1 Ordonnancement Processus Chapitre 6

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1 1 Ordonnancement Processus Chapitre 6 http://w3.uqo.ca/luigi/

2 Ch. 62 Aperçu du chapitre n Concepts de base n Critères d’ordonnancement n Algorithmes d’ordonnancement n Ordonnancement de multiprocesseurs n Ordonnancement temps réel n Évaluation d’algorithmes

3 Importance des concepts de ce chapitres n Les méthodes d’ordonnancement ont des nombreuses applications u Et ont été très étudiées,surtout avec des méthodes probabilistes et de simulation n Non seulement en informatique, mais aussi en gestion: u Supposons qu’on parle de différents tâches à exécuter dans une usine dans laquelle il y a des ressources qui sont des ouvriers et des outils Ch. 63

4 Importance dans l’informatique n L’utilisation de critères d’ordonnancement efficaces est surtout importante pour les grands centres d’informatique qui sont très chargés u Chiffres recueillies dans le web: Google, Microsoft: bien plus d’1M de serveurs chaque u Une petite épargne en pourcentage dans cette situation peut économiser des sommes considérables (électricité, chauffage etc.) F Il est important de garder les serveurs saturés de travail Ch. 64

5 5 Diagramme de transition d’états d`un processus

6 Ch. 66 Files d’attente de processus pour ordonnancement file prêt Nous ferons l’hypothèse que le premier processus dans une file est celui qui utilise la ressource: ici, proc7 exécute. Nous débuterons avec l’hypothèse qu’il n’y a qu’une seule UCT

7 Ch. 67 Concepts de base n La multiprogrammation vise à obtenir une u utilisation optimale des ressources u et aussi un bon temps de réponse pour l’usager n L’UCT est la ressource la plus précieuse dans un ordinateur, donc nous parlons d’elle u cependant, les principes que nous verrons s’appliquent aussi à l’ordonnancement des autres ressources (unités E/S, etc). n L’ordonnanceur UCT est la partie du SE qui décide quel processus dans la file ready/prêt obtient l’UCT quand elle devient libre

8 Ch. 68 Les cycles d’un processus n Cycles (bursts) d’UCT et E/S: l’activité d’un processus consiste de séquences d’exécution sur UCT et d’attentes: - d’E/S ou de synchronisation avec autres processus

9 Durée normale des cycles n Étant donné la grande vitesse de l’UCT par rapport aux périphériques, la plupart des cycles d’UCT seront très courts n Cependant il pourrait y avoir des longs cycles d’UCT quand on demandera des calculs poussés u Calculs scientifiques etc. Ch. 69

10 10 n Observation expérimentale: u dans un système typique, nous observerons un grand nombre de court cycles d’UCT, et un petit nombre de long cycles n Les programmes tributaires de l’UCT auront normalem. un petit nombre de long cycles UCT n Les programmes tributaires de l’E/S auront normalem. un grand nombre de court cycles UCT Durée typique des cycles UCT

11 Ch. 611 Quand invoquer l’ordonnanceur UCT n L ’ordonnanceur UCT doit prendre sa décision chaque fois que le processus exécutant est interrompu, c’e-à.-d. 1. un processus se présente en tant que nouveau ou se termine 2. un processus exécutant devient bloqué en attente 3. un processus change d’exécutant/running à prêt/ready 4. un processus change de attente à prêt/ready tout événement dans un système qui cause une interruption de l’UCT implique l’intervention de l’ordonnanceur, qui devra prendre une décision concernant quel proc ou thread aura l’UCT après n Préemption: on a préemption si on enlève l’UCT à un processus qui l’avait et ne l’a pas laissée de propre initiative u P.ex. préemption dans le cas 3, pas de préemption dans le cas 2 n Plusieurs pbs à résoudre dans le cas de préemption, v. manuel

12 Ch. 612 Dispatcheur (meilleur français: répartiteur) n Le processus qui donne le contrôle au processus choisi par l’ordonnanceur. Il doit se préoccuper de: u changer de contexte u changer à mode usager u réamorcer le processus choisi n Attente de dispatcheur (dispatcher latency) u le temps nécessaire pour exécuter les fonctions du dispatcheur u il est souvent négligé, il faut supposer qu’il soit petit par rapport à la longueur d’un cycle

13 Ch. 613 Critères d’ordonnancement n Il y aura normalement plusieurs processus dans la file prêt n Quand l’UCT devient disponible, lequel choisir? n Critères généraux: u Bonne utilisation de l’UCT u Réponse rapide à l’usager n Mais ces critères peuvent être jugés différemment...

