Process Management (CHAPTER 3) / প্রক্রিয়া ব্যবস্থাপনা

 প্রক্রিয়া ব্যবস্থাপনা

প্রক্রিয়া ব্যবস্থাপনা (Process Management) অপারেটিং সিস্টেমের একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ অংশ। এটি কম্পিউটারের কার্যক্রমের পরিচালনা এবং নিয়ন্ত্রণের জন্য দায়ী। নিচে প্রক্রিয়া ব্যবস্থাপনার বিভিন্ন দিক নিয়ে বিস্তারিত আলোচনা করা হলো:

১. প্রক্রিয়া (Process) কি?

প্রক্রিয়া হলো একটি চলমান প্রোগ্রাম, যা CPU তে চলমান। এটি একটি প্রোগ্রামের কার্যকরী সংস্করণ এবং এর মধ্যে নির্দেশ, ডেটা, এবং সিস্টেমের বিভিন্ন উপাদান অন্তর্ভুক্ত থাকে।

২. প্রক্রিয়া পরিচালনার ভূমিকা

প্রক্রিয়া ব্যবস্থাপনা বিভিন্ন কাজ সম্পাদন করে, যেমন:

• প্রক্রিয়া তৈরি ও ধ্বংস: নতুন প্রক্রিয়া তৈরি করা এবং অনাবশ্যক প্রক্রিয়া ধ্বংস করা।
• প্রক্রিয়া স্থিতি নিয়ন্ত্রণ: প্রক্রিয়াগুলোর স্থিতি (running, waiting, ready) নিয়ন্ত্রণ করা।
• CPU সময় বরাদ্দ: CPU কে বিভিন্ন প্রক্রির মাঝে সময় ভাগ করে দেওয়া।
• সম্পদ বরাদ্দ: প্রক্রিয়া গুলোর জন্য প্রয়োজনীয় সম্পদ যেমন মেমোরি, I/O ডিভাইস ইত্যাদি বরাদ্দ করা।

৩. প্রক্রিয়া অবস্থান

প্রক্রিয়াগুলি বিভিন্ন অবস্থানে থাকতে পারে:

• নতুন (New): যখন একটি প্রক্রিয়া তৈরি হয়।
• প্রস্তুত (Ready): প্রক্রিয়া CPU এর জন্য অপেক্ষা করছে।
• চালানো (Running): CPU দ্বারা কার্যকরী হচ্ছে।
• অপেক্ষা (Waiting): I/O বা অন্যান্য কারণে অপেক্ষা করছে।
• সমাপ্ত (Terminated): প্রক্রিয়া শেষ হয়েছে।

৪. প্রক্রিয়া তৈরি ও ধ্বংস

প্রক্রিয়া তৈরি করা সাধারণত একটি সিস্টেম কলের মাধ্যমে হয়, যেমন fork()। একটি নতুন প্রক্রিয়া তৈরি করার সময়, পিতামাতার প্রক্রিয়া একটি নতুন সন্তানের প্রক্রিয়া তৈরি করে।

প্রক্রিয়া ধ্বংস করার জন্যও একটি সিস্টেম কল ব্যবহার করা হয়, যেমন exit()। যখন একটি প্রক্রিয়া কাজ শেষ করে, এটি নিজেকে ধ্বংস করে এবং CPU কে মুক্ত করে।

৫. প্রসেস সিডিউলিং (Process Scheduling)

প্রক্রিয়া সিডিউলিং হল CPU সময়ের সঠিক ব্যবহার নিশ্চিত করার জন্য প্রক্রিয়াগুলির মধ্যকার সময় বরাদ্দের একটি পদ্ধতি। সাধারণ সিডিউলিং অ্যালগরিদম গুলি হলো:

• ফার্স্ট কাম ফার্স্ট সার্ভড (FCFS): প্রক্রিয়াগুলি তাদের আগমনের ভিত্তিতে পরিচালিত হয়।
• শর্টেস্ট জব ফার্স্ট (SJF): ছোটতম সময়ের জন্য চলা প্রক্রিয়াগুলি প্রথমে পরিচালিত হয়।
• রাউন্ড রবিন (RR): প্রতিটি প্রক্রিয়াকে নির্দিষ্ট সময় বরাদ্দ করা হয়।

