Aula3 escalonamento

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Aula3 escalonamento

  1. 1. 1 Sistemas Operacionais: Escalonamento de processos Escalonamento • Critérios de escalonamento • Algoritmos de escalonamento • Escalonamento em multiprocessadores • Escalonamento tempo real
  2. 2. 2 Características de processos • Multiprogramação possibilita a máxima utilização da CPU • Processo:utilização da CPU e E/S • Distribuição da utilização da CPU Algoritmo de escalonamento • Seleciona entre os processos prontos e na memória, qual irá ganhar a CPU • O escalonamento pode ocorrer: 1. Um processo passa do estado executando para o estado espera (p. exemplo, o processo solicita uma operação de E/S) 2. Um processo passa do estado executando para o estado pronto 3. Um processo passo do estado espera para pronto 4. Um processo é finalizado • Escalonamento nas alternativas 1 e 4 é denominado não-preemptivo (nonpreemptive) • As outras opções são denominadas preemptivo (preemptive)
  3. 3. 3 Critérios para o escalonamento • Utilização da CPU – utilizar o máximo da CPU • Throughput – número de processos finalizados em um dado intervalo de tempo • Tempo de execução – tempo para finalizar a execução de um determinado processo no sistema • Tempo de espera – quantidade de tempo que o processo ficou na fila de prontos • Tempo de resposta – tempo entre a requisição e a saída do primeiro resultado (sistemas interativos) Otimizações • Utilização máxima da CPU • Throughput máximo • Tempo de execução mínimo • Tempo de espera mínimo • Tempo de resposta mínimo
  4. 4. 4 FCFS (First-come, first-served) • Primeiro a chegar, primeiro a ser servido (sistemas não preeemptivos) Process Burst Time P1 24 P2 3 P3 3 • A ordem de chegada dos processos é P1, P2, P3. O gráfico de Gantt para esse algoritmo é: • Tempo de espera P1 = 0; P2 = 24; P3 = 27 • Tempo médio de espera: (0 + 24 + 27)/3 = 17 P1 P2 P3 24 27 300 FCFS(2) • Considerando a ordem de chegada P2, P3, P1 • O gráfico de Gantt • Tempo de espera P1 = 6; P2 = 0; P3 = 3 • Tempo médio de espera: (6 + 0 + 3)/3 = 3 • Melhor desempenho que o caso anterior • “Efeito comboio”: todos os processos menores ficam esperando pelo processo maior utilizar a CPU P1P3P2 63 300
  5. 5. 5 SJF (Shortest Job First) • Menor tarefa primeiro • Cada processo é associado com o tempo de utilização da CPU (normalmente derivado das execuções anteriores) • Dois esquemas: – Não preeemptivo– quando um processo ganha a CPU ele é executado até o fim do período de utilização da CPU – Preemptivo– se um processo chega com o tempo de duração da CPU menor que o tempo restante que do processo em execução, o escalomanento é realizado. Shortest-Remaining-Time-First (SRTF) • SJF– fornece o menor tempo médio de espera para um dado conjunto de processos (solução ótima) • SJF não preemptivo Process Arrival Time Burst Time P1 0.0 7 P2 2.0 4 P3 4.0 1 P4 5.0 4 • Tempo médio de espera = (0 + 6 + 3 + 7)/4 = 4 P1 P3 P2 73 160 P4 8 12
  6. 6. 6 SJF preemptivo Process Arrival Time Burst Time P1 0.0 7 P2 2.0 4 P3 4.0 1 P4 5.0 4 • Tempo médio de espera= (9 + 1 + 0 +2)/4 = 3 P1 P3P2 42 110 P4 5 7 P2 P1 16 Determinando o tempo de uso da CPU de um processo • Estimativas • Normalmente baseadas nos ciclos de execução anteriores, utilizando a média exponencial • α= controla o peso da última execução sobre as execuções passadas :Define4. 10,3. burstCPUnexttheforvaluepredicted2. burstCPUoflengthactual1. ≤≤ = = + αα τ 1n th n nt ( ) .11 nnn t ταατ −+==