14 Ch. 614 Critères spécifiques d’ordonnancement n Utilisation UCT: pourcentage d’utilisation n Débit = Throughput: nombre de processus qui complètent dans l’unité de temps n Temps de rotation = turnaround: le temps pris par un proc de son arrivée à sa termin. n Temps d’attente: attente dans la file prêt (somme de tout le temps passé en file prêt) n Temps de réponse: le temps entre une demande de l’usager et la réponse

15 Ch. 615 Critères d’ordonnancement: maximiser/minimiser n Utilisation UCT: pourcentage d’utilisation u à maximiser n Débit = Throughput: nombre de processus qui complètent dans l ’unité de temps u à maximiser n Temps de rotation (turnaround): temps terminaison moins temps arrivée u à minimiser n Temps d’attente: attente dans la file prêt u à minimiser n Temps de réponse (pour les systèmes interactifs): le temps entre une demande et la réponse u à minimiser

16 Ch. 616 Examinons maintenant plusieurs méthodes d’ordonnancement et voyons comment elles se comportent par rapport à ces critères nous étudierons des cas spécifiques l’étude du cas général demanderait recours à techniques probabilistes ou de simulation

17 Ch. 617 Premier arrivé, premier servi (First come, first serve, FCFS) Exemple:Processus Temps de cycle P124 P2 3 P3 3 Si les processus arrivent au temps 0 dans l’ordre: P1, P2, P3 Le diagramme Gantt pour l’utilisation de l’UCT est: Temps d’attente pour P1= 0; P2= 24; P3= 27 Temps attente moyen: (0 + 24 + 27)/3 = 17 P1P1 P2P2 P3P3 2427300

18 Ch. 618 Premier arrive, premier servi n Utilisation UCT = 100% n Débit = 3/30 = 0,1 u 3 processus complétés en 30 unités de temps n Temps de rotation moyen: (24+27+30)/3 = 27 P1P1 P2P2 P3P3 2427300

19 Ch. 619 Tenir compte du temps d’arrivée! n Dans le cas où les processus arrivent à moment différents, il faut soustraire les temps d’arrivée n Exercice: répéter les calculs si: u P1 arrive à temps 0 et dure 24 u P2 arrive à temps 2 et dure 3 u P3 arrive à temps 5 et dure 3 n Donc P1 attend 0 comme avant n Mais P2 attend 24-2, etc. P1P1 P2P2 P3P3 2427300 arrivée P2

20 Ch. 620 FCFS Scheduling (Cont.) Si les mêmes processus arrivent à 0 mais dans l’ordre P 2, P 3, P 1. Le diagramme de Gantt est: n Temps d’attente pour P 1 = 6 P 2 = 0 P 3 = 3 n Temps moyen d’attente: (6 + 0 + 3)/3 = 3 était 17 n Temps de rotation moyen: (3+6+30)/3 = 13 était 27 n Beaucoup mieux! n Donc pour cette technique, les temps peuvent varier grandement par rapport à l’ordre d’arrivée de différent processus n Exercice: calculer aussi le débit, etc. P1P1 P3P3 P2P2 63300