৬. সমান্তরাল প্রক্রিয়া (Concurrent Processes)

একাধিক প্রক্রিয়া সমান্তরালে চলতে পারে। অপারেটিং সিস্টেম সমান্তরাল প্রক্রিয়াগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে সুসংগঠিত কাজ করে, যেমন:

• মিউটেক্স (Mutex): একাধিক প্রক্রিয়ার মধ্যে সম্পদ ব্যবহারে সমন্বয়।
• সেমাফোর (Semaphore): একাধিক প্রক্রিয়ার মধ্যে সংকেত প্রেরণের জন্য ব্যবহৃত হয়।

প্রক্রিয়া ব্যবস্থাপনা অপারেটিং সিস্টেমের একটি মৌলিক অংশ, যা কম্পিউটারের কার্যক্রম পরিচালনার জন্য অত্যন্ত প্রয়োজনীয়। এটি প্রক্রিয়াগুলির জীবনচক্র, স্থিতি নিয়ন্ত্রণ, সম্পদ বরাদ্দ, এবং সিডিউলিংয়ের মাধ্যমে কার্যকরীভাবে কাজ করে। সঠিক প্রক্রিয়া ব্যবস্থাপনা নিশ্চিত করে যে সিস্টেম দ্রুত, দক্ষ এবং স্থিতিশীলভাবে কাজ করছে।

প্রসেস, থ্রেড এবং মাল্টিথ্রেডিং: অপারেটিং সিস্টেমে প্রক্রিয়া ধারণা

১. প্রসেস (Process)

প্রক্রিয়া হলো একটি কার্যকরী প্রোগ্রাম যা চালানো হচ্ছে। এটি কম্পিউটারের মেমোরিতে উপস্থিত একটি সংস্থান। প্রক্রিয়াগুলি নিম্নলিখিত উপাদানগুলির সমন্বয়ে গঠিত:

• প্রোগ্রাম কোড: প্রোগ্রামের নির্দেশাবলী যা সম্পন্ন করতে হয়।
• অ্যাক্টিভেশন রেকর্ড: প্রক্রিয়ার কার্যকরী অবস্থান এবং স্থানীয় ভেরিয়েবলগুলি।
• সিস্টেম রিসোর্স: CPU, মেমরি, I/O ডিভাইস এবং ফাইলগুলির মতো সংস্থান।

প্রক্রিয়াগুলি সাধারণত তিনটি রাজ্যে থাকতে পারে:

• রানিং: যখন প্রক্রিয়া CPU ব্যবহার করছে।
• ওয়েটিং: যখন প্রক্রিয়া সম্পূর্ণ করতে অপেক্ষা করছে।
• টার্মিনেটেড: যখন প্রক্রিয়া সম্পূর্ণ হয়েছে।

২. থ্রেড (Thread)

থ্রেড হলো একটি লঘু প্রক্রিয়া যা একটি প্রসেসের ভিতরে কাজ করে। একটি প্রক্রিয়া এক বা একাধিক থ্রেড ধারণ করতে পারে। থ্রেডগুলির মধ্যে সুবিধা হলো:

• শেয়ারড মেমরি: সমস্ত থ্রেড একই মেমোরি স্পেস ব্যবহার করে, তাই যোগাযোগের জন্য অতিরিক্ত খরচ কম হয়।
• কমপ্লেক্সিটি: থ্রেড তৈরি করা সহজ এবং তাদের পরিচালনা করাও সহজ।

প্রক্রিয়ার মধ্যে থাকা বিভিন্ন থ্রেডগুলি সমান্তরালভাবে কাজ করতে পারে, যা সম্পদ ব্যবহারের দক্ষতা বৃদ্ধি করে।

৩. মাল্টিথ্রেডিং (Multithreading)

মাল্টিথ্রেডিং হলো একাধিক থ্রেডের সহায়তায় একটি প্রক্রিয়া সমান্তরালভাবে কার্যকর করা। এটি প্রধানত দুইটি উদ্দেশ্যে ব্যবহৃত হয়:

