Schedulering. dopsys 1

Transkript

1 Schedulering dopsys 1

2 Re: Schedulering af processer.. administration af CPU-resursen. Ready List (RL) processer i ready_a, ready_s, eller running tilstand. dopsys 2

3 Re: Schedulering af processer.. administration af CPU-resursen. #ready_a >> #CPU => behov for scheduler Ready List (RL) processer i ready_a, ready_s, eller running tilstand. dopsys 2

4 Indlejret vs. autonom scheduler Indlejret (embedded): en del af hver proces, kaldes via systemkald el.lign. Autonom: selvstændig proces, evt. på egen CPU dopsys 4

5 Schedulering.. typisk baseret på prioriteter (statiske eller dynamiske): dopsys 5

6 Basal algoritmestruktur Scheduler() { do { Find highest priority ready_a process p; Find a free CPU cpu; if (cpu!= NULL) Allocate_CPU(p,cpu); } while (cpu!= NULL); do { Find highest priority ready_a process p; Find lowest priority running process q; if (Prio(p) > Prio(q)) Preempt(p,q); } while (Prio(p)> Prio(q)); if (self->status.type!= running ) Preempt(p,self); } Pointer: brug alle CPUer + lad de vigtigste processer køre NB: særlige forhold omkring self ikke vist! dopsys 6

7 Designvalg i schedulering Beslutningsform (Decision mode): hvornår sker aktivering? Nonpreemptive: running proces kan ikke fratages CPU en. Proces terminerer. Proces blokerer. Proces skabes, og der er en ledig CPU. Preemptive: running proces kan blive frataget CPU en (typisk timer). Proces start. Proces af-blokering. Tidskvantum for running proces er opbrugt. En ready proces med højere prioritet end en running proces. Prioritetsfunktion: tildeler prioritet til hver proces. Arbitreringsregel: valg mellem processer med samme prioritet. dopsys 7

8 Kvalitetsparametre A.S. Tanenbaum Modern Operating Systems, Prentice-Hall, 2nd Edition, dopsys 8

9 Oversigt over algoritmer dopsys 9

10 Oversigt over algoritmer Batch dopsys 9

11 Oversigt over algoritmer Batch Interaktive dopsys 9

12 Oversigt over algoritmer Batch Interaktive Real-tids dopsys 9

13 Oversigt over algoritmer Batch Interaktive Real time in system Attained service time Total service time Real-tids dopsys 9

14 Batch algoritmer Process arrival service p1 p2 p3 t t t SJF Rækkefølgen er ikke ligegyldig: forskellige process turnaround tider dopsys 11

15 Oversigt over algoritmer Batch Interaktive Real-tids dopsys 9

16 Oversigt over algoritmer Batch Interaktive Real-tids External priority No. of priority levels Max time at top level dopsys 9

17 Round-Robin (RR).. baseret på et quantum q (tidsenheder): q tidsenheder Decision mode: preemption efter q tidsenheder. Prioritets funktion: P = 0 (alle har samme prioritet). Arbitration regel: typisk baseret på kø-struktur. Afvejning mellem responstid og context-switch overhead. Men hvordan behandles I/O bundne processer? dopsys 13

18 [Click] Hvordan behandles en I/O-bundet proces under RR? q tidsenheder A. Den bliver behandlet godt: kører en stor del af tiden B. Den bliver behandlet ligesom alle andre C. Den bliver behandlet skidt: kører kun lidt D. Det afhænger helt af I/O-enhedens opførsel E. Ved ikke dopsys 13

19 Multilevel Priority (ML)..prioritetsklasser 0..n-1: Nonpreemptive: Preemptive: FIFO indenfor hver prioritetsklasse. RR indenfor hvor prioritetsklasse. dopsys 14

20 [Q/A]..prioritetsklasser 0..n-1: Nonpreemptive: Preemptive: FIFO indenfor hver prioritetsklasse. RR indenfor hvor prioritetsklasse. dopsys 14

21 [Q/A]..prioritetsklasser 0..n-1: Nonpreemptive: Preemptive: Med statiske prioriteter - Hvordan kommer FIFO indenfor hver prioritetsklasse. disse her til at køre? RR indenfor hvor prioritetsklasse. dopsys 14

