informações da utilização do disco. O script, em P ython, abaixo 4
usa tais dados para calcular a diferença por tempo dos seguintes campos:

• Campo 1: Número de leituras completas.

• Campo 2: Número de leituras mescladas.

• Campo 3: Número de setores lidos.

• Campo 4: Tempo gasto, em milisegundos, para a leitura.

• Campo 5: Número de escritas completas.

• Campo 6: Número de gravações mescladas.

• Campo 7: Número de setores escritos.

• Campo 8: Tempo gasto, em milisegundos, para escrita.

• Campo 9: Número de entradas e saídas em andamento.

• Campo 10: Tempo gasto, em milisegundos, em entradas e saídas.

• Campo 11: Média, em milisegundos, em entradas e saídas.

import os

def lerArq () :

arq = open ( / proc / d i s k s t a t s , r )
5 str = arq . r e a d l i n e ( )

)
while
str = str . split (

( str [11] != sda ) :
str = arq . r e a d l i n e ( )

str = str . split ( )
10
return str

# −
#
3 14

15 −
#
4 15

−
#
7 18

8 − 19

if __name__ == __main__ :
20
// l e i t u r a i n i c i a l dos parâmetros

int
str = lerArq ()

int
wi = ( str [18])

ri = ( str [14])

7

25 float
float
twi = ( str [19])

tri = ( str [15])

// t e s t e de c ó p i a para um a r q u i v o q u a l q u e r
p r i n t Copiando Arquivo

30 o s . s y s t e m ( cp f i l m e filmecopiado )
p r i n t Filme c o p i a d o com s u c e s s o

// l e i t u r a f i n a l dos parâmetros

int
str = lerArq ()

35
int
wf = ( str [18])

float
rf = ( str [14])

float
twf = ( str [19])

trf = ( str [15])

40 // c a l c u l o dos g a s t o s e n t r e l e i t u r a e e s c r i t a
float
( ( wf − wi ) ∗ 5 1 2 )

float
bytesWrite =

bytesRead = ( ( r f −r i ) ∗ 512)

tWrite = ( twf − twi ) ∗ 0.001
45 tRead = ( trf − t r i ) ∗ 0.001

txWrite = 0; txRead = 0

if ( tWrite != 0) :

50 txWrite = ( bytesWrite / tWrite )

if ( tRead != 0) :

txRead = ( bytesRead / tRead )

55 tTotal = ( tWrite + tRead )

print Bytes e s c r i t o s %f %b y t e s W r i t e
print Bytes L i d o s %f %b y t e s R e a d
print Taxa de t r a n s f e r e n c i a de e s c r i t a %f B/ s %t x W r i t e

60 print Taxa de t r a n s f e r e n c i a de l e i t u r a %f B/ s %t x R e a d

print Tempo t o t a l t o t a l %d %t T o t a l

Programa 4: Script em P ython
Note que utilizamos apenas alguns dos dados que é impresso após a execução
da linha de comando enunciada acima. As tabelas abaixo nos mostra um teste de
transferência de um arquivo de 687mb entre duas mídias, o resultado esperado na
saída do script em P ython é o total calculado em cada coluna dessa tabela: 4 5

8

Figura 4: Tabela 1

Figura 5: Tabela 2

1.3 Referências

Esclarecimentos e conhecimentos de alguns dos comandos aqui apresentados
foram retirados dos sites abaixo:

Linux Questions: www.linuxquestions.org
Viva o Linux: www.vivaolinux.com.br

9

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