• পারফরমেন্স বৃদ্ধি: একাধিক কাজ একসাথে সম্পন্ন করা যায়, যা সময় সাশ্রয় করে।
• প্রতিক্রিয়া বৃদ্ধি: ব্যবহারকারীকে দ্রুত সাড়া দেওয়া সম্ভব হয়, যেমন গ্রাফিকাল ইউজার ইন্টারফেসে।

মাল্টিথ্রেডিংয়ের দুটি প্রধান ধরন হলো:

1.   প্রজেক্ট ভিত্তিক মাল্টিথ্রেডিং: বিভিন্ন প্রজেক্টের জন্য বিভিন্ন থ্রেড তৈরি করা হয়।

2.   পুল ভিত্তিক মাল্টিথ্রেডিং: থ্রেডগুলিকে একটি পুলে রেখে প্রয়োজন অনুসারে ব্যবহার করা হয়।

প্রসেস, থ্রেড এবং মাল্টিথ্রেডিং অপারেটিং সিস্টেমের একটি অপরিহার্য অংশ। এগুলি সিস্টেমের দক্ষতা এবং কার্যকারিতা বৃদ্ধি করতে সাহায্য করে। মাল্টিথ্রেডিংয়ের মাধ্যমে উন্নত পারফরমেন্স এবং প্রতিক্রিয়া সক্ষম হয়, যা আধুনিক সফটওয়্যার ডেভেলপমেন্টের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

 

প্রক্রিয়া অবস্থাগুলি: সৃষ্টি, কার্যনির্বাহী এবং সমাপ্তি

অপারেটিং সিস্টেমে প্রক্রিয়াগুলি বিভিন্ন অবস্থায় থাকে, যা তাদের কার্যকারিতা এবং জীবনচক্র নির্দেশ করে। সাধারণত, একটি প্রক্রিয়া তিনটি প্রধান অবস্থায় বিভক্ত হয়: সৃষ্টি (Creation), কার্যনির্বাহী (Execution) এবং সমাপ্তি (Termination)। এই তিনটি অবস্থার মধ্যে প্রতিটি পর্যায়ের একটি বিশেষ উদ্দেশ্য ও কার্যপ্রণালী রয়েছে।

১. সৃষ্টি (Creation)

প্রক্রিয়া সৃষ্টি পর্যায়ে, নতুন প্রক্রিয়া তৈরি হয়। এই পর্যায়ে নিম্নলিখিত কার্যক্রম ঘটে:

• প্রক্রিয়া তৈরির আদেশ: প্রক্রিয়া তৈরি করতে হলে একটি সিস্টেম কল (system call) করতে হয়, যেমন fork() (Unix/Linux সিস্টেমে)।
• আইডেন্টিফিকেশন: নতুন প্রক্রিয়ার জন্য একটি ইউনিক আইডি বরাদ্দ করা হয়, যা প্রক্রিয়াটিকে শনাক্ত করতে সহায়ক।
• রিসোর্স বরাদ্দ: সৃষ্টির সময় প্রক্রিয়াটির জন্য প্রয়োজনীয় রিসোর্স (যেমন মেমরি, CPU টাইম) বরাদ্দ করা হয়।
• শুরুর অবস্থা নির্ধারণ: প্রক্রিয়ার কার্যক্রমের শুরুতে সেটি কোন অবস্থায় থাকবে তা নির্ধারণ করা হয়।

২. কার্যনির্বাহী (Execution)

কার্যনির্বাহী পর্যায়ে প্রক্রিয়াটি কার্যকর হতে শুরু করে এবং এটি CPU-তে রান হয়। এই পর্যায়ের প্রধান কার্যক্রম হলো:

