Transcript Sunum5 - WordPress.com

Bölüm 5: CPU
Planlama(Scheduling)
Operating System Concepts – 8th Edition,
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
CPU Planlama(cpu Scheduling)
 Temel Kavramlar
 Planlama Kriterleri
 Planlama Algoritmaları
 Multiple-Processor Planlama
 İşletim Sistemi Örnekleri
 Algoritma Değerlendirilmesi
Operating System Concepts – 8th Edition
5.2
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Basic Concepts
 Maximum CPU utilization obtained with multiprogramming
 CPU–I/O Burst Cycle – Process execution consists of a cycle of
CPU execution and I/O wait
 CPU burst distribution
Operating System Concepts – 8th Edition
5.3
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
İşlemci Planlama(cpu Schedulıng)
 Mikroişlemci programlaması işletim sistemlerinin temelini oluşturmaktadır.
 Mikroişlemcinin işlemler arasında geçişini sağlamak bilgisayar kullanımını
daha üretken yapmaktadır.
 Bu bölümde mikroişlemci programlamasının içeriğini ve var olan
mikroişlemci planlama algoritmalarını inceleyeceğiz.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.4
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Temel İçerik
 Çok programlı sistemlerin amacı aynı anda yürütülen işlem sayısını
artırarak mikroişlemciyi maksimum etkinliğe ve üretkenliğe kavuşturmaktır.
 Tek işlemcili sistemlerde aynı anda sadece bir işlem yürütülebilir. Birden
fazla işlem olduğunda, bunlar mikroişlemcinin işinin bitmesi için
bekleyeceklerdir.
 Çok programlı sistemlerde birden fazla işlem bellekte tutulabilmektedir.
 İşlemci zamanlama algoritmalarına göre de sırası gelen işlem bekleme
sırasından(Hazır Kuyruk) alınarak görevlendirici (dispatcher) ismi verilen bir
işlem tarafından CPU’ya gönderilir. CPU’da yine işlemci zamanlama
algoritmasının izin verdiği kadar (ya bitene ya da belirli bir zaman geçene
kadar) çalışan program ya biter ve hafızadan kaldırılır ya da tekrar bekleme
sırasına bir sonraki çalışma için yerleştirilir.

Operating System Concepts – 8th Edition
5.5
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Operating System Concepts – 8th Edition
5.6
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
İşlemci Planlama(cpu Schedulıng)
 Programlama ve plan işletim sistemi fonksiyonunun temelini oluşturur.
 Tabii ki, mikroişlemci de bilgisayarın en önemli parçası olduğu için onun
nasıl çalışacağına dair bir programın yapılması işletim sistemi tasarımının
da merkezini oluşturur
 Mikroişlemci boş kaldığında işletim sistemi sırada hazır bekleyen
işlemlerden birini seçerek mikroişlemciye yerleştirmektedir.
 Bu seçme işlemi kısa-dönem programlayıcı tarafından yapılmaktadır.
 Mikroişlemciye yerleştirilecek işlemin ilk gelen işlem olması şart değildir.
 İşlemlerin sıralanması hiç sıralama kriteri düşünülmeden yapılabileceği gibi
geliş sıralarına göre de sıralama yapılabilir.
 Sıralama işinin yapılması için farklı programlama algoritmaları mevcuttur.

Operating System Concepts – 8th Edition
5.7
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
CPU-burst zaman Histogramı
Operating System Concepts – 8th Edition
5.8
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
CPU ve I/O Bursts arasındaki geçişler
Operating System Concepts – 8th Edition
5.9
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Kesintili(preemptive) ve Kesmeyen(nonpreemptive) Kavramı
 Hazır sırası ile işlemci arasında zamanlama ilişkisini kuran işlemci
zamanlama algoritmalarını (cpu scheduling algorithms) temel olarak 2
grupta incelenebilir:
 kesintili algoritmalar (preemptive): yürütülen işlemin mikroişlemciden
kaldırılması ve istenilen başka bir işlemin mikroişlemcide yürütülmesi
sağlanabilir.
 kesmeyen algoritmalar (nonpreemptive): işlem mikroişlemciye yerleştikten
sonra; işlem tamamlanıncaya veya durana kadar mikroişlemciyi kullanır.
 Kendi kodunda bulunan bir I/O isteği ile bloklanıncaya kadar ya da kendi
isteği ile işlemciden çıkıncaya kadar çalışır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.10
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
CPU planlama
 Mikroişlemci planlaması aşağıdaki durumlardan biri olduğunda
yapılmaktadır.
1.
İşlemin yürütmeden bekleme duruma geçme
2.
İşlemin yürütmeden hazır duruma geçme
3.
İşlemin beklemeden hazır duruma geçme
4.
İşlemin Durması
 1. ve 4. durumlardaki planlama kesintisiz (nonpreemptive) planlama
 Diğer tüm durumlar kesintili (preemptive) planlamadır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.11
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Gönderici-Dispatcher
 İşletim sistemi tasarımında kullanılan gönderici, işlemci zamanlama
algoritmasına (CPU scheduling algorithm) göre beklemekte olan
işlemlerden sıradakini alıp işlemciye yollayan programın ismidir.
 İşte görevlendirici (dispatcher) bu işlemlerden sırası gelenin
bekleme sırasından (ready queue) alınarak işlemciye gönderilmesi
işlemini yerine getirir.
 Bu fonksiyon şunları kapsamaktadır:

