Presentaci

1
Métodos de Planificación
Dr. Pedro Mejía Alvarez CINVESTAV-IPN, Sección
de Computación
2
Indice

• Planificación
• Métodos de planificación
• Planificación basada en prioridades

3
Planificación (scheduling)

• La planificación consiste en asignar un orden de
• ejecución a un conjunto de tareas que se ejecutan
  
• concurrentemente
• En la planificación existen 3 elementos
• Procesadores.
• Recursos
• Tareas
• Planificador y Manejador de Recursos (Sistema
  Operativo)
• Cada tarea es planificada por un algoritmo de
  planificación y distintos
• recursos son asignados mediante un protocolo de
  acceso a recursos.

4
Métodos de Planificación

• Planificar el uso de los recursos con el fin de
• poder garantizar los requisitos temporales.
• Un método de planificación tiene dos aspectos
• importantes
• Un algoritmo de planificación que determina el
  orden de
• acceso de la tareas a los recursos del
  sistema
• ( en particular al procesador )
• Un método de análisis que permite calcular el
• comportamiento temporal del sistema.
• Así se puede comprobar si los requisitos
  temporales están
• garantizados en todos los casos posibles.
• En general se estudia el peor comportamiento
  posible.

5
Proceso de Planificación
Aplicación Crítica
Tarea
Planificador
Análisis de Planificabilidad
Carga de Trabajo de Tiempo Real
EJECUCIÓN
Ci Ti Di
No es planificable
Fuera de linea (off-line)
En linea (on-line)
6
Proceso de Planificación (estados)
despachar
activación
SI
test de aceptación
LISTA
EJECUCION
expulsión
espera en recurso ocupado
recurso liberado
NO
BLOQUEO
decisiones de planificación
7
Planificación vs. Planificabilidad

• Planificación enfoque para priorizar una tarea
  sobre otra
• Planificabilidad análisis formal que permite
  garantizar que un conjunto de tarea pueden (o no)
  ser asignadas a un recurso compartido (p.ej. el
  procesador) tal que cada una de las tareas cumpla
  con su plazo de respuesta
• Planificabilidad Control de admisión

8
Clasificación de Metodos de Planificación

• Expulsivo Permite que las tareas en ejecución
  sean interrumpidas
• en cualquier momento para asignar el procesador
  a otra tarea activa, de
• acuerdo al metodo de planificacion.
• No expulsivo Una vez que inicia su ejecución una
  tarea no es
• interrumpida hasta que termina. Las decisiones
  de planificacion solo
• pueden llevarse a cabo hasta que termina la
  tarea.
• Estatico Los parámetros son fijos y calculados
  antes de la ejecución
• Dinamico Los parámetros pueden cambiar durante
  la ejecución.
• Off-line La planificacion se realiza antes de la
  ejecución. El plan de
• ejecución se almacena en una tabla.
• On-line El planificador toma decisiones sobre la
  ejecución, cuando
• una tarea inicia su ejecución o cuando termina
  de ejecutarse.
• Best-effort Algoritmo dinamico que trata de
  encontrar un plan de
• ejecución factible, pero si no lo encuentra hara
  lo mejor posible para
• cumplir los plazos de las tareas

9
Métodos de Planificación

• Planificacion basada en el reloj (basada en el
  tiempo) el plan de ejecucion se calcula fuera
  de linea y se basa en el conocimiento de los
  tiempos de inicio y de computo de todos los jobs.
  El plan de ejecucion esta en una tabla y no es
  concurrente.
• Planificacion round robin con prioridades las
  tareas tienen prioridades asignadas por el
  usuario (fuera de linea). Dentro de cada
  prioridad las tareas se planifican en round
  robin. Cada tarea se ejecuta en forma continua
  como maximo un tiempo quantum.
• Planificacion basada en prioridades las
  prioridades las asigna el algoritmo de
  planificacion. La tarea con mayor prioridad se
  ejecuta en cualquier instante.
• tareas periodicas independientes
• tareas periodicas y aperiodicas, independientes.
• tareas periodicas que comparten recursos.

10
Métodos de Planificación

• Planificacion basada reserva de tiempo a cada
  tarea se le reserva una utilizacion del CPU. El
  planificador elige las tareas a ejecutar en base
  al tiempo que tengan asignado.
• Planificacion Heuristica la planificacion se
  hace siguiendo el enfoque del mejor esfuerzo
• Planificacion Flexible este metodo puede
  basarse en cualquiera de los metodos anteriores.
  Sin embargo, los parametros no son fijos y pueden
  cambiar de valor en respuesta a las condiciones
  del ambiente. En este metodo, es posible degradar
  al sistema o permitir la perdida de plazos en
  condiciones de sobrecarga.