• CPU বরাদ্দ: যখন প্রক্রিয়াটি কার্যকর হতে শুরু করে, তখন এটি CPU থেকে সময় পায় এবং কার্যকর হয়।
• অবস্থার পরিবর্তন: কার্যনির্বাহী অবস্থায় প্রক্রিয়া বিভিন্ন সাব-অবস্থায় থাকতে পারে, যেমন রানিং (running), ready (প্রস্তুত) বা blocked (ব্লকড)।
• রানিং: যখন CPU প্রক্রিয়ার কোড সম্পাদন করছে।
• প্রস্তুত: যখন প্রক্রিয়াটি CPU পাওয়ার জন্য অপেক্ষা করছে।
• ব্লকড: যখন প্রক্রিয়াটি I/O অপারেশন বা অন্য কোন কারণে অপেক্ষা করছে।
• পর্যায়ের পরিবর্তন: প্রক্রিয়া বিভিন্ন অবস্থার মধ্যে পরিবর্তিত হয়, যেমন কার্যনির্বাহী অবস্থা থেকে প্রস্তুত বা ব্লকড অবস্থায় চলে যেতে পারে।

৩. সমাপ্তি (Termination)

প্রক্রিয়া সমাপ্তি পর্যায়ে পৌঁছালে, এটি কার্যক্রম সম্পন্ন হয় এবং সিস্টেম থেকে অপসারণ করা হয়। এই পর্যায়ে নিম্নলিখিত কার্যক্রম ঘটে:

• সম্পূর্ণকরণ: প্রক্রিয়ার সকল কার্যক্রম সম্পন্ন হয়।
• রিসোর্স মুক্তকরণ: ব্যবহৃত মেমরি, CPU সময় এবং অন্যান্য রিসোর্স মুক্ত করা হয় যাতে অন্য প্রক্রিয়া ব্যবহার করতে পারে।
• স্থিতি প্রতিবেদন: প্রক্রিয়ার স্থিতি (যেমন সফলতা বা ব্যর্থতা) সিস্টেমের কাছে রিপোর্ট করা হয়, যা লগিং বা ডিবাগিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়।
• প্রক্রিয়া অপসারণ: সিস্টেম থেকে প্রক্রিয়া সম্পূর্ণরূপে অপসারিত হয়, এবং এটি আর কোনও রিসোর্স ব্যবহার করতে পারে না।

অপারেটিং সিস্টেমে প্রক্রিয়াগুলির সৃষ্টির, কার্যনির্বাহী এবং সমাপ্তির এই পর্যায়গুলি একে অপরের সাথে যুক্ত এবং সমন্বিত। এই প্রক্রিয়া অবস্থাগুলির সঠিক ব্যবস্থাপনা সিস্টেমের কার্যকারিতা এবং কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করে। একটি কার্যকর অপারেটিং সিস্টেমের জন্য এই পর্যায়গুলির মধ্যে সঠিক সঞ্চালন অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

প্রসেস শিডিউলিং: শিডিউলিং অ্যালগরিদম (FCFS, SJF, রাউন্ড রবিন, প্রায়োরিটি শিডিউলিং)

অপারেটিং সিস্টেমে প্রসেস শিডিউলিং হল সেই প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে প্রসেসগুলোকে CPU-তে চলানোর জন্য নির্বাচন করা হয়। একটি কার্যকরী শিডিউলিং অ্যালগরিদম ব্যবহারের মাধ্যমে CPU-র ব্যবহারের দক্ষতা এবং সিস্টেমের প্রতিক্রিয়া সময় উন্নত করা যায়। প্রধান কিছু শিডিউলিং অ্যালগরিদম হলো:

১. FCFS (First-Come, First-Served)

• বর্ণনা: FCFS অ্যালগরিদম হল সবচেয়ে সহজ এবং মৌলিক শিডিউলিং পদ্ধতি। এই পদ্ধতিতে, প্রথম যে প্রসেসটি আসবে সেটিই প্রথমে CPU-তে চলবে।
• গুণাবলী:
• সহজে বাস্তবায়নযোগ্য।
• প্রসেসের আগমনের সময় অনুযায়ী শিডিউল করা হয়।
• ত্রুটি:
• দীর্ঘ প্রসেসের জন্য অপেক্ষার সময় বাড়িয়ে দেয়, যা convoy effect সৃষ্টি করতে পারে।

