Modulo 9: Scheduling

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1 Modulo 9: Schedulng Concett d base Crter d schedulng Algortm d schedulng Schedulng n UNIX Real-Tme Schedulng 9.

2 Concett d base Il massmo utlzzo della CPU s ottene con la multprogrammazone. Cclo CPU I/O: L esecuzone de process consste d ccl d esecuzone da parte della CPU e attese d I/O. 9.2

3 Schedulng de job Il meccansmo che rende possble la multprogrammazone è lo schedulng de job. Gl algortm d schedulng s classfcano n base alla loro frequenza d attvazone n: Schedulng a breve termne Schedulng a medo termne Schedulng a lungo termne preempton multprogrammazone 9.3

4 Schedulng de process : transzon d stato New Long Term Long Term Short Term Ready, Suspended Medum Term Ready Runnng Ext Blocked Suspended Blocked Medum Term 9.4

5 CPU Scheduler Selezona, con una poltca, uno de process ready e gl alloca la CPU. La r-schedulazone può avvenre quando un processo:.passa dallo stato runnng a quello watng. 2.Passa dallo stato runnng a quello ready. 3.Passa dallo stato watng a quello ready. 4. Termna. 9.5

6 Dspatcher L operazone d dspatch assegna l controllo della CPU al processo selezonato dallo short-term scheduler Context swtchng Passaggo della CPU allo user mode Rtorno (da nterrupt) alla locazone opportuna d memora nel programma utente n modo da farlo rpartre correttamente Dspatch latency èltempo cheoccorreal dspatcher per bloccare un processo e farne rpartre un altro. 9.6

7 Crter d schedulng Utlzzo della CPU. Throughput : numero d process completat per untà d tempo. Turnaround tme: tempo d presenza nel sstema d un processo. Watng tme: tempo d attesa nella coda ready. Response tme: tempo tra l nvo d un comando e la rcezone del prompt del sstema (n ambto tme-sharng). 9.7

8 Crter d ottmzzazone User orented Mn turnaround tme (batch) Mn watng tme Mn response tme (tme-sharng) Predcbltà Deadlnes System orented Max utlzzo della CPU Max throughput Imparzaltà prortà Blancamento delle rsorse 9.8

9 Modell determnstc senza preempton L obettvo fondamentale della schedulazone n un sstema multprocessore è quello d mnmzzare l tempo d completamento complessvo W de job sottomess. Carta d Gantt Processore 3 P 2 P2 P3 P4 P

10 Defnzon T t TATG TATM TATP TATMP = = = = = = turnaround tme; durata del job - esmo n de job = T turnaround tme globale; TATG turnaround tme medo; numero de job T t turnaround tme pesato del job - esmo; numero de job n de job = T t turnaround tme medo pesato; 9.0

11 Esempo J=(7, 6.5, 2, 2, 2) Processore 3 P 2 P2 P3 P4 P T = (7, 6.5, 2, 4, 6) TATG = = 25.5 TATM = 5. TATMP = (7/7+6.5/6.5+2/2+4/2+6/2) = 8/5=.6 9.

12 Sstem con sngolo processore - FIFO P Arrvo t P Arrvo Inzo Fne T TATP TATG = 790 TATM = 263 TATMP = 5.9/3 = 5.3 P P2 P

13 Sstem con sngolo processore - SJN P Arrvo t P Arrvo Inzo Fne T TATP TATG = 75 TATM = 238 TATMP = 2.5/3 = 4.05 P P3 P2 P3 P2 P Preveggente 9.3

14 Algortmo Preveggente P Arrvo t P Arrvo Inzo Fne T TATP TATG = 55 TATM = 7 TATMP = 4.5/3 =.38 P3 P2 P

15 Sstem multprocessore - J=(8, 5, 4, 4, 2, ) Processore 3 P3 P SJN 2 P5 P2 P6 P Processore 3 P3 P4 Eurstca 2 P5 P2 P6 P Processore 3 P3 P4 LJN 2 P2 P5 P6 P

16 La stratega LJN non è ottmale Processore 3 P P6 J=(8, 6.5, 6, 4, 3, 2.5, 2.5, ) 2 Processore 3 P2 P5 P7 P3 P4 P P P6 2 P2 P4 P8 P3 P5 P W(SJN) 2 W(OPT) m W(LJN) 4 W(OPT) 3 3m 9.6

17 Sstem con preempton 2 P P3 2 P P3 P2 P2 P Schedulazone senza preempton Schedulazone con preempton p Wmn = max max( t ), t c p = 9.7

18 Tempo d completamento p Wmn = max max( t ), t c p = p : process c: processor t : tempo d completamento Esempo: J a =(, 2, 2) W mn =2.5 J b =(, 2, 4) W mn =4 9.8