21 Ch. 621 Effet d’accumulation (effet convoi) dans FCFS n Supposons (situation normale) u un processus tributaire de l’UCT (cycles longs) u et plusieurs tributaires de l`E/S (cycles courts) n Les processus tributaires de l’E/S attendent l’UCT: E/S sous- utilisée (*) n Le processus tributaire de l’UCT fait une E/S: les procs tributaires de l’UCT exécutent rapidement leur cycle UCT et retournent sur l’attente E/S (convoi qui passe) : UCT sous-utilisée n Processus tributaire de l’UCT finit son E/S, puis les autres aussi: retour à la situation (*) n Donc dans ce sens FCFS favorise les procs tributaires de l’UCT n Et peut conduire à une mauvaise utilisation des ressources s’il y a apport continu de procs longs=tributaires de l’UCT u Tant d’UCT que de périphériques n Une possibilité: interrompre de temps en temps les proc tributaires de l’UCT pour permettre aux autres procs d’exécuter (préemption) u On fait ça

22 Exemple n Supposons u P1: tributaire de l’UCT u P2, P3: tributaires de l’E/S Ch. 622 P1 P2 P3 P1 UCT libre Le convoi qui passe pendant que P1 fait son E/S L’E/S de P1 a terminé mais les E/S de P2 et P3 continuent P1 demande une E/S

23 Ch. 623 Plus Court d’abord = Shortest Job First (SJF) n Le processus qui demande moins d’UCT part le premier n Optimal du point de vue du temps d’attente moyen u (v. le dernier exemple) n Mais comment savons-nous quel processus demande moins d’UCT! u Supposons pour l’instant qu’on puisse P1P1 P3P3 P2P2 63300

24 Ch. 624 SJF avec préemption ou non n Avec préemption: u si un processus qui dure moins que le restant du processus courant se présente plus tard, u l’UCT est enlevée au proc courant et donnée à ce nouveau processus F SRTF: shortest remaining-time first n Sans préemption: on permet au processus courant de terminer son cycle

25 Ch. 625 ProcessusArrivéeCycle UCT P 1 07 P 2 24 P 3 41 P 4 54 n SJF (sans préemption) n Temps d’attente moyen = (0+(8-2)+(7-4)+(12-5))/4 – (0 + 6 + 3 + 7)/4 = 4 n Temps de rotation moyen = (7+(12-2)+(8-4)+(16-5)) /4 = 8 Example de SJF sans préemption P1P1 P3P3 P2P2 7160 P4P4 812 P 2 arr. P 3 arr. P 4 arr Exercice: calculer avec PAPS

26 Ch. 626 Exemple de SJF avec préemption ProcessusArrivéeCycle P 1 07 P 2 24 P 3 41 P 4 54 n SJF (préemptive) n Temps moyen d`attente = (9 + 1 + 0 +2)/4 = 3 était 4 u P1 attend de 2 à 11, P2 de 4 à 5, P4 de 5 à 7 n Temps de rotation moyen = 16+ (7-2) + (5-4) + (11-5) = 7 était 8 P1P1 P3P3 P2P2 4 2 11 0 P4P4 57 P2P2 P1P1 16 P 2 arr. P 3 arr. P 4 arr

27 Plus en détail: file prêt n Temps des interruptions n Temps 0: u Le seul proc est P1, il est choisi n Temps 2: Interruption causée par l’arrivée de P2 u Deux procs dans la file: P1 qui demande encore 5 et P2 qui demande 4: ce dernier est choisi n Temps 4: Interruption causée par l’arrivée de P3 u Trois procs dans la file: P1=5, P2=2, P3=1: ce dernier est choisi n Etc: compléter comme exercice Ch. 627

28 Préemption ou non n La préemption est le cas normal pour l’UCT car l’arrivée d’un nouveau proc cause une interruption et à ce moment là u l’ordonnanceur devra prendre une décision sur le prochain proc à exécuter n Mais dans quelques ressources la préemption est impossible: u P.ex. dans une imprimante il faut toujours terminer l’impression courante avant d’en amorcer une nouvelle Ch. 628

29 Ch. 629 Comment déterminer la longueur des cycles à l’avance? n Quelques méthodes proposent de déterminer le comportement futur d’un processus sur la base de son passé u p.ex. méthode de la moyenne exponentielle

30 Estimation d’une tendance Ch. 630 Jean me demande des prêts. Dans le passé il me demandait souvent 10$, puis 6$ et 4$, plus récemment il m’a demandé plusieurs fois 13$. Combien me demandera-t-il la prochaine fois?! 6 4 6 4 13 tendance