২. SJF (Shortest Job First)

• বর্ণনা: SJF অ্যালগরিদমে সবচেয়ে ছোট প্রসেসটি প্রথমে CPU-তে চলবে। এই অ্যালগরিদমটি পূর্বাভাসের উপর ভিত্তি করে কাজ করে, যেখানে প্রত্যেক প্রসেসের কাজের সময় পূর্বনির্ধারিত থাকে।
• গুণাবলী:
• গড় অপেক্ষার সময় কম।
• প্রসেসের গতি বাড়ায়।
• ত্রুটি:
• দীর্ঘ প্রসেসগুলোর জন্য অপেক্ষা বাড়ে।
• অত্যন্ত সক্রিয়ভাবে পূর্বাভাস নির্ভর করে।

৩. রাউন্ড রবিন (Round Robin)

• বর্ণনা: রাউন্ড রবিন শিডিউলিং হল টাইম স্লট ভিত্তিক পদ্ধতি। প্রতিটি প্রসেসের জন্য নির্দিষ্ট সময়ের স্লট বরাদ্দ করা হয়, এবং এরপর পরবর্তী প্রসেসে স্যুইচ করা হয়।
• গুণাবলী:
• প্রতিটি প্রসেসের জন্য সমান সুযোগ দেয়।
• অপেক্ষার সময়ের ভারসাম্য রক্ষা করে।
• ত্রুটি:
• টাইম স্লট খুব ছোট হলে প্রসেসের কার্যকরীতা কমে যায়।
• প্রায়শই কনটেক্সট সুইচিংয়ের কারণে কিছু সময় নষ্ট হয়।

৪. প্রায়োরিটি শিডিউলিং (Priority Scheduling)

• বর্ণনা: এই অ্যালগরিদমে প্রতিটি প্রসেসকে একটি প্রায়োরিটি দেওয়া হয় এবং সেই অনুযায়ী CPU বরাদ্দ করা হয়। উচ্চ প্রায়োরিটির প্রসেসগুলি নিম্ন প্রায়োরিটির প্রসেসের আগে CPU পায়।
• গুণাবলী:
• জরুরি কাজগুলো আগে সম্পন্ন হয়।
• ব্যবস্থাপনায় কার্যকর।
• ত্রুটি:
• নিম্ন প্রায়োরিটির প্রসেসগুলোর জন্য অপেক্ষার সময় বাড়তে পারে।
• starvation এর সমস্যা দেখা দিতে পারে।

প্রসেস শিডিউলিং অ্যালগরিদমগুলি অপারেটিং সিস্টেমের কার্যকারিতা এবং কার্যক্ষমতা বৃদ্ধিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। সঠিক শিডিউলিং অ্যালগরিদম নির্বাচন করা সিস্টেমের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতা এবং সিস্টেমের দক্ষতা প্রভাবিত করে।

কনটেক্সট সুইচিং (Context Switching)

সংজ্ঞা: কনটেক্সট সুইচিং হল একটি প্রক্রিয়া যা অপারেটিং সিস্টেমে (OS) একাধিক প্রক্রিয়া (process) বা থ্রেড (thread) এর মধ্যে দ্রুত স্যুইচ করার জন্য ব্যবহৃত হয়। যখন এক প্রক্রিয়া CPU থেকে অন্যান্য প্রক্রিয়ায় স্যুইচ করে, তখন কনটেক্সট সুইচিং ঘটে। এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ যা মাল্টিটাস্কিং সক্ষম করে এবং সিস্টেমের সম্পদকে দক্ষতার সঙ্গে ব্যবহার করে।

কিভাবে কাজ করে: কনটেক্সট সুইচিং প্রক্রিয়ার সময় নিচের পদক্ষেপগুলি অনুসরণ করা হয়:

1.   প্রক্রিয়ার সংরক্ষণ:

o    বর্তমান কার্যরত প্রক্রিয়ার সব তথ্য (যেমন রেজিস্টার, প্রোগ্রাম কাউন্টার, এবং অন্যান্য গুরুত্বপূর্ণ তথ্য) একটি ডেটা স্ট্রাকচারে সংরক্ষণ করা হয়, যা 'কনটেক্সট' নামে পরিচিত।

2.   নতুন প্রক্রিয়া লোড করা:

o    পরবর্তী প্রক্রিয়ার কনটেক্সট লোড করা হয়, যার মাধ্যমে CPU নতুন প্রক্রিয়ায় চলে যায়।

