GEF 435 Principes des systèmes d’exploitation Ordonnancement Pt II (Tanenbaum 2.5)

Revue Quand est-ce que l’on prend des décision d’ordonnancement? Quels sont les buts de l’ordonnancement pour les systèmes interactifs When: On process creation On process destruction On a block/semaphore On an interrupt Goals: Fast response time Proportionality: things that users FEEL should take a short time, must or they’ll become....agitated....

Synopsis Ordonnancement des systèmes interactifs Round-Robin – Tourniquet (Chacun son tour) Basé sur priorité Le processus le plus court en prochain Ordonnancement garanti* Ordonnancement de loterie Ordonnancement équitable Ordonnancement des systèmes en temps réel Synthèse générique de l’ordonnancement Garanti est un euphémisme dans ce cas *Pas une garantie

Ordonnancement des systèmes interactifs Quelqu’un en quelque part est assit à un clavier et entre de l’information On se rappelle de nos objectifs: Temps de réponse rapide Proportionnalité (Les choses que les usagers pensent qui devraient prendre peu de temps; le devraient) Tout les algorithmes pour les systèmes interactifs peuvent être utilisés dans les systèmes de lots Pour les systèmes interactifs, notre cours est seulement concerné avec l’ordonnancement du CPU

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement de tourniquet (Round-Robin) Chaque processus ce voit assigné une unité de temps qui s’appelle un quantum Si le processus est encore en train d’exécuter à la fin de son quantum, le CPU est donné à un autre processus Si le processus bloque ou finit avant la fin de son quantum le CPU est immédiatement réassigné Chaque processus a le CPU à son tour Seul décision d’implémentation : combien de temps est assigné pour un quantum?

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement de type tourniquet Combien de temps dans un quantum? Le changement de processus prend du temps: sauve/charge les registres et la mappe de mémoire (MMU), les tables de mise à jour, vidage et chargement de la cache, pagination, etc... Pour un changement de contexte qui prend 1ms combien de temps devrait être dans un quantum? Considérez l’overhead: Longueur du quantum 1ms 4ms 10ms 20ms 50ms Overhead 50% 20% 9.1% 4.8% 2%

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement du type tourniquet Un autre justification pour un quantum plus large: Si le quantum est plus grand que la rafale moyenne de CPU les programmes vont bloquer plus souvent qu’ils sont préemptés  Moins de temps de système (overhead) et pertes Si les quantums plus grands sont mieux, pourquoi pas 100ms? Que ce passerait t’il si 10 utilisateurs frappent une clef en même temps? Attente longue: le dernier utilisateur pourrait avoir à attendre 1 seconde avant de voir son caractère sur l’écran Bon compromis: 20 à 50ms ou à peu près (cependant cet estimé est dépendant du système...)

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement par priorité Comme dans C/OS-II, certains processus sont plus égales que d’autres… Animal Farm…

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement par priorité Basé sur les utilisateurs: Si nous partagions un mainframe alors l’ordre des priorités pourrait être: Dr Beaulieu, Capt Bob, étudiants GEF 435, étudiants 245,… Basé sur les processus: même sur un PC avec utilisateur unique il va y avoir des processus multiples. Qu’est-ce qui est plus prioritaire: le mouvement de la souris ou envoyer les courriels? Animal Farm…

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement par priorités: Comment est-ce que l’on assigne les priorités? Statiquement: eg: chaque processus qui est créé par un processus à priorité ‘X’ se voit assigné la priorité ‘X’ Dynamiquement: Réagit pour donner au processus interactifs une priorité accrue Met la priorité à 1/f où f est la fraction du dernier quantum qu’un processus a utilisé ... les commandes courtes font qu’un processus a une plus haute priorité

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement par priorité: combien de temps on va laisser les processus exécuter? Quelques choix: À jamais jusqu’à ce que un processus de plus haute priorité arrive comme dans C/OS-II Pour un quantum, potentiellement plus de quantums donnés aux processus à plus hautes priorités Diminue la priorité d’un processus chaque tic d’horloge jusqu’à ce que sa priorité soit plus basse qu’un autre processus (ie: on avance vers les processus de plus basse priorité)

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement par priorité: hybride avec Round-Robin Avoir Round-Robin dans chaque groupe de priorité et exécute seulement les processus dans le groupe le plus haut Problème: Les processus avec les priorités les plus basses peuvent subir une famine... Note how you can sort of mix and match these approaches The 7094 could hold only one process in memory Problem: task switching is very slow, so multiple priority classes were designated Highest priority one for one quantum, next priority two quantum, next three quantum, etc... Therefore, the larger the process, the less likely it’s interactive and the more contiguous time it gets to complete However, higher priority processes get constant attention Problem: how do you determine an interactive process? Reset it to highest priority after an “enter” is pushed This resulted in people sitting at their keyboards and hitting “enter” over and over to improve their CPU usage.

