Fundamentos de Sistemas Operacionais

Transcrição

1 Fundamentos de Sistemas Operacionais Aula 9: Escalonadores Não- Preemptivos Diego Passos

2 Última Aula

3 Escalonamento O que é escalonamento. Objetivos dos escalonadores. Vazão. Eficiência. Tempo de resposta... Tipos de escalonadores: Curto prazo vs. médio prazo vs. longo prazo. Preemptivos vs. Não-preemptivos.

4 Escalonadores Não- Preemptivos

5 Momentos de Ação Escalonadores não-preemptivos não removem um processo do processador. Processos saem voluntariamente. Decisões de escalonamento ocorrem quando: Processos requisitam E/S. Processos terminam. Processos executam uma função do tipo yield.

6 Vantagens dos Escalonadores Não- Preemptivos São mais simples. Implementação mais fácil. Menos "estado" para guardar. Menos consumo de memória do SO. Menos overhead. Tarefas de escalonamento são mais rápidas. Eficiência do uso do processador tende a ser maior.

7 Escalonador FIFO (First-In First-Out)

8 O Mais Simples de Todos Processos são executados na ordem em que chegam. Na ordem em que são criados pelo SO. Implementação muito simples. Processos são guardados em uma estrutura de dados do tipo fila. Novos processos são colocados no final da fila. Próximo processo do processador é sempre o do início da fila.

9 O Que Fazer em Caso de E/S? Escalonador FIFO é não-preemptivo. Porém, processos saem do processador quando requisitam E/S. O que fazer com um processo quando seu E/S acaba? Onde colocar este processo? Algumas opções: Colocá-lo de volta no final da fila. Colocá-lo no início da fila. Colocá-lo imediatamente de volta ao processador. Requer que o escalonador aja de maneira preemptiva.

10 Exemplo 1

11 Exemplo 2

12 Análise dos Exemplos Em ambos os casos,a vazão é a mesma. 4/35 = 0,114 processos por segundo. O tempo médio de resposta no primeiro exemplo é maior: R_1 = ( ) / 4= 24,75 segundos. R_2 = ( ) / 4 = 16 segundos. Pequena mudança na ordem de chegada dos processos, causa uma grande mudança no tempo de resposta.

13 Escalonador FIFO: Características Escolhas "aleatórias". Escalonamento é decidido pela ordem de chegada. Escalonador não tem uma política ativa de escolha. Em um sistema "normal", não há starvation. Se todos os processos terminam em um tempo finito, não há como um processo esperar indefinidamente. Por outro lado, se um processo nunca acaba, demais processos nunca receberão o processador. Poucas informações são necessárias: Apenas quais são os processos no sistema.

14 Escalonador SJF (Shortest Job First)

15 Motivação Tempo de resposta do escalonador FIFO pode não ser bom. Escolha aleatória nem sempre dá bons resultados. É possível projetar um escalonador que minimize o tempo de resposta. O SJF faz isso. Ele sempre resulta no menor tempo de resposta possível. Considerando escalonadores não-preemptivos. Escalonadores preemptivos podem resultar em melhores tempos de resposta em algumas situações.

16 Minimizando o Tempo de Resposta Para minimizar o tempo de resposta, basta dar preferência para os processos mais curtos. A vazão não irá mudar, mas o tempo de espera dos processos pelo processador diminui. Como o tempo de execução total dos processos é constante, o tempo de espera é reduzido. Demonstração matemática de que esta estratégia é ótima é simples.

17 SJF: Funcionamento Cada vez que o SJF tem que escolher um novo processo, ele verifica qual o processo mais curto disponível. Este processo é escalonado. O processo se repete, obedecendo a esta regra.

18 Exemplo 1

19 Exemplo 2

20 SJF: Análise Um pouco mais complexo que o FIFO, porém ainda bastante simples. Baixo overhead. Pode levar o sistema a starvation. Exemplo, se processos curtos chegam constantemente. Processos mais longos são postergados indefinidamente. Precisa de informações complexas. Tempo de duração de um processo. Previsão do futuro! Possível em alguns sistemas específicos. Sistemas com tarefas controladas e repetitivas podem ser previamente avaliados.

21 Previsão do Futuro Mesmo quando não é possível saber o tempo de execução das tarefas, pode-se tentar adivinhar. Suponha um sistema com tarefas (processos) repetitivos. Prever o tempo da próxima execução de um processo, baseado nas execuções anteriores. Método comum de previsão: Média Movente Exponencialmente Ponderada. P(n) = a * t(n) + (1 - a) * P(n-1) Usa-se uma média histórica e uma informação atual para prever o tempo da próxima execução. Se a variação do tempo de execução é pequena, método funciona bem.

22 Previsão do Futuro: Exemplo Fonte: "Sistemas Operacionais". Rômulo Oliveira, Alexandre Carissimi e Simão Toscani. 2a Edição (slides).

23 Previsão do Futuro: Análise Muitas vezes, funciona bem. Se as previsões forem boas, SJF fará escolhas interessantes. Se as previsões forem muito erradas, escalonador terá desempenho ruim. Alguns parâmetros são arbitrários. É necessário um "chute inicial" para o tempo de execução de cada processo. Vários outros métodos de previsão podem ser usados. ARIMA. Redes Neurais....

24 O Que Fazer em Caso de E/S Processos em geral não são compostos apenas de processamento. Processos fazem requisições de E/S. Neste caso, é comum implementar o SJF com o conceito de "Próximo Ciclo de Processador". Ao invés de trabalhar com o tempo até o encerramento do processo, trabalha-se com o tempo até a próxima requisição de E/S. Quando o E/S de um processo termina, ele é desbloqueado e considera-se para a decisão de escalonamento o tempo até: Próxima requisição de E/S; ou Término do processo. Métodos de previsão ainda podem ser usados. Prevendo o tamanho do ciclo do processador, com base em ciclos passados.

25 SJF e Processos I/O Bound Processos I/O Bound são favorecidos pelo SJF. Estes processos tendem a apresenter pequenos ciclos de processador. Maior parte do tempo é gasta em E/S. Como ciclos de processador são curtos, o SJF dá a eles prioridade no escalonamento. Como regra geral, favorecer processos I/O Bound melhora o tempo de resposta. Permite a sobreposição de E/S com processamento.

26 Revisão

27 Para Lembrar O que é um escalonador não-preemptivo. Escalonador FIFO. Funcionamento. Vantagens. Escalonador SJF. Funcionamento. Minimização do tempo de resposta. Vantagens e desvantagens. Previsão do tempo de execução. Como pode ser feita.