3.   CPU এর নিয়ন্ত্রণ স্থানান্তর:

o    CPU নতুন প্রক্রিয়ার সাথে কাজ করতে শুরু করে।

কনটেক্সট সুইচিং এর প্রকারভেদ:

1.   স্বেচ্ছাকৃত (Voluntary) কনটেক্সট সুইচিং:

o    যখন একটি প্রক্রিয়া নিজে থেকেই CPU ছেড়ে দেয়, যেমন I/O অপারেশন সম্পন্ন করার জন্য অপেক্ষা করছে।

2.   অনিচ্ছাকৃত (Involuntary) কনটেক্সট সুইচিং:

o    যখন অপারেটিং সিস্টেম একটি প্রক্রিয়াকে বাধ্যতামূলকভাবে CPU ছাড়তে বলে, যেমন টাইম শেয়ারিং বা প্রক্রিয়ার প্রাধান্য পরিবর্তনের সময়।

গুরুত্ব:

• মাল্টিটাস্কিং: কনটেক্সট সুইচিং মাল্টিটাস্কিংয়ের ভিত্তি। এটি ব্যবহারকারীদের বিভিন্ন প্রক্রিয়া একই সাথে চালানোর অনুভূতি দেয়।
• সম্পদের ব্যবহার: সিস্টেমের CPU এবং অন্যান্য সম্পদের সর্বোত্তম ব্যবহার নিশ্চিত করে।
• সামঞ্জস্য: এটি বিভিন্ন প্রক্রিয়ার মধ্যে সামঞ্জস্য বজায় রাখে এবং সিস্টেমের স্থিতিশীলতা বাড়ায়।

চ্যালেঞ্জসমূহ:

• কনটেক্সট সুইচিং প্রক্রিয়া সম্পাদনের সময় অতিরিক্ত সময় লাগে, যা সিস্টেমের পারফরম্যান্সকে প্রভাবিত করতে পারে।
• প্রক্রিয়া সুইচ করার সময়, অনেক সময় এবং স্মৃতি নষ্ট হয়, যা 'সুইচিং ওভারহেড' নামে পরিচিত।

উপসংহার: কনটেক্সট সুইচিং অপারেটিং সিস্টেমের একটি গুরুত্বপূর্ণ ফিচার, যা মাল্টিটাস্কিংয়ের সুযোগ সৃষ্টি করে এবং CPU-কে বিভিন্ন প্রক্রিয়ার মধ্যে কার্যকরভাবে পরিচালনা করতে সহায়তা করে। যদিও এর কিছু চ্যালেঞ্জ রয়েছে, এটি আধুনিক অপারেটিং সিস্টেমের কার্যকারিতার জন্য অপরিহার্য।

টার্মিনোলজি:

• প্রক্রিয়া (Process): একটি প্রোগ্রামের কার্যকরী ইউনিট।
• থ্রেড (Thread): একটি প্রক্রিয়ার মধ্যে নির্বাহের একটি ক্ষুদ্রতম ইউনিট।
• CPU (Central Processing Unit): কম্পিউটারের কেন্দ্রীয় প্রসেসর।

ইন্টার-প্রসেস যোগাযোগ (IPC): শেয়ারড মেমরি, মেসেজ পাসিং

ভূমিকা

ইন্টার-প্রসেস যোগাযোগ (IPC) হল একটি প্রযুক্তি যা একাধিক প্রসেসের মধ্যে তথ্য বিনিময় করতে ব্যবহৃত হয়। এটি অপারেটিং সিস্টেমের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ, যা প্রসেসগুলিকে একে অপরের সাথে যোগাযোগ করতে এবং সম্পদ ভাগাভাগি করতে সক্ষম করে। IPC দুটি প্রধান পদ্ধতি ব্যবহার করে: শেয়ারড মেমরি এবং মেসেজ পাসিং।

১. শেয়ারড মেমরি

শেয়ারড মেমরি হল একটি যোগাযোগের পদ্ধতি যেখানে একাধিক প্রসেস একটি সাধারণ মেমরি সেগমেন্ট শেয়ার করে। এই পদ্ধতিতে, একাধিক প্রসেস একই সময়ে একটি শেয়ারড মেমরিতে ডেটা লেখার এবং পড়ার জন্য অ্যাক্সেস করতে পারে। এটি দ্রুত এবং কার্যকরী যোগাযোগের জন্য একটি সুবিধাজনক পদ্ধতি।