İçerik değişimi

Kullanıcı moduna geçiş

Programı tekrar başlatmak için kullanıcı programında uygun
bölgeye geçişin sağlanması

 Gönderici zamanı göndericinin bir işlemi bitirip diğerine geçişi
arasındaki süredir. Gönderici mümkün olduğu karar hızlı olmalıdır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.12
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Planlama Kriterleri -Scheduling Criteria
 Mikroişlemci programlama algoritmasında mikroişlemcileri kıyaslamak
için bir çok kriter bulunmaktadır. Bu karakteristikler de en iyi algoritmanın
oluşturulması için kullanılır. Kullanılan kriterler şunlardır:

 Mikroişlemci yararı (CPU utilizitation):Mikroişlemci mümkün olduğu
kadar meşgul edilmeye çalışılır. Mikroişlemci yararı 0’dan 100’e kadar
değişebilmektedir. Normal sistem-40, yoğun sistem-90

 Yapılan İş(Throughput): Birim zamanda yapılan işlem sayısı miktarı
yapılan iş olarak adlandırılır. (saniyede, saatte yapılan işlem)

 Dönüş Süresi( Turnaround time): Bir işlemin yürütülmesi sırasında
geçen süredir. İşlemin dönüş süresi ;belleğe yüklenirken, işlem sırasında
beklerken, mikroişlemcide yürütülürken ve giriş/çıkış aygıtları tarafından
tamamlanırken geçen sürelerin tamamıdır.

Operating System Concepts – 8th Edition
5.13
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Planlama Kriterleri -Scheduling Criteria
 Bekleme Süresi( Waiting time): İşlemin mikroişlemci
tarafından yürütülene kadar, hazır durumdaki sırada
geçirdiği süre bekleme süresi olarak adlandırılır.

 Cevaplama Zamanı(Response time): İşlemin
mikroişlemci idaresine bırakılışından, sistemin ilk cevabı
gelişine kadar geçen süre cevaplama zamanı olarak
adlandırılır. Bu süre sistemin cevap vermeye başladığı
ana kadar geçen süredir. Bu zaman, çıkış aygıtlarının
sisteme cevap verme süresi ile karıştırılmamalıdır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.14
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Operating System Concepts – 8th Edition
5.15
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Planlama Algoritması Optimizasyon Kriterleri
 Max CPU utilization
 Max throughput
 Min turnaround time
 Min waiting time
 Min response time
Operating System Concepts – 8th Edition
5.16
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Planlama Algoritmaları
 First-Come, First-Served(FCFS )
 Shortest-Job-First (SJF)
 Priority
 Multilevel Queue
Operating System Concepts – 8th Edition
5.17
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
İlk gelene-İlk hizmet (FCFS) Planlaması
 En basit mikroişlemci programlama algoritması ilk gelene-ilk hizmet (first
come, first served (FCFS)’dır.