  7. 7. 7 Predição do tempo de execução Utilizando a média exponencial • α =0 – τn+1 = τn – A história recente não é considerada • α =1 – τn+1 = α tn – Somente a última execução é considerada • Expandindo a formula: τn+1 = α tn+(1 - α)α tn -1 + … +(1 - α )j α tn -j + … +(1 - α )n +1 τ0 • Desde que α E (1 - α) são menores que 1, cada item um peso menor que o seu predecessor
  8. 8. 8 Escalonamento por prioridades • Cada processo tem uma prioridade associada (valor inteiro) • Ganha a CPU o processo com maior prioridade (normalmente, menor valor = maior prioridade) – Preemptivo – Não preemptivo • SJF é um algoritmo baseado em prioridades, onde a prioridade do processo é a estimativa do tempo de uso da CPU • Problema ≡ Starvation (abandono de processos)–processos de baixa prioridade podem não ganhar a CPU • Solução≡ Aging (envelhecimento)– durante a execução do sistema, processos vão ganhando maior prioridade Round Robin (RR) • Alocação circular • Cada processo ganha um pequeno tempo de CPU (na ordem de milissegundos) denominado quantum • Cada processo ganha uma quantidade q de utilização da CPU – q grande: FCFS (todos os processos executam até o FIM) – q pequeno: haverá desperdício devido ao tempo necessário para a troca de contexto
  9. 9. 9 Simulação do escalonamento RR Process Burst Time P1 53 P2 17 P3 68 P4 24 • Gráfico de Gantt: • Normalmente, o throughput é menor, porém com um melhor tempo de resposta P1 P2 P3 P4 P1 P3 P4 P1 P3 P3 0 20 37 57 77 97 117 121 134 154 162 Exercício • Calcular o tempo médio de processamento para os seguintes processos utilizando a política de alocação circular (RR), para q =1, 2, 3, 4, 5, 6 7P4 1P3 3P2 6P1 TempoProcesso
  10. 10. 10 Escalonamento com múltiplas filas • A fila de prontos é separada em várias filas: – fila para processos interativos – fila para processos em lote • Cada fila tem sua política de escalonamento – RR para processos interativos – FCFS para processos em lote • Deve haver um escalonamento entre as filas – Prioridade: primeiro a fila de processos interativos (possibilidade de abandono de processos (starvation) – Fatia de tempo para cada fila Múltiplas filas e transferência entre filas • Processos podem ser transferidos de fila • Envelhecimento (aging): processo vai ganhando prioridade com o tempo • Escalonador com múltiplas filas pode ser definido através dos seguintes parâmetros: – Número de filas – Algoritmos de escalonamento para cada fila – Método utilizado para aumentar a prioridade do processo – Método utilizado para diminuir a prioridade do processo – Método utilizado para determinar qual fila o processo ficará quanto o mesmo solicita um serviço
  11. 11. 11 Escalonamento com múltiplas filas Escalonamento em multiprocesadores • Escolher qual processo pronto vai executar em qual CPU • Simétrico – Todas as estruturas de dados são acessadas por todos os processadores • Assimétrico – Somente um processador tem acesso a estrutura de dados do núcleo
  12. 12. 12 Escalonamento no Linux • Dois algoritmos: tempo compartilhado e tempo real • Tempo compartilhado – Baseado em prioridades(“créditos”) – o processo com mais crédito é escalonado – O crédito é subtraído quando um interrupção ocorre – Quando crédito= 0, outro processo é escolhido – Quando todos os processos tem crédito= 0, um novo cálculo dos créditos é realizado • Baseado em fatores como prioridade e histórico • Tempo real – Soft real-time – Duas classes de algoritmos • FCFS e RR • O processo de mais alta prioridade sempre executa

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