লক্ষণীয় দিক:

• দ্রুত যোগাযোগ: শেয়ারড মেমরির মাধ্যমে ডেটা স্থানান্তর করার সময় প্রসেসের মধ্যে যোগাযোগ খুব দ্রুত হয়, কারণ এটি প্রক্রিয়া ব্যবস্থাপনার জন্য অতিরিক্ত লোড সৃষ্টি করে না।
• সংকেত ও সিঙ্ক্রোনাইজেশন: শেয়ারড মেমরিতে কাজ করার সময়, প্রসেসগুলিকে সঠিকভাবে সিঙ্ক্রোনাইজ করা প্রয়োজন যাতে একাধিক প্রসেস একসাথে ডেটা অ্যাক্সেস না করে। এই জন্য মিউটেক্স (Mutex) বা সেমাফোর (Semaphore) ব্যবহার করা হয়।

অসুবিধা:

• কমপ্লেক্সিটি: শেয়ারড মেমরি ব্যবস্থাপনায় বেশিরভাগ ক্ষেত্রে সিঙ্ক্রোনাইজেশন সমস্যা দেখা দিতে পারে।
• ডেটা নিরাপত্তা: একাধিক প্রসেস একই মেমরি সেগমেন্টে কাজ করার কারণে ডেটার নিরাপত্তা ঝুঁকিতে পড়ে।

২. মেসেজ পাসিং

মেসেজ পাসিং হল একটি যোগাযোগের পদ্ধতি যেখানে প্রসেসগুলি একে অপরের মধ্যে বার্তা পাঠায় এবং গ্রহণ করে। এই পদ্ধতিতে, একটি প্রসেস একটি বার্তা প্রেরণ করে এবং অপর প্রসেস সেই বার্তাটি গ্রহণ করে।

লক্ষণীয় দিক:

• সহজতা: মেসেজ পাসিং পদ্ধতিতে প্রক্রিয়া গুলি সরাসরি মেমরি শেয়ার করে না, তাই সিঙ্ক্রোনাইজেশন এবং নিরাপত্তা সমস্যা কম হয়।
• ডিস্ট্রিবিউটেড সিস্টেমের জন্য কার্যকর: মেসেজ পাসিং পদ্ধতি স্থানীয় এবং দূরবর্তী প্রসেসগুলির মধ্যে যোগাযোগের জন্য উপযুক্ত।

অসুবিধা:

• অতিরিক্ত লোড: বার্তা পাঠানো এবং গ্রহণ করার জন্য অতিরিক্ত সিস্টেম কল এবং সময়ের প্রয়োজন, যা কার্যকারিতা কমিয়ে দিতে পারে।
• ডেটা প্রাপ্যতা: যখন একটি প্রসেস বার্তা পাঠায়, তখন প্রাপ্তকারী প্রসেসটি সক্রিয় না থাকলে বার্তাটি হারিয়ে যেতে পারে।

ইন্টার-প্রসেস যোগাযোগ (IPC) হল আধুনিক অপারেটিং সিস্টেমের একটি অপরিহার্য অংশ, যা প্রসেসগুলির মধ্যে তথ্যের প্রবাহ নিশ্চিত করে। শেয়ারড মেমরি এবং মেসেজ পাসিং উভয় পদ্ধতিরই নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে। একটি সঠিক পদ্ধতি নির্বাচন করা নির্ভর করে সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তা এবং প্রসেসগুলির আচরণের উপর।

ডেডলক: ডেডলক সনাক্তকরণ, এড়ানো এবং প্রতিরোধ

অপারেটিং সিস্টেমে ডেডলক একটি জটিল সমস্যা, যেখানে দুটি বা ততোধিক প্রসেস একে অপরের সম্পদ নিতে চেষ্টা করে, কিন্তু প্রত্যেকটি প্রসেস অপরটির সম্পদ ব্যবহারে বাধা পায়। এই পরিস্থিতিতে, সংশ্লিষ্ট প্রসেসগুলি চলতে থাকে না এবং সিস্টেমটি স্থবির হয়ে যায়।