11
Planificación On-line vs. Off-line

• Off-line scheduling el plan de ejecucion se
  calcula fuera de linea y se basa en el
  conocimiento de los tiempos de inicio y de
  computo de todos los jobs.
• Para sistemas deterministicos con parametros
  temporales fijos que no cambien o que cambien muy
  poco.
• On-line scheduling el planificador toma
  decisiones sin conocimiento del tiempo en que
  arrivaran jobs en el futuro.
• No existe un plan de ejecucion optimo si los jobs
  son no-expulsivos
• Cuando un job arriva, se acepta en el sistema si
  cumple con la prueba de aceptacion.

12
Planificación basada en el reloj (tiempo)

• El plan de ejecucion se elabora a priori
• con parametros fijos.Es un esquema que
• se repite cada ciclo principal.
• El ciclo principal dura 100 ms
• Se compone de 4 ciclos
• secundarios de 25 ms cada uno

T 100ms
M
T 25ms
S
A
A
A
A
B
B
B
B
C
C
D
D
E
0 25
50 75
100
13
Planificación basada en prioridades

• El planificador dicta su politica de ejecucion
  sobre una cola de procesos ordenados por
  prioridades, y el despachador elige para
  ejecucion a los procesos que esten listos para
  ejecucion de acuerdo a un orden de prioridades.
• El Job con mayor prioridad es ejecutado hasta
  completarse, o hasta que alguna tarea de mayor
  prioridad se alista, o hasta que se bloquea.
• El procesador nunca esta ocioso si hay tareas
  listas para ejecucion.
• Con prioridades fijas (nunca cambian) o dinamicas
  (cambian en cualquier momento durante la
  ejecucion).
• Expulsivas o no-expulsivas.
• Rate Monotonic (prioridades fijas) mayor
  prioridad al de menor periodo.
• EDF (prioridades dinamicas) mayor prioridad a la
  tarea con plazo mas cercano

14
Planificación basada en Prioridades

• Se implementa (expulsivo o preemptive)
• Asignando prioridades a las tareas
• Las decisiones de planificacion se realizan
• cuando alguna tarea se alista,
• cuando se le termina el tiempo de ejecucion a una
  tarea, termina de ejecutarse,o se bloquea por
  algun recurso),
• cuando las prioridades de las tareas cambian.
• cuando ocurre un evento inesperado (sobrecarga)
• Cada vez que se toma una decision de
  planificacion, la tarea con mayor prioridad se
  ejecuta.
• En el caso no-expulivo (non-preemptive), las
  decisiones de planificacion son hechas solo
  cuando el procesador termina la ejecucion de
  alguna tarea.
• El metodo de planificacion (algoritmo) es
  estatico, si las prioridades se asignan una sola
  vez y permanecen fijas, y es dinamico si las
  priodidades cambian durante la ejecucion.

15
Planificación basada en Prioridades

• Prioridades Fijas
• Rate Monotonic (prioridades fijas) mayor
  prioridad al de menor periodo.
• Prioridades Dinamicas
• EDF (Earliest Deadline First) mayor prioridad a
  la tarea con plazo mas cercano
• Shortest slack time first (la tarea con menor
  tiempo de holgura primero) en cualquier instante
  t, la holgura (slack) de un job, es igual a d -t
  menos la parte de computo restante del Job.

16
Planificación basada en Prioridades

• Rate-Monotonic
• Earliest Deadline First
• Shortest slack time first

(2, 1)
(5, 2.5)
missed deadline
(2, 1)
(5, 2.5)
(2, 1)
(5, 2.5)
0 1 2 3
4 5 6 7
8 9 10
17
Programación de Tareas Periodicas
Inicializacion de Tareas inicializar un
timer periodico o una ISR de un evento externo
Inicializacion de Tareas
start_timetime( )
espera por la interrupcion
Cómputo
Cómputo
Retrasa(period - ( time( ) -start_time) )
18
Evaluación de las Políticas de Planificación

• Las politicas de planificacion se evaluan en base
  a
• Habilidad de cumplir con los plazos de las tareas
• Utilizacion del CPU. Porcentaje de tiempo
  dedicado a procesamiento util.
• Overhead de la planificacion (en-linea) tiempo
  requerido para tomar decisiones de planificacion
• Flexibilidad ??
• Habilidad de tratar sobrecargas ??