Aula07 Escalonamento2

Sistemas Operacionais

Aula Passada

• Iniciou o estudo de Escalonamento • O que é Escalonar CPU?

• Ciclo de Burst CPU/E-S

• Escalonamento Preemptivo e Não-preemptivo • Despachante

Burst de CPU e Burst de I/O

• Burst de CPU: Tempo gasto utilizando a CPU

• Burst de I/O: Tempo gasto utilizado dispositivos de

entrada e saída

• O processos podem ser classificados como: • CPU bound: 


longo burst de CPU e curto burst de I/O

• I/O bound


Escalonamento não preemptivo

e preemptivo

• Escalonamento não preemptivo: o escalonamento

acontece quando o processo que está utilizando a CPU termina sua execução ou quando libera a

CPU para executar tarefa de I/O.

• Escalonamento preemptivo: o escalonamento

acontece através da interrupção do método que está utilizando a CPU.

ALGORITMOS DE

ESCALONAMENTO

Algoritmos de

Escalonamento

• Como dito, o escalonamento de CPU consiste em decidir qual dos

processos da fila de prontos deve ser entregue à CPU.

• Algoritmos:

• Escalonamento First Come First Server - FCFS

• Escalonamento Shortest Job First - SJF

• Escalonamento por prioridade

• Escalonamento Round-Robin

• Escalonamento Multilevel Queue

First Come First Server

• First Come First Server

• Primeiro a chegar, primeiro a ser atendido

• Esse é o algortimo de escalonamento mais simples • O processo que primeiro requisitar a CPU é o

processo que será atendido

• Facilmente implementado por meio de uma fila

FILA DE PRONTOS P1 24 P2 3 P3 3 Tempo de Burst

First Come First Server

Qual o tempo de espera médio?!

!

First Come First Server

FILA DE PRONTOS P1 24 P2 3 P3 3 Tempo de Burst

First Come First Server

First Come First Server

First Come First Server

• Desvantagens em se utilizar essa abordagem

• O tempo de espera mínimo geralmente não é o

mínimo

• Possui tempos de espera normalmente longos • E o tempo de espera pode variar muito se os

First Come First Server

• O algoritmo FCFS ele é não preemptivo

• Quando a CPU é alocada a um processo, ele

mantém a CPU até liberá-la, pelo término ou por uma requisição de E/S

Shortest Job First

• Menor tarefa primeiro

• Quando a CPU estiver disponível, ela será alocada ao

processo que possui menor próximo burst de CPU

• Se forem iguais, utiliza-se FCFS

• Se baseia no fato de que o menor tempo médio é

obtido quando se executa primeiro os processos de menor ciclo de CPU (I/O-bound)

FILA DE PRONTOS P1 6 P2 8 P3 7 Tempo de Burst

Considere a seguinte execução de processos

P4

Shortest Job First

Shortest Job First

• Neste tipo de escalonamento, os processos I/O-burst são

favorecidos. Por que?

• CPU-Burst curtos

• A grande dificuldade em se usar esse tipo de escalonamento

está no fato de que não é possível determinar exatamente o tempo do próximo burst de CPU de um processo

• normalmente é utilizado em processos hatch

• é possível prever o próximo tempo de burst baseado nos

Shortest Job First

• O algoritmo SJF apresentado até aqui é não

preembitivo

• O escalonamento só acontece quando o

processo é finalizado ou quando está executando um burst de I/O.

Shotest Job First

• Podemos alterar o SJF para que ele seja

preembitivo

• Essa algoritmo recebe o nome de SRTF

• Shortest Remaining Time First (menor tempo

restante primeiro)

• O SRTF retira o processo em execução se o novo

processo que chegar tiver burst de CPU menor que o restante do processo em execução

FILA DE PRONTOS P1 8 | 0 P2 4 | 1 P3 9 | 2 Tempo de Burst

SJF Preempitivo

burst de CPU | ordem de chegada

0 1

SJF Preemptivo

E se usássemos o Não Preemptivo?

P1 8 | 0 P2 4 | 1 P3 9 | 2 P4 5 | 3 P1 26

Escalonamento por

prioridade

• O algoritmo SJF, visto anteriormente, é um caso

especial do algoritmo de escalonamento por prioridade

• Nesse caso a prioridade é o tempo de burst de CPU • Um prioridade é associada ao processo e a CPU é

alocada para aqueles processos com maior prioridade

• Processos com mesma prioridade são escalonados na

Escalonamento por

prioridade

• O SJF é um algoritmo por prioridade no qual a prioridade

é o inverso do próximo burst de CPU (previsto). Quanto maior o burst de CPU, menor a prioridade, e vice-versa.

• Normalmente as prioridades são determinadas por

intervalos de 0 a N.

• Não existe uma regra que determine se 0 é de maior ou

menor prioridade. Depende do sistema.

• Vamos considerar que números baixos representam alta

Escalonamento por prioridade

E como definimos as prioridades?