22 Multi-level Feedback (MLF).. ML med dynamiske prioriteter: Priority Max time New arrivals (and unblocked) Error Processes exceeding maximum time Nonpreemptive: Preemptive: FIFO indenfor hver prioritetsklasse. RR indenfor hvor prioritetsklasse. dopsys 16

23 Oversigt over algoritmer Batch Interaktive Real-tids dopsys 9

24 Oversigt over algoritmer Batch Interaktive Real-tids Period alle processer kører periodisk! dopsys 9

25 Real-time algoritmer: RM vs. EDF dopsys 18

26 Real-time algoritmer: RM vs. EDF Er RM og EDF så ikke bare lige gode? dopsys 18

27 Real-time algoritmer: RM vs. EDF CPU utilization: 1.5/4+3/5 = < 1 dopsys 19

28 Real-time algoritmer: RM vs. EDF CPU utilization: 1.5/4+3/5 = < 1 Nej, de er ikke lige gode: RM er ikke optimal, men det er EDF dopsys 19

29 [Click] CPU utilization: 1.5/4+3/5 = < 1 A. CPU util. > 1: der kan sommetider scheduleres B. CPU util. < 1: der kan altid scheduleres C. CPU util. < 1: der kan sommetider scheduleres D. CPU util. > 1: der kan altid scheduleres E. Ved ikke dopsys 19

30 Schedulering i Linux baseret på dynamisk prioritet (goodness): Goodness New arrivals To prioritetsklasser: 1. Real-time: Statiske prioriteter, FIFO og RR processer 2. Regular: Dynamisk prioritet Realtime Regular real-time priority (static: FIFO or RR) Goodness (if rem. quantum >0) Remaining quantum Base quantum Goodness (if rem. quantum=0) dopsys 20

31 spørgsmål om scheduleringsalgoritmer? dopsys 21

32 Prioritets-invertering.. lavprioritetsproces forhindrer proces med høj prioritet i at køre: p1: P(mutex); CS_1; V(mutex); p2: program 2 p3: P(mutex); CS_3; V(mutex); dopsys 22

33 Prioritets-invertering Kritiske regioner gøres nonpreemptible: Processer i kritisk region kan ikke afbrydes. Kan implementeres ved at inhibit/enable interrupts i kritisk region. Højprioritetsproces kan ikke få CPU-adgang når kritisk region udføres. Kritiske region udføres med højeste anvender-prioritet: Reducerer effekt af manglende CPU adgang for højprioritetsprocesser. Dynamic priority inheritance: Hvis proces q med lav prioritet blokerer proces p med højere prioritet sættes P(q) = P(p). Kan implementeres som en del af semafor-primitiverne. dopsys 23

34 Mars Pathfinder.. landede på Mars 4. juli, vxworks - real-time embedded systems OS kernel Preemptive priority scheduling. Informationsbus (delt lager) beskyttet af mutexes. System reset ifm. indsamling af meteorologisk data. dopsys 24

35 Processer: Mars Pathfinder Bus management task (høj prioritet / lille periode). Kommunikations task (medium priority). Data opsamlings task (lav prioritet / stor periode). Bus management task Kommunikations task Data opsamlings task Mutex ikke sat til dynamic priority inheritance! dopsys 25

36 Processer: Mars Pathfinder Bus management task (høj prioritet / lille periode). Kommunikations task (medium priority). Data opsamlings task (lav prioritet / stor periode). Bus management task Kommunikations task interrupt Data opsamlings task Mutex ikke sat til dynamic priority inheritance! dopsys 25

37 Processer: Mars Pathfinder Bus management task (høj prioritet / lille periode). Kommunikations task (medium priority). Data opsamlings task (lav prioritet / stor periode). deadline! Bus management task Kommunikations task interrupt Data opsamlings task Mutex ikke sat til dynamic priority inheritance! dopsys 25

38 Opsummering Scheduleringsalgoritmer: Embedded/autonomous & generel algoritmeskitse Batch: FIFO, SJF, SRT (avg. turnaround) Interactive: RR, ML, MLF Real-time: RM, EDF (CPU util., feasible/optimal) Priority Inversion: Begreb, løsninger Eksempel: Mars Pathfinder dopsys 26