31 Différentes méthodes en principe n Comportement constant d’un processus: u Un processus qui a eu des cycles d’UCT autour de 5 millisecondes en moyenne continuera comme ça n Comportement variable d’un processus: u Un processus qui avant avait des cycles d’UCT de 5ms en moyenne, maintenant a allongé ces cycles, qui sont de 13ms u La durée des cycles les plus récents doit être considérée plus importante pour la prévision des prochains cycles Ch. 631

32 Ch. 632 Estimation de la durée du prochain cycle hypothèse de comportement constant n T i : la durée du ième cycle de l’UCT pour ce processus n S i : la valeur estimée du ième cycle de l’UCT pour ce processus. u S n+1 l’estimée courante u S n l’estimée précédente n Un choix simple est:  S n+1 = (1/n)  {i=1 à n} T i (une simple moyenne) n Nous pouvons éviter de recalculer la somme en récrivant: u S n+1 = (1/n) T n + ((n-1)/n) S n n Ceci donne un poids identique à chaque cycle

33 Estimation de la durée du prochain cycle hypothèse de comportement variable n Nous devons décider quelle importance donner u Aux changements plus récents u Par rapport aux observations précédentes Ch. 633

34 Coefficient α pour le poids Ch. 634 01 α1-α Importance du cycle le plus récent Importance de l’estimée précédente Pex. si α = 0,7, alors 1-α = 0,3

35 Ch. 635 Estimation de la durée du prochain cycle hypothèse de comportement variable n Mais les cycles récents peuvent être plus représentatifs des comportements à venir n La moyenne exponentielle permet de donner différents poids aux cycles plus ou moins récents:  S n+1 =  T n + (1-  ) S n ; 0 <=  <= 1  : le coéfficient d’importance n T n : la durée du cycle le plus récent n S: l’estimée u S n+1 l’estimée courante (après le cycle T n ) u S n l’estimée précédente

36 Pourquoi ‘exponentielle’ n Par expansion, nous voyons que le poids de chaque cycle décroît exponentiellement  S n+1 =  T n + (1-  )  T n-1 +... (1-  ) i  T n-i + ... + (1-  ) n S 1 la valeur estimée S 1 du 1er cycle peut être fixée à 0 pour donner priorité max. aux nouveaux processus Ch. 636

37 Ch. 637 Importance de différents valeurs de coefficients [Stallings] Stallings Peu d’import. aux cycles récents Beaucoup d’import. aux cycles récs La durée des vieux cycles perd d’importance rapidement si on donne beaucoup d’importance aux cycles récents, et aussi le converse… 

38 Ch. 638 Importance de différents valeurs de coefficients [Stallings] n S 1 = 0 (priorité aux nouveaux processus) n Un coefficient plus élevé réagit plus rapidement aux changements de comportement Stallings

39 Ch. 639 Un deuxième exemple [Stallings] Stallings

40 Ch. 640 Comment choisir le coefficient  Un petit  assouplit les changements de comportement d’un processus u Il donne moins d’importance aux cycles récents u Il est avantageux quand un processus peut avoir des anomalies de comportement, après lesquelles il reprend son comportement précédent  Cas limite:  = 0 F on reste sur l’estimée initiale Un gros  réagit rapidement aux changements u Il donne plus d’importance aux cycles récents u Est avantageux quand un processus est susceptible de changer rapidement de type d’activité et il reste sur ça  Cas limite:  S n+1 = T n F Le dernier cycle est le seul qui compte

41 Exercice: Travailler cet exemple dans le manuel faire un calcul plus précis - aussi essayer des coefficients différents Ch. 641 réel estim. α=0,5

42 Ch. 642 Le plus court d’abord SJF: critique n Difficulté d’estimer la longueur à l’avance n Plus pratique pour l’ordonnancement travaux que pour l’ordonnancement processus u Normal. on peut plus facilement prévoir la durée d’un travail entier que la durée d’un seul cycle n Il y a assignation implicite de priorités: préférences aux travaux plus courts u Famine possible pour les travaux aux cycles longs