P1 10 | 2 P2 1 | 0 P3 2 | 3 P4 1 | 4 P1 18 P5 5 | 1 19

Escalonamento por

prioridade

• As prioridades podem ser definidas por meio

interno ou externo

• Interna: limite de tempo, requisitos de memória,

número de arquivos abertos e a razão entre burst de CPU e burst de I/O

• Externa: importância de um processo, o tipo,

quantidade de fundos pago pelo uso do computador etc.

Escalonamento por

prioridade

• Assim como no SJF, o escalonamento pode ser

preemptivo ou não preemptivo

• No escalonamento preemptivo, se um processo

com maior prioridade chegar a fila de pronto, o processo em execução é trocado pelo novo

processo.

• No escalonamento não-preemptivo, o processo vai

para o início da fila de pronto e espera o processo em execução finalizar.

Escalonamento por

prioridade

• Qual o problema dos algoritmos por prioridades?

• Um algoritmo de prioridade pode deixar um processo

de baixa prioridade esperando indefinidamente pela CPU

• Esse problema é conhecido como: starvation (ou

bloqueio indefinido)

• Exemplo: desativação do IBM 7094 no MIT 1973

• Encontraram um processo de baixa prioridade iniciado

Escalonamento por

prioridade

• Qual solução?

• Envelhecimento (aging)

• Na técnica de envelhecimento, aumenta-se

gradualmente a prioridade dos processos que estão esperando no sistema por um longo tempo

Escalonamento Round-Robin

• Semelhante ao escalonamento FCFS, mas a

preempção é acrescentada para alternar entre os processos.

• É definida uma pequena quantidade de tempo

(quantum de tempo ou fatia de tempo) é definida

• O escalonador percorre a fila de prontos, alocando

a CPU a cada processo por um intervalo de tempo até 1 quantum de tempo

FILA DE PRONTOS P1 24 P2 3 P3 3 Tempo de Burst

Escalonamento RR - Exemplo

Escalonamento Round-Robin

Escalonamento Round-Robin

• Nenhum processo recebe a CPU por mais de 1

quantum de tempo seguido (ao menos que seja o único processo executável)

• Se o burst CPU ultrapassar 1 quantum de tempo,

esse processo é interrompido e colocado de volta para a fila de prontos

Escalonamento Round-Robin

• O desempenho do escalonamento RR depende do

tamanho do quantum

• Quantum extremamente grande: RR = FCFS • Quantum extremamente pequeno:

• processor sharing (compartilhamento de processos) • cria a aparência de que cada n processos possui

seu processador executando a 1/n da velocidade do processador

Escalonamento Round-Robin

• No algoritmo de escalonamento RR precisamos

considerar a troca de contexto no desempenho tempo do processo = 10 0 6 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 quantum trocas de contexto 12 6 1 0 1 9

Escalonamento Round-Robin

• O turnaround também depende do tamanho do

quantum

• Uma regra prática é que 80% dos burst de CPU

Escalonamento Multilevel

Queue

• Técnica de escalonamento utilizada para casos em

que os processos são organizados em diversos grupos

• Exemplo:

• Processos de primeiro-plano • Processos de segundo-plano

Escalonamento Multilevel

Queue

• Técnica de escalonamento utilizada para casos em

que os processos são organizados em diversos grupos

• Exemplo:

• Processos de primeiro-plano • Processos de segundo-plano

Escalonamento Multilevel

Queue

• Por que organizá-los em grupos diferentes?

• Os processos podem possuir requisitos e prioridades diferentes

• Por exemplo:

• No caso de processos de primeiro plano e segundo plano, os processos podem possuir requisitos de tempo de

resposta diferentes.

• Além disso, processos de primeiro plano podem ter

prioridade superior se comparadas com os processos de segundo plano

Escalonamento Multilevel

Queue

• Cada fila possui seu próprio

algoritmo de escalonamento

• Primeiro plano: RR

• Segundo plano: FCFS • Deve haver um

escalonamento entre as filas

• Definir prioridades

• Dividir o tempo entre as

filas

Escalonamento Multilevel

Feedback Queue

• No caso do Escalonamento Multilevel, o processo

era atribuído a uma fila permanentemente.

• No caso do Multilevel Feedback Queue, os

processos podem trocar de filas

• Os processos podem mudar de prioridade e

Escalonamento Multilevel

Feedback Queue

• Organizar os processos de acordo com diferentes

características de burst

• Se um processo utiliza muito burst de CPU, este

processo pode ser movido para uma fila de menor prioridade

• Utilizado também para evitar o starvation

• Se um processo espera muito tempo em uma fila de

menor prioridade ele pode ser movido para uma fila de maior prioridade

Escalonamento Multilevel

Feedback Queue

0 1 2

Escalonamento Multilevel

Feedback Queue

Escalonamento Multilevel

Feedback Queue

• Para definir um Escalonamento Multilevel Feedback precisamos determinar alguns parâmetros

• O número de filas

• O algoritmo de escalonamento de cada fila

• O método usado para determinar quando mover um processo para uma fila de maior prioridade

• O método usado para determinar quando mover um processo para uma fila de menor prioridade

Escalonamento Multilevel

Feedback Queue

• É o algoritmo mais genérico aqui estudado • Ele pode ser configurado de acordo com a

necessidade do sistema

• Ele é o mais complexo dada a quantidade de

Referências