19 Multlevel Feedback Queues preempton preempton Coda RQ0 quanto 8... Coda RQ quanto 6... Coda RQ2... Use the CPU Use the CPU Use the CPU Completon Completon Completon preempton Coda RQn... Use the CPU Completon preempton Round Robn 9.9

20 Modello operazonale n (t) A Devce C B A = numero d arrv al server nel tempo d osservazone T B = tempo d occupazone del server (B T) C = numero d completament del server nel tempo d osservazone T n = numero medo d job nel server 9.20

21 Quanttà dervate A λ = T C X = T B U = T B S = C tasso d arrvo (rcheste d servzo/sec) tasso d output (rcheste completate/sec) o throughput utlzzo tempo medo d servzo per rchesta completata 9.2

22 Legge d Lttle n(t) L area sottostante la curva n (t) è l tempo W accumulato da job nel sstema (job*sec). n W T = R W C = n = X R 9.22

23 Legge d Lttle n W T = R W C = n = X R n(t) A = 7 job C =0 job B =6 sec U =6/20 = 0.8 S =6/0 =.6 sec X = 0/20 = 0.5 job/sec W = 40 job*sec n = 40/20 = 2 job R = 40/0 = 4 sec 9.23

24 Modell stocastc a ret d code Consentono d ottenere l tempo medo d rsposta R, dat l tasso degl arrv λ ed l tasso d servzo μ μ ρ = = λ λ μ R= n ρ = = λ λ - ( ρ) λμ λ λ μ = μ λ Il tempo medo d rsposta R è dentco per qualsas stratega, cò che vara è la dstrbuzone de temp d rsposta tra job cort e job lungh. 9.24

25 Stratega FIFO La stratega FIFO favorsce job lungh, nfatt consderando l tempo d rsposta normalzzato per la durata meda de job La relazone tra quest temp d rsposta per job lungh e cort è: R μ R μ L «R μ C 9.25

26 Stratega Round Robn La statega Round Robn favorsce job cort q l quanto d tempo. Per la legge d Lttlle, un job dopo una preempton, troverà n = davant a sè nella coda process. ρ ρ Se un processo rchede K quant, rcclerà K volte ρ R( K) = K q + q K q Kq μ = = ρ ρ μ- λ Kq ρ ρ Dove è l tempo d attesa e Kq quello s esecuzone Il tempo medo d attesa è l tempo d attesa per un job d durata meda, coé Kq = μ 9.26

27 Stratega UNIX per la schedulazone P j () è la prortà del processo j all nzo del quanto. Base j - la prortà pù alta corrsponde a valor numercamente pù bass. è la prortà con cu l processo j nasce. U j () è l utlzzo della CPU da parte del processo j nell ntervallo. CPU j () è una meda pesata dell uso della CPU da parte del processo j nell ntervallo. CPU ) = U j ( ) CPUj( -) j ( CPU j() P j() = Basej + + ncej 2 nce j è un fattore correttvo gestble dall utente per abbassare la sua prortà. 9.27

28 Esempo d schedulazone Tempo Proc. A Proc. B Proc. C Prortà CPU Prortà CPU Prortà CPU

29 Stratega UNIX per la schedulazone Lo scopo della prortà base è quello assegnare a process dvers lvell d prortà al fne d ottmzzare gl access a devce e d permettere al S.O. d rspondere velocemente alle system call. La prortà d un processo non può crescere fno a superare l suo lvello d base. In ordne decrescente, dvers lvell d prortà comprendono: l processo swapper controllor de devce d I/O a blocch la gestone de fle controllor de devce d I/O a carattere process utente 9.29

30 Schedulng de sstem Real Tme Rchesta da un processo Real Tme Il processo Real Tme vene accodato agl altr n process gà present nella Ready Lst Processo Processo 2 Processo n Processo Real Tme quanto d tempo Intervallo d tempo trascorso prma della schedulazone Schedulazone con preempton d tpo Round Robn 9.30

31 Schedulng de sstem Real Tme Rchesta da un processo Real Tme Il processo Real Tme vene nserto n testa alla Ready Lst Processo Runnng corrente Processo Real Tme Intervallo d tempo trascorso prma della schedulazone Istante nel quale l processo Runnng s blocca o termna Schedulazone con prortà senza preempton 9.3

32 Schedulng de sstem Real Tme Rchesta da un processo Real Tme Il processo Real Tme attende l prossmo punto d preempton Processo Runnng corrente Processo Real Tme Intervallo d tempo trascorso prma della schedulazone Punto d preempton Schedulazone con prortà e punt d preempton 9.32

33 Schedulng de sstem Real Tme Rchesta da un processo Real Tme Il processo Real Tme vene mmedatamente attvato Processo Runnng corrente Processo Real Tme Intervallo d tempo trascorso prma della schedulazone Schedulazone con preempton mmedata 9.33