Основные понятия планирования процессов
Планирование - обеспечение поочередного доступа процессов к одному процессору.
Планировщик - отвечающая за это часть операционной системы.
Алгоритм планирования - используемый алгоритм для планирования.
Ситуации, когда необходимо планирование:
Когда создается процесс
Когда процесс завершает работу
Когда процесс блокируется на операции ввода/вывода, семафоре, и т.д.
При прерывании ввода/вывода.
Алгоритм планирования без переключений (неприоритетный) - не требует прерывание по аппаратному таймеру, процесс останавливается только когда блокируется или завершает работу.
Алгоритм планирования с переключениями (приоритетный) - требует прерывание по аппаратному таймеру, процесс работает только отведенный период времени, после этого он приостанавливается по таймеру, чтобы передать управление планировщику.
Необходимость алгоритма планирования зависит от задач, для которых будет использоваться операционная система.
Основные три системы:
Системы пакетной обработки - могут использовать неприоритетный и приоритетный алгоритм (например: для расчетных программ).
Интерактивные системы - могут использовать только приоритетный алгоритм, нельзя допустить чтобы один процесс занял надолго процессор (например: сервер общего доступа или персональный компьютер).
Системы реального времени - могут использовать неприоритетный и приоритетный алгоритм (например: система управления автомобилем).
Задачи алгоритмов планирования:
Для всех систем
Справедливость - каждому процессу справедливую долю процессорного времени
Контроль над выполнением принятой политики
Баланс - поддержка занятости всех частей системы (например: чтобы были заняты процессор и устройства ввода/вывода)
Системы пакетной обработки
Пропускная способность - количество задач в час
Оборотное время - минимизация времени на ожидание обслуживания и обработку задач.
Использование процесса - чтобы процессор всегда был занят.
Интерактивные системы
Время отклика - быстрая реакция на запросы
Соразмерность - выполнение ожиданий пользователя (например: пользователь не готов к долгой загрузке системы)
Системы реального времени
Окончание работы к сроку - предотвращение потери данных
Предсказуемость - предотвращение деградации качества в мультимедийных системах (например: потерь качества звука должно быть меньше чем видео)
Планирование в системах пакетной обработки
4.2.1 "Первый пришел - первым обслужен" (FIFO - First In Fist Out)
Процессы ставятся в очередь по мере поступления.
Преимущества:
Простата
Справедливость (как в очереди покупателей, кто последний пришел, тот оказался в конце очереди)
Недостатки:
Процесс, ограниченный возможностями процессора может затормозить более быстрые процессы, ограниченные устройствами ввода/вывода.
4.2.2 "Кратчайшая задача - первая"
Нижняя очередь выстроена с учетом этого алгоритма
Преимущества:
Уменьшение оборотного времени
Справедливость (как в очереди покупателей, кто без сдачи проходит в перед)
Недостатки:
Длинный процесс занявший процессор, не пустит более новые краткие процессы, которые пришли позже.
Наименьшее оставшееся время выполнение
Аналог предыдущего, но если приходит новый процесс, его полное время выполнения сравнивается с оставшимся временем выполнения текущего процесса.
Трехуровневое планирование
Трехуровневое планирование
Планировщик доступа выбирает задачи оптимальным образом (например: процессы, ограниченные процессором и вводом/выводом).
Если процессов в памяти слишком много, планировщик памяти выгружает и загружает некоторые процессы на диск. Количество процессов находящихся в памяти, называется степенью многозадачности.
Планирование в интерактивных системах
Циклическое планирование
Самый простой алгоритм планирования и часто используемый.
Каждому процессу предоставляется квант времени процессора. Когда квант заканчивается процесс переводится планировщиком в конец очереди. При блокировке процессор выпадает из очереди.
Пример циклического планирования
Преимущества:
Простата
Справедливость (как в очереди покупателей, каждому только по килограмму)
Недостатки:
Если частые переключения (квант - 4мс, а время переключения равно 1мс), то происходит уменьшение производительности.
Если редкие переключения (квант - 100мс, а время переключения равно 1мс), то происходит увеличение времени ответа на запрос.
Приоритетное планирование
Каждому процессу присваивается приоритет, и управление передается процессу с самым высоким приоритетом.
Приоритет может быть динамический и статический.
Динамический приоритет может устанавливаться так:
П=1/Т, где Т- часть использованного в последний раз кванта
Если использовано 1/50 кванта, то приоритет 50.
Если использован весь квант, то приоритет 1.
Т.е. процессы, ограниченные вводом/вывода, будут иметь приоритет над процессами ограниченными процессором.
Часто процессы объединяют по приоритетам в группы, и используют приоритетное планирование среди групп, но внутри группы используют циклическое планирование.
Приоритетное планирование 4-х групп
