Ordonnanceur

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Ordonnanceur

• Partie du système dexploitation qui sélectionne
  le prochain processus à sexécuter
• Permet daméliorer les performance
• Systèmes de traitement par lots (batch)
• Systèmes interractifs
• Systèmes en temps réel
• Sassurer (entre autres) de lusage efficace du
  CPU
• Il ne faut pas basculer dun processus à lautre
  trop fréquemment.

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Comportement des processus

• Les rafales d'utilisation du processeur alternent
  avec les périodes d'attente des E/S
• (a) Processus borné processeur
• (b) Processus borné E/S

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Quand ordonnancer?

• À quels moments l'ordonnanceur doit-il être
  exécuté?
• Quand un processus est créé
• Quand un processus se termine
• Quand un processus bloque
• Quand il y a une interruption (E/S ou horloge)
• Deux catégories d'algorithmes d'ordonnancement
• non préhemptif On laisse le processus
  s'exécuter jusqu'à ce qu'il bloque ou libère le
  processeur.
• préhemptif On arrête le processus après un laps
  de temps donné (quantum). Une horloge est
  nécessaire.

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Objectifs des algorithmes d'ordonnancements
Tout les systèmes Équité Donner à des
processus comparables un temps processeur
équitable Respect de la politique La politique
établie doit être respectée Équilibre Tenir
occupé toutes les parties du système Systèmes de
traitement par lots Débit maximiser le nombre
de tâches par heure Temps de traitement
Minimiser le temps entre soumission et
terminaison Utilisation processeur Tenir le CPU
occupé en tout temps Systèmes interactifs (temps
partagé et serveur) Temps de réponse Réponse
rapide aux requêtes Proportionnalité Rencontrer
les attentes des usagers Systèmes à temps
réel Respect des échéances Éviter de perdre
des données Prévisibilité Éviter une
dégradation de la qualité (systèmes multimédia)
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Ordonnancement des systèmes de traitement par
lots (1)

• Premier arrivé, premier servi
• Une seule file dattente
• Facile à programmer et à comprendre
• Inconvénient pour les processus bornés E/S
• Exemple
• Un processus A utilise le CPU en rafales
  dune seconde.
• 10 autres processus utilisent peu le CPU mais
  font 1000 accès disque.
• Si A arrive en premier alors les 10 autres
  processus devront attendre 1000 secondes pour
  terminer.

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Ordonnancement des systèmes de traitement par
lots (2)

• Autres algorithmes
• Plus court en premier
• Temps restant le plus court (préhemptif)

• Un exemple d'ordonnancement par tâche la plus
  courte en premier

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Trois niveau d'ordonnancement
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Ordonnancement des systèmes interactifs (1)

• Ordonnancement de type tourniquet (Round-Robin)
• liste des processus exécutables
• liste des processus exécutables après que B ait
  utilisé son quantum
• Préhemptif
• Petit quantum temps CPU perdu
• Grand quantum temps de réponse élevé

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Ordonnancement des systèmes interactifs (2)

• Ordonnancement par priorités
• Tous les processus nont pas la même priorité.
• La priorité peut être donnée dynamiquement par le
  système
• Ex. Si le système réalise quun processus est
  borné E/S
• On peut regrouper les processus en catégorie de
  priorité
• On doit alors revoir périodiquement les priorités
  pour ne pas affamer les processus de faible
  priorité

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Ordonnancement des systèmes interactifs (3)

• Files dattentes multiples
• Ordonnancement du système CTSS (1961)
• Catégories de priorités
• On donne 1 quantum aux processus de la catégorie
  supérieure, 2 quanta aux processus de la
  catégorie suivante, puis 4, 8 ,etc.
• Lorsquun processu a épuisé tous ses quanta, il
  descend dune catégorie.
• Permet de réduire le nombre de changement
• Ex. Un processus nécessitant 100 quanta.
• 1 2 4 8 16 32 64 127
• Note Rendu à la 7ième catégorie, le
  processus naura pas besoin de tout ses 64
  quanta.

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Ordonnancement des systèmes interactifs (4)

• Exécuter le processus suivant le plus court
• On tente de minimiser le temps de réponse
• Comment déterminer le processus le plus court?
• Estimation fondé sur les comportements antérieurs
• Ex. Supposons que lestimation du temps restant
  dune commande est T0 et que la prochaine
  exécution nécessite un temps T1
• Alors on peut estimer le temps de la
  prochaine exécution de cette cammande à
• aT0 (1-a)T1
• Selon la valeur de a notre estimation
  possède plus ou moins de mémoire.