43 Ch. 643 Difficultés majeures avec les méthodes discutées n Premier arrivé, premier servi, FCFS: u Temps moyen d’attente non-optimal u Mauvaise utilisation des ressources s’il y a apport continu de processus aux cycles longs (v. effet d’accumulation) n Plus court servi, SJF: u Difficulté d’estimer les cycles u Famine s’il y a apport continu de processus aux cycles courts n Donc besoin d’une méthode systématiquement préemptive u Le tourniquet u si vous faites toujours les devoirs les plus courts en premier, vous pourriez avoir l’impression de faire beaucoup mais vous pourriez ne jamais arriver aux plus longs… u si vous faites les devoirs dans l’ordre d’arrivée, les longs pourraient vous bloquer pour longtemps u donc votre solution est de donner un peu de temps à chacun, cycliquement

44 Le tourniquet n Si j’ai une seule grande pizza et plusieurs personnes affamées, je pourrais: u L’offrir à chacun à son tour: attendre que chacun ait fini avant de passer au suivant F (méthodes précédentes) u Ou sinon offrir une tranche à la fois à chacun et permettre de revenir Ch. 644

45 Ch. 645 Tourniquet = Round-Robin (RR) Le plus utilisé en pratique n Chaque processus est alloué une tranche de temps (p.ex. 10-100 millisecs.) pour exécuter u Tranche aussi appelée quantum n S’il exécute pour tranche entière sans autres interruptions, il est interrompu par la minuterie et l ’UCT est donnée à un autre processus n Le processus interrompu redevient prêt (à la fin de la file) n Méthode préemptive P[0] P[1] P[7]P[2] P[6]P[3] P[4]P[5] La file prêt est un cercle (dont RR)

46 Ch. 646 Exemple: Tourniquet tranche = 20 ProcessusCycle P 1 53 P 2 17 P 3 68 P 4 24 n Observez u temps de rotation et temps d’attente moyens beaucoup plus élevés que SJF (exercice: calculez-les…) u mais aucun processus n’est favorisé P1P1 P2P2 P3P3 P4P4 P1P1 P3P3 P4P4 P1P1 P3P3 P3P3 02037577797117121134154162

47 Ch. 647 Performance de tourniquet n S’il y a n processus dans la file prêt et la tranche est t, alors chaque processus reçoit 1/n du temps UCT dans unités de durée max. t n Si t grand  FCFS n Si t petit... nous verrons

48 Ch. 648 Une petite tranche augmente les commutations de contexte (temps de SE)

49 Ch. 649 Exemple pour voir l’importance d’un bon choix de tranche (à développer comme exercice) n Trois cycles: u A, B, C, tous de 10 n Essayer avec: u t=1 u t=10 n Dans ce deuxième cas, tourniquet fonctionne comme FIFO et le temps de rotation moyen est meilleur

50 Ch. 650 Le temps de rotation (turnaround) varie avec la tranche (exemple à travailler) Exemple qui montre que le temps de rotation moyen n ’améliore pas nécessairement en augmentant la tranche (sans considérer les temps de commutation contexte) = FIFO

51 Ch. 651 Choix de la tranche pour le tourniquet n doit être beaucoup plus grande que le temps requis pour exécuter le changement de contexte n devrait permettre le complètement d’approx. 80% des cycles n pour donner le temps à la plupart des proc de terminer leur cycle, mais pas trop pour éviter de pénaliser les processus courts (Stallings) V. ex. prec. où les tranches optimales sont 6 et 7

52 Comment déterminer la tranche en pratique n Évidemment la durée médiane des cycles des processus en attente est impossible à déterminer avec certitude! n En pratique, les observations passées peuvent être utilisées: u le SE peut garder une trace des durées des cycles des processus récemment exécutés et ajuster la tranche périodiquement Ch. 652

53 Ch. 653 Priorités n Affectation d’une priorité à chaque processus (p.ex. un nombre entier) u souvent les petits chiffres dénotent des hautes priorités F 0 la plus haute n L’UCT est donnée au processus prêt avec la plus haute priorité u avec ou sans préemption u il y a une file prêt pour chaque priorité