১. ডেডলকের সংজ্ঞা

ডেডলক একটি অবস্থায় পৌঁছানো যেখানে একাধিক প্রসেস একে অপরের জন্য অপেক্ষা করছে এবং ফলস্বরূপ, তাদের কোনটিই সম্পন্ন হচ্ছে না। একটি ডেডলক ঘটতে পারে যখন নিচের চারটি শর্ত simultaneously পূর্ণ হয়:

• মিউটুয়াল এক্সক্লুশন: সম্পদগুলি এক সময়ে একটি প্রসেস দ্বারা ব্যবহৃত হচ্ছে।
• হোল্ড এবং ওয়েইট: একটি প্রসেস সম্পদ ধরে রেখে অন্য সম্পদের জন্য অপেক্ষা করছে।
• নন-প্রিহেম্পশন: সম্পদগুলি জোর করে মুক্ত করা যায় না।
• সাইক্লিক ওয়েইট: একটি প্রসেসের একটি চক্র তৈরি হয় যেখানে প্রতিটি প্রসেস অন্য একটি সম্পদের জন্য অপেক্ষা করছে।

২. ডেডলক সনাক্তকরণ

ডেডলক সনাক্তকরণের জন্য বিভিন্ন এলগরিদম রয়েছে। সবচেয়ে সাধারণ দুটি পদ্ধতি হলো:

• ডেডলক ডিটেকশন এলগরিদম: এই এলগরিদম একটি গ্রাফ ব্যবহার করে প্রসেস এবং সম্পদের মধ্যে সম্পর্ক বিশ্লেষণ করে। যখন এটি একটি সাইক্লিক গ্রাফ সনাক্ত করে, তখন এটি বুঝতে পারে যে ডেডলক ঘটেছে।
• রিসোর্স অ্যালোকেশন গ্রাফ: এই গ্রাফে প্রসেস এবং সম্পদগুলির মধ্যে সম্পর্ক চিত্রিত হয়। যদি গ্রাফে একটি সাইকেল থাকে, তাহলে এটি একটি ডেডলক নির্দেশ করে।

৩. ডেডলক এড়ানো

ডেডলক এড়ানোর জন্য নিম্নলিখিত পদ্ধতিগুলি গ্রহণ করা হয়:

• রিসোর্স অ্যালোকেশন পলিসি: কিছু পদ্ধতি, যেমন "সেফ স্টেট" এবং "নন-সাইক্লিক অ্যালোকেশন", ব্যবহার করা হয় যাতে প্রসেসগুলি সম্পদ পাওয়ার সময় নিশ্চিত করে যে সিস্টেমটি সেফ স্টেটে থাকবে।
• প্রিপ্রাই অ্যালোকেশন: যদি একটি প্রসেস সম্পদ চায় তবে সেটি নিশ্চিত করতে হবে যে এটি সেই সম্পদগুলি পাওয়ার জন্য অন্য কোন প্রসেসের জন্য অপেক্ষা করতে হবে না।

৪. ডেডলক প্রতিরোধ

ডেডলক প্রতিরোধের জন্য কিছু কৌশল রয়েছে:

• মিউটুয়াল এক্সক্লুশনকে সীমাবদ্ধ করা: একাধিক প্রসেসকে একটি সম্পদ ব্যবহার করতে দেওয়া।
• নন-প্রিহেম্পটিভ অ্যালোকেশন: সম্পদগুলির পুনরায় বিভাজন করতে হবে, যদি কোন প্রসেস অন্য সম্পদের জন্য অপেক্ষা করছে।
• সাইক্লিক ওয়েইট নির্মূল করা: সকল প্রসেসকে একটি নির্দিষ্ট অর্ডারে সম্পদ দাবি করতে বাধ্য করা।

ডেডলক অপারেটিং সিস্টেমের একটি গুরুতর সমস্যা, যা সঠিকভাবে সনাক্ত, এড়ানো এবং প্রতিরোধ করা প্রয়োজন। সঠিক নীতি এবং এলগরিদম প্রয়োগের মাধ্যমে, ডেডলকের সমস্যা কমিয়ে আনা সম্ভব।