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Ordonnancement des systèmes interactifs (4)

• Ordonnancement par tirage au sort
• Chaque processus se voit attribué un certain
  nombre de billets de lotterie
• Lordonnanceur choisit au hasard un billet pour
  déterminer quel sera le prochain processus à être
  exécuté.
• Plus un processus est prioritaire, plus il
  possède de billets de loterie
• Des processus coopératifs peuvent échanger des
  billets sils le désirent.
• Aucun processus ne peut être affamé. Chacun
  possède une chance non nulle dêtre choisi.
• Permet de mieux controler le taux dutilisation
  du CPU par les différents processus.

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Systèmes à temps réel (1)

• Exemples
• Lecteur de disques compacts
• Monitoring dans les services de soins intensifs
• Pilote automatique dun avion
• Automates des chaînes de fabrication
• Le programme est divisé en un certain nombre de
  processus très court dont le comportement est
  prévisible et connu à lavance.
• Deux catégories de systèmes
• Temps réel à tolérance zéro (hard real time)
• Temps réel avec tolérance (soft real time)
• Deux catégories dévénements
• Périodiques
• Apériodiques

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Systèmes à temps réel (2)

• Étant donné
• m événements périodiques
• événement i se produit périodiquement à fréquence
  Pi et requiert Ci secondes
• La charge de travail est réalisable seulement si
• Exemple 3 événements avec des périodes de 100,
  200 et 500ms ayant besoin de 50, 30 et 100ms
  respectivement.
• 0,5 0,15 0.2 0,85 lt 1
• Un événement de période 1000 peut être
  ajouté tant quil requiert pas plus 150ms

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Politique versus Mécanisme

• Distinguer entre ce qui doit être fait
  (politique) et la façon de le faire (mécanisme)
• Chaque processus sait quels sont ses threads
  enfants qui sont les plus prioritaires.
• Algorithme d'ordonnancement paramétré
• L'ordonnancement est effectué par le noyau en
  fonction de la priorité des chaque thread.
• Paramètres fournis par les processus
• Selon sa politique, un processus attribut des
  priorités à ses enfants.

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Ordonnancement des threads (1)

• Exemple avec des threads usagers
• Processus avec quantum de 50-msec
• Chaque threads s'exécute 5 msec par rafale de
  processeur

17
Ordonnancement des threads (2)

• Exemple avec des threads noyaux
• Processus avec quantum de 50-msec
• Chaque threads s'exécute 5 msec par rafale de
  processeur

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Windows XP (1)
Z

• 32 niveaux de priorité pour les threads

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Windows XP (2)
20
Windows XP (3)

• DWORD WINAPI GetPriorityClass( __in HANDLE
  hProcess)
• BOOL WINAPI SetPriorityClass( __in HANDLE
  hProcess,
• 
  __in DWORD dwPriorityClass)
• int WINAPI GetThreadPriority( __in HANDLE
  hThread)
• BOOL WINAPI SetThreadPriority( __in HANDLE
  hThread,
• 
  __in int nPriority)

21
Windows XP (4)

• Inversion de priorité

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Solaris (1)

• Plusieurs classes d'ordonnancement qui
  définisssent les
• politiques d'ordonnancement
• Niveau de priorité
• Algorithme d'ordonnancement utilisé
• Sur Solaris 9
• Real Time
• System
• Time Sharing
• Interactive
• Fixed
• Fair Share

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Solaris (2)
59
0
59
0
24
Solaris (3)
25
Solaris (4)
int pthread_getschedparam(pthread_t thread,

int restrict policy,
struct sched_param
restrict param) int
pthread_setschedparam(pthread_t thread,
int
policy,
const struct sched_param param) Le
paramètre policy peut être
SCHED_FIFO, SCHED_RR ou SCHED_OTHER
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Solaris (5)
Exemple int set_my_thread_priority(int
priority) struct sched_param sp
memset(sp, 0, sizeof(struct sched_param))
sp.sched_prioritypriority if
(pthread_setschedparam(pthread_self(), SCHED_RR,
sp) -1) printf(  Impossible de
changer la priorité.\n") return -1
return 0