54 Ch. 654 Problème possible avec les priorités n Famine: les processus moins prioritaires n’arrivent jamais à exécuter n Solution: vieillissement: u modifier la priorité d ’un processus en fonction de son âge et de son historique d ’exécution u le processus change de file d`attente n Plus en général, la modification dynamique des priorités est une politique souvent utilisée (v. files à rétroaction ou retour)

55 Ch. 655 Files à plusieurs niveaux (multiples) n La file prêt est séparée en plusieurs files, p.ex. u travaux `d’arrière-plan` (background - batch) u travaux `de premier plan` (foreground - interactive) n Chaque file a son propre algorithme d’ordonnancement, p.ex. u FCFS pour arrière-plan u tourniquet pour premier plan n Comment ordonnancer entre files? u Priorité fixe à chaque file  famine possible, ou u Chaque file reçoit un certain pourcentage de temps UCT, p.ex. F 80% pour arrière-plan F 20% pour premier plan

56 Ch. 656 Ordonnancement avec files multiples (ex.: serveur principal d’une université) Un proc peut être servi seulement si toutes les files de priorités plus élevées sont vides

57 Ch. 657 Files multiples et à retour n Un processus peut passer d’une file à l’autre, p.ex. quand il a passé trop de temps dans une file n À déterminer: u nombre de files u algorithmes d’ordonnancement pour chaque file u algorithmes pour décider quand un proc doit passer d ’une file à l`autre u algorithme pour déterminer, pour un proc qui devient prêt, sur quelle file il doit être mis

58 Ch. 658 Files multiples et à retour PRIO = 0 la + élevée PRIO = 1 PRIO = 2

59 Ch. 659 Exemple de files multiples à retour n Trois files: u P0: tourniquet, tranche = 8 msecs u P1: tourniquet, tranche = 16 msecs u P2: FCFS n Ordonnancement: u Un nouveau processus entre dans Q0, il reçoit 8 msecs d ’UCT u S ’il ne finit pas dans les 8 msecs, il est mis dans Q1, il reçoit 16 msecs additionnels u S ’il ne finit pas encore, il est interrompu et mis dans Q2 u Si plus tard il commence à avoir des cycles plus courts, il pourrait retourner à Q0 ou Q1

60 Exercice n Exemple concret u Dans un système avec files multiples, un processus a besoin de 50 secondes d’UCT (sans appels au SE). u Dans la première file on lui donne 5 secondes et à chaque file successive on lui donne le double (10, 20, 40 …) u Combien de fois sera-t-il interrompu et dans quelle file se trouvera-t-il quand il terminera? Ch. 660

61 Ch. 661 En pratique... n Les méthodes que nous avons vu sont toutes utilisées (sauf plus court servi pur qui est normalement impossible, pourquoi? ) n Les SE sophistiqués fournissent aux gérants de grands systèmes des librairies de méthodes, qu’ils peuvent choisir et combiner au besoin après avoir observé le comportement du système n Pour chaque méthode, plusieurs params sont disponibles: p.ex. durée des tranches, coefficients, etc. n Ces méthodes évidemment sont importantes surtout pour les grands ordis qui ont des fortes charges de travail

62 Ch. 662 Aussi… n Notre étude des méthodes d’ordonnancement est théorique, ne considère pas en détail tous les problèmes qui se présentent dans l’ordonnancement UCT n P.ex. les ordonnanceurs UCT ne peuvent pas donner l’UCT à un processus pour tout le temps dont il a besoin u Car en pratique, l’UCT sera souvent interrompue par quelque événement externe avant la fin de son cycle n Cependant les mêmes principes d’ordonnancement s’appliquent à unités qui ne peuvent pas être interrompues, comme une imprimante, une unité disque, etc. n Dans le cas de ces unités, on pourrait avoir des infos complètes concernant le temps de cycle prévu, etc. n Aussi, cette étude ne considère pas du tout les temps d’exécution de l’ordonnanceur, du dispatcheur, etc.

