Escalonamento HRN (Highest Response-Ratio Next)

Para corrigir algumas das deficiˆencias do escalonamento SJF, Hansen (1971) propˆos um balanceamento entre a dura¸c˜ao do job e seu tempo de espera, de forma a compensar a espera excessiva de tarefas de maior dura¸c˜ao. Para tanto idealizou uma forma dinˆamica de organiza¸c˜ao da fila de processos atrav´es do c´alculo de suas taxas de resposta (response ratio) ou prioridades como dado a seguir:

prioridade= tespera+ tservico tservico

(3.3) A fun¸c˜ao de sele¸c˜ao escolhe o job de maior a prioridade para fa- zer uso do processador, ou seja, max(prioridade). Observe atentamente a rela¸c˜ao que determina a prioridade, podemos notar que, na verdade, este valor corresponde ao tempo de permanˆencia normalizado, tal como mostra

a Equa¸c˜ao 3.2. Temos assim que, num primeiro momento, os jobs de curta dura¸c˜ao s˜ao favorecidos, pois o tempo de permanˆencia figura no numera- dor da fra¸c˜ao enquanto apenas o tempo de servi¸co aparece no denominador. A medida que a espera vai se tornando maior, at´e mesmo os jobs de maior dura¸c˜ao v˜ao tendo suas prioridades aumentadas at´e que estas superem as pri- oridades de processos curtos rec´em-chegados, proporcionando um equil´ıbrio bastante positivo a medida que os processos v˜ao sendo selecionados e exe- cutados.

Na Figura 3.7 temos uma ilustra¸c˜ao deste esquema de escalonamento.

Figura 3.7: Escalonamento HRN (Highest Response-Ratio Next) Uma vez encaminhados a CPU, os jobs s˜ao processados at´e sua fina- liza¸c˜ao, sendo assim, este um algoritmo n˜ao preemptivo de escalonamento apesar da forma dinˆamica com que a fila de processos em espera ´e adminis- trada.

Da mesma forma que no escalonamento SJF e SRT, o escalonamento HRN pressup˜oe a disponibilidade dos tempos de execu¸c˜ao de cada job, o que pode inviabilizar seu uso pr´atico, tal como o de outros algoritmos de escalonamento baseados em estimativas do tempo de execu¸c˜ao.

Novamente tomemos o exemplo utilizado para o escalonamento FIFO e SJF, onde quatro processos A, B, C e D com tempos de processamento distin- tos, respectivamente 3, 35, 12 e 4 segundos, s˜ao escalonados em conforme suas prioridades pelo sistema operacional. Note que as prioridades s˜ao rea- valiadas ao final do t´ermino de cada job, determinando a pr´oxima tarefa a ser processada, como mostra a Tabela 3.4.

Tabela 3.4: Exemplo de fila de processos sob escalonamento HRN Processo tchegada tservico tespera tperm tpn

A 0 3 0 3 1.00

C 2 12 1 13 1.08

D 3 4 12 16 4.00

B 1 35 18 53 1.51

M´edias 7.75 21.25 1.90

3.5. ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO 79 tante superiores ao FIFO (Tabela 3.1), mas um pouco inferiores ao algoritmo SJF (Tabela 3.3). Por outro lado, o HRN n˜ao apresenta o risco do adia- amento infinito, sendo mais equilibrado para o processamento de jobs de tamanhos diversos.

3.5.5 Escalonamento SRT (Shortest Remaining Time)

O algoritmo de escalonamento SRT (Shortest Remaining Time) ou SRF (Shortest Remaining First) ´e a variante preemptiva do escalonamento SJF. A fila de processos a serem executados pelo SRT ´e organizada conforme o tempo estimado de execu¸c˜ao, ou seja, de forma semelhante ao SJF, sendo processados primeiro os menores jobs. Na entrada de um novo processo, o algoritmo de escalonamento avalia seu tempo de execu¸c˜ao incluindo o job em execu¸c˜ao, caso a estimativa de seu tempo de execu¸c˜ao seja menor que o do processo correntemente em execu¸c˜ao, ocorre a substitui¸c˜ao do processo em execu¸c˜ao pelo rec´em chegado, de dura¸c˜ao mais curta, ou seja, ocorre a preemp¸c˜ao do processo em execu¸c˜ao. Assim, a fun¸c˜ao de sele¸c˜ao do SRT corresponde `a min(tservicorestante).

Cada processo suspenso pelo SRT dever´a ser recolocado na fila em uma posi¸c˜ao correspondente apenas ao seu tempo restante de execu¸c˜ao e n˜ao mais o tempo de execu¸c˜ao total, tornando-se necess´ario registrar os tempos decorridos de execu¸c˜ao de cada processo suspenso. A Figura 3.8 esquematiza o funcionamento de algoritmo.

Figura 3.8: Escalonamento SRT (Shortest Remaining Time)

A sobrecarga imposta pelo registro dos tempos decorridos de execu¸c˜ao e pela troca de contexto ´e justificada pelo fato de pequenos processos serem executados praticamente de imediato, permitindo oferecer tempos m´edios de espera baixos, tornando este algoritmo ´util para sistemas em tempo re- partido.

Por outro lado, este algoritmo tamb´em se baseia nas estimativas de tempo de execu¸c˜ao dos processos, ou seja, possui as mesmas deficiˆencias dos escalonamentos SJF e HRN quanto `a precis˜ao das estimativas e abusos por parte dos usu´arios. Sendo assim, devem tamb´em ser consideradas as seguintes quest˜oes:

1. Jobs de maior dura¸c˜ao tem seus tempos de espera vari´aveis em fun¸c˜ao de jobs menores que venham a ser executados primeiramente.

2. Existe um risco potencial de processos grandes acabarem sendo adi- ados por um tempo indeterminado (starvation) devido ao excessivo favorecimento de jobs de curta dura¸c˜ao.

3. Dado que a preemp¸c˜ao poderia, teoricamente, ocorrer quando um pro- cesso esta prestes a ser finalizado, algum mecanismo extra deve ser adicionado para evitar que esta preemp¸c˜ao inoportuna acabe impondo um servi¸co pior.

Teoricamente, o escalonamento SRT deveria oferecer um melhor situa¸c˜ao de performance do que o escalonamento SJF, embora a sobrecarga existente possa equiparar os resultados obtidos em situa¸c˜oes particulares.

Podemos aplicar o exemplo utilizado anteriormente para os algoritmos de escalonamento estudados ao SRT, como mostra a Tabela 3.5.

Tabela 3.5: Exemplo de fila de processos sob escalonamento SRT Processo tchegada tservico tespera tperm tpn

A 0 3 0 3 1.00

D 3 4 0 4 1.00

C 2 12 5 17 1.42

B 1 35 18 51 1.46

M´edias 5.75 18.75 1.22

Dada a ordem de chegada particular deste caso, podemos perceber que os resultados obtidos pelo SRT s˜ao exatamente os mesmos do algoritmos SJF Tabela 3.3), como teoricamente previsto. Mas devemos observar que para outros conjuntos de processos, os resultados deveriam ser ligeiramente melhores que o SJF.