Ordonnancement des systèmes interactifs Le processus le plus court le prochain Contrairement à plusieurs systèmes de lots, dans un système interactif nous ne savons pas combien de temps va prendre la prochaine commande d’un utilisateur On traite chaque commande comme un job, et on estime le temps que la prochaine commande va prendre basé sur le travail précédent mais on “age” les commandes plus vielles: Si on a l’estimé courrant pour la prochaine commande, T0, et que notre prochaine exécute dans le temps T1, alors notre nouvel estimé est T0/2 + T1/2 Après deux commandes de plus l’estimé serait...? T0/8 + T1/8 + T2/4 + T3/2

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement garanti Chaque processus recevra 1/n du CPU quand il y aura n processus actifs Ceci requiert que les temps d’utilisation du CPU pour chaque processus soient traqués et ajustés pour faire certain qu’un processus n’ait pas plus de temps que les autres Ne soyez pas confus par le nom, cette méthode ne garantie pas l’ordonnancement à un temps particulier Problème: difficile de rencontrer cette promesse et cela prend du temps à faire...

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement par loterie Principe: Donne des billets et tire en un au hasard pour voir quel processus exécute Le grand prix: le temps du CPU Avantages: Bon temps de réponse: un nouveau processus a une chance d’être ordonnancé à partir du début de sa vie Billets multiples peuvent être donnés pour arranger la fraction de temps du CPU Les processus qui coopèrent peuvent se donner des billets pour améliorer les chances d’exécution

Ordonnancement des systèmes interactifs Ordonnancement équitable (Fair-Share) Cette méthode fait certain que chaque utilisateur obtient sa part équitable au lieu de chaque processus Si je démarre la calculatrice, Word, PowerPoint, et que j’exécute un programme web, est que j’obtiens 4x plus de temps de CPU qu’un utilisateur avec un seul processus? Dans ce modèle chaque utilisateur a un pourcentage du CPU qu’il divise entre ses processus ie: Chaque processus a 50%. Utilisateur 1 a les processus ABCD et Utilisateur 2 a le processus E. Si ils utilisent tout le temps du CPU, alors l’ordre sera: AEBECEDEAEBE...

Ordonnancement des systèmes en temps réel

Ordonnancement des systèmes en temps réel Dans un système à temps dure (tolérance zéro), les deadlines doivent être rencontrés ou une catastrophe peut arriver Dans un système à temps mou, certains deadlines peuvent être manqué mais pas désirable Les événements peuvent être ou bien périodiques ou apériodiques Être capable de déterminer si il est possible pour un système en temps réel de rencontrer ses deadlines est le sujet d’autres cours et beaucoup de recherche, mais…

Ordonnancement des systèmes en temps réel Si il y a m événements périodiques sur un système, chacun demandant C secondes de temps de CPU et ayant la périodicité P, considérez: Il est évident que si l’équation n’est pas satisfaite, il y a plus de travail à faire que le CPU peut prendre et les deadlines ne seront pas rencontrés le système n’est pas « ordonnançable »

Sujets divers dans l’ordonnancement

Sujets divers dans l’ordonnancement Politique vs. Mécanisme Notre discussion de l’ordonnancement a assumé des processus en compétition pour le CPU avec différents buts et probablement différents propriétaires Que ce passe t’il dans un système en temps réel où les processus coopèrent? Que ce passe t’il pour un processus qui possède plusieurs threads enfants qui veulent travailler ensemble? Processus/threads qui travaillent ensemble peuvent bénéficier en séparant la politique de décisions du mécanisme qui applique les politiques

Sujets divers dans l’ordonnancement Politique vs. Mécanisme Dans cette configuration il y aura des temps où les processus peuvent spécifier leur politique d’ordonnancement et l’ordonnanceur implémente cette politique Exemple: Donner un appel de système où les processus peuvent changer les priorités de leurs enfants. Alors un processus décide la politique et l’ordonnanceur devient le mécanisme pour donner le CPU en accordance avec la politique

Sujets divers dans l’ordonnancement Ordonnancement des threads On se souvient que les threads peuvent être ordonnancés dans le noyau ou dans l’espace utilisateur

Sujets divers dans l’ordonnancement Ordonnancement des threads Un ordonnanceur au niveau du noyau va être plus lent (à cause des traps au noyau) mais on doit considérer qu’en général, changer de thread est plus vite que changer de processus Un ordonnanceur dans l’espace de l’utilisateur sera plus efficace mais plus compliqué et il bloquera tout les threads durant un appel de système Pour décider lequel utilisé et comment l’employer est une question de compromis C’est du design

Quiz Time! Questions? Name the scheduling algorithms for interactive systems we saw today: Round-Robin Priority Based Shortest Process Next Guaranteed Scheduling Lottery Scheduling Fair Share Scheduling