63 Plusieurs UCTs n Dans le passé, la vitesse des UCT augmentait rapidement avec chaque génération d’ordinateurs n Aujourd’hui, l’ingénierie rencontre des limites pour augmenter la vitesse des UCTs n Donc on se dirige vers la production de plus d’UCTs par ordinateur n Cependant, augmenter le nombre d’UCT n’implique pas une augmentation proportionnelle de la puissance de l’ordi, pour des raisons que nous verrons u Surtout, la charge de gestion de ces UCTs ralentit l’ordinateur Ch. 663

64 Ch. 664 Ordonnancement avec plusieurs UCTs identiques: homogénéité n Méthodes symétriques: chaque UCT peut exécuter l’ordonnancement et la répartition u Une seule liste prêt pour toutes les UCTs (division travail = load sharing) n Méthodes asymétriques: certaines fonctions sont réservées à des UCT spécifiques u Files d’attentes séparées pour chaque UCT UCT

65 Symétrique ou non? n La manière la plus normale de gérer plusieurs UCT est la symétrique u Plus simple à gérer n Cependant l’asymétrique a un avantage : u ??? Ch. 665

66 Ch. 666 Symétrique ou non? n La manière la plus normale de gérer plusieurs UCT est la symétrique u Plus simple à gérer n Cependant l’asymétrique a un avantage : u Étant donné que chaque UCT exécute des fonctionnalités indépendantes, le temps perdu en synchronisation entre UCT est réduit! F Chapitre suivant Ch. 666

67 Ch. 667 Systèmes temps réel n systèmes temps réel rigides (hard): u les échéances sont critiques (p.ex. contrôle d’une chaîne d`assemblage, animation graphique) u il est essentiel de connaître la durée des fonctions critiques u il doit être possible de garantir que ces fonctions sont effectivement exécutées dans ce temps (réservation de ressources) u ceci demande une structure de système très particulière n systèmes temps réel souples (soft): u les échéances sont importantes, mais ne sont pas toujours critiques (p.ex. systèmes téléphoniques ) u les processus critiques reçoivent la priorité

68 Ch. 668 Systèmes temps réel: Problèmes d’attente dans plus. systèmes (ex. UNIX) n Dans UNIX ‘classique’ il n’est pas permis d’effectuer changement de contexte pendant un appel du système - et ces appels peuvent être longs n Pour le temps réel il est nécessaire de permettre la préemption des appels de systèmes ou du noyau en général n Donc Unix ‘classique’ n’est pas considéré approprié pour le temps réel n Mais des variétés appropriées de UNIX ont été conçues

69 Ch. 669 Inversion de priorité et héritage de priorités n Quand un processus de haute priorité doit attendre pour des processus de moindre priorité (p.ex. a besoin de données produites par ces derniers) n Pour permettre à ces derniers de finir rapidement, on peut lui faire hériter la priorité du processus plus prioritaire

70 Ch. 670 Ordonnancement de threads n Local: la librairie des threads pour une application donnée décide quel thread usager obtient un LWP disponible n Global: le noyau décide quel thread de noyau exécute sur l’UCT

71 Ch. 671 Ordonnancement et priorités en Solaris 2

72 Ch. 672 Solaris 2: lire dans le manuel pour voir l’application pratique de plusieurs concepts discutés n Priorités et préemption n Files multiniveau à retour avec changement de priorité n Tranches plus grandes pour les processus moins prioritaires n Les procs interactifs sont plus prioritaires que les les procs tributaires de l’UCT n La plus haute priorité aux procs temps réel n Tourniquet pour les fils de priorités égales

73 Ch. 673 Méthode d’évaluation et comparaison d’algorithmes (section plutôt à lire) n Modélisation déterministe n Modèles de files d’attente (queuing theory) n Simulation n Implantation

74 Ch. 674 Modélisation déterministe n Essentiellement, ce que nous avons déjà fait en étudiant le comportement de plusieurs algorithmes sur plusieurs exemples

75 Ch. 675 Utilisation de la théorie des files (queuing th.) n Méthode analytique basée sur la théorie des probabilités n Modèle simplifié: notamment, les temps du SE sont ignorés n Cependant, elle rend possibles des estimées

76 Ch. 676 Théorie des files: la formule de Little n Un résultat important:  n =  W u n: longueur moyenne de la file d ’attente  : débit d ’arrivée de travaux dans file u W: temps d ’attente moyen dans la file (temps de service) n P. ex.  si les travaux arrivent 3 par sec. u W et il restent dans la file 2 secs u n la longueur moyenne de la file sera ??? Exercice: Résoudre aussi pour  et  W n Observer que afin que n soit stable,  W doit être stable u Un débit d’arrivée plus rapide doit impliquer un temps de service mineur, et vice-versa  Si n doit rester 6 et monte à 4, quel sera W n Utile entre autres pour déterminer l’espace à allouer pour la file

77 Ch. 677 Simulation n Construire un modèle (simplifié...) de la séquence d’événements dans le SE n Attribuer une durée de temps à chaque événement n Supposer une certaine séquence d’événements extérieurs (p.ex. arrivée de travaux, etc.) n Exécuter le modèle pour cette séquence afin d’obtenir des stats

78 Ch. 678 Implémentation n Implémenter l’algorithme n Exécuter dans le système réel ou des mélanges de travaux typiques (benchmark) n Obtenir des statistiques, u en tirer des conclusions...

79 Ch. 679 Tableau de comparaison Le tableau suivant fait une comparaison globale des différentes techniques étudiées Assurez-vous de comprendre chaque case

80 Ch. 680 Critère sélection PréemptMotivationTemps de rotat. et atten. Temps de système Effect sur processus Famine PAPS FCFS Max [w] non SimplicitéVariable Minim. Favor. proc. trib. UCT Non Tourniq.Tour fixe oui Equité Variable selon tranche, Normalement élevé Élevé si tranches courtes ÉquitableNon PCS SJF Min[s] non Optimisation des temps Optimal, mais souffre si des procs longs arrivent au début Peut être élevé (pour estimer les longs. des trames) Bon pour proc. courts, pénalise proc. longs Possible PCS SJF préemp. Min[s-e] oui Évite le problème de procs longs au début Meilleur, même si des procs longs arrivent au début Peut être élevé Pénalise plus encore proc. longs Possible Files multiniv. v. détails oui Varie la longueur des tranches en fonction des besoins Variable Peut être élévé Variable Peut être évitée w: temps total dans file prêt jusqu’à présent; e: temps en exec jusqu’à présent s: temps demandé; Famine est ‘renvoi infini’

81 Ch. 681 Points importants dans ce chapitre n Files d’attente pour UCT n Critères d’ordonnancement n Algorithmes d’ordonnancement u FCFS: simple, non optimal u SJF: optimal, implantation difficile F moyenne exponentielle u Priorités u Tourniquet: sélection du quantum n Évaluation des méthodes, théorie des files, u formule de Little

82 Ch. 682 Manuel: Pas sujet d’examen n Sections 6.6, 6.7, 6.8

83 Question sur tourniquet (Round Robin) n Lorsque un processus a un temps de cycle inferieur au quantum ou simplement finit son exécution à l'intérieure du quantum, l'UCT assigne le temps restant pour le prochain processus disponible ou bien attend-elle la fin du quantum (restant de cette façon du temps dans lequel l'UCT est libre). Je vous pose cette question, car j'ai trouvé des réponses diverses dans la littérature. n ----------- n Réponse n Il faudrait des raisons très particulières pour laisser l’UCT libre (idle) en attente que le temps du quantum passe. Je ne doute pas que ces raisons pourraient exister (p.ex. ordonnanceur rigide qui ne peut intervenir qu’à intervalles fixes, possiblement dans un système à temps réel). Cependant la solution normale est que quand un processus laisse l’UCT, normalement pour un appel au système, alors l’ordonnanceur trouve tout de suite un autre processus à exécuter, s’il y en a un. C’est la solution utilisée dans mes notes de cours, v. l’exemple. Ch. 683