 Bu sistemde mikroişlemciye ilk gelen işlem mikroişlemciye yerleştirilir.
İşlemler geliş sıralarına göre bir sıra oluştururlar. Bir işlem mikroişlemciye
geldiğinde hazır durumdaki işlem sırasının en sonuna yerleştirilir.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.18
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
İlk gelene-İlk hizmet (FCFS) Planlaması
İşlem İşlem Süresi (BurstTime)
P1
24
P2
3
P3
 İşlemlerin Geliş Sırası: P1 , P2 , P3
The Gantt Şeması:
3
P1
P2
0
24
P3
27
30
 Bekleme Zamanı P1 = 0; P2 = 24; P3 = 27
 Ortalama Bekleme Zamanı: (0 + 24 + 27)/3 = 17
Operating System Concepts – 8th Edition
5.19
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
İlk gelene-İlk hizmet (FCFS) Planlaması
İşlemler aşağıdaki geliş sırası ile gelmiş olsalardı:
P2 , P3 , P1
 Gantt şeması:
P2
0
P3
3
P1
6
30
 Bekleme zamanı P1 = 6; P2 = 0; P3 = 3
 Ortalama bekleme zamanı: (6 + 0 + 3)/3 = 3
 Bir önceki örnekten çok daha iyi değerler
 Uzun bir işlemi bekleme durumu konvoy etkisi oluşturabilir.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.20
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Kısa-iş öncelikli Planlama –
Shortest-Job-First (SJF)
 Başka bir mikroişlemci programlama yaklaşımı da kısa olan görevin öncelikli
olması (shortest-job first, SFJ)’dir.
 Bu yaklaşımda en kısa süreye sahip olan işlem mikroişlemciyi kullanabilir.
 Eğer iki işlem aynı uzunlukta ise, bu durumda FCFS prensibine göre önce
gelen işlem mikroişlemciyi kullanabilir.
 SJF optimaldir – Bir işlem grubu için minimum ortalama bekleme süresi verir
 Zorluk sonraki işlemci isteği uzunluğu bilmektir
Operating System Concepts – 8th Edition
5.21
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Kısa-iş öncelikli Planlama
İşlem
İşlem Süresi (Burst Time)
P1
6
P2
8
P3
7
P4
3
 SJF planlama çizelgesi
P4
0
P3
P1
3
9
P2
16
24
 Ortalama Bekleme Zamanı = (3 + 16 + 9 + 0) / 4 = 7
Operating System Concepts – 8th Edition
5.22
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Determining Length of Next CPU Burst
 Can only estimate the length
 Can be done by using the length of previous CPU bursts, using exponential
averaging
1. t n  actual
length of n
2.  n  1  predicted
th
CPU burst
value for the next CPU burst
3.  , 0    1
4. Define :
 n 1   t n  1    n .
Operating System Concepts – 8th Edition
5.23
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Prediction of the Length of the Next CPU Burst
Operating System Concepts – 8th Edition
5.24
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Examples of Exponential Averaging
  =0

n+1 = n

Recent history does not count
  =1
 n+1 =  tn
 Only the actual last CPU burst counts
 If we expand the formula, we get:
n+1 =  tn+(1 - ) tn -1 + …
+(1 -  )j  tn -j + …
+(1 -  )n +1 0
 Since both  and (1 - ) are less than or equal to 1, each successive term
has less weight than its predecessor
Operating System Concepts – 8th Edition
5.25
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
FCFS ile Karşılaştırma
 FCFS:10.25
Operating System Concepts – 8th Edition
SJF:7
5.26
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Kısa-iş öncelikli Planlama
 Kısa- iş öncelikli algoritması minimum ortalama bekleme zamanını
vermektedir. Çünkü kısa işlem uzun olandan daha önce yapılmaktadır.
Böylece kısa işlemin bekleme zamanının, uzun işlemin bekleme
zamanından daha fazla azalması sağlanmaktadır.

 Bu algoritmada gelecek işlemlerin uzunluğu bilmek oldukça zor olmaktadır.
İşlem Süresinin tahmini için kullanılan yöntemler bulunmktadır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.27
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Kısa-iş öncelikli Planlama
 Ayrıca SFJ preemptive ve nonpreemptive olabilmektedir.
 Yeni bir işlem hazır durumdaki işlemler kuyruğuna geldiğinde bir seçim söz
konusu olmaktadır. Eğer yeni gelen işlem daha kısa bir mikroişlemci
zamanına sahipse preemmtive SFJ algoritması yeni gelen işleme
mikroişlemcide bir yer ayırır ve onun yapılmasını sağlar.

Nonpreemptive prensibinde ise mikroişlemcinin yürüttüğü işlem bitene
kadar, işlem kesilemez.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.28
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Kısa-iş öncelikli Planlama (preemptive )
 Aşağıdaki işlemler verilen şu mikroişlemci zamanları ve sıralarıyla
mikroişlemciye ulaşmış olsunlar:



İşlem
Erişim zamanı

P1
0
8

P2
1
4

P3
2
9

P4
3
5
Süre
 Gelen işlemlerin yürütülmesi aşağıdaki sıra ve zaman aralıkları ile
yapılmaktadır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.29
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Kısa-iş öncelikli Planlama (preemptive )

P1 P2
P4
P1
P3

0
1
5
10
17
26

 P1, P2, P 3 ve P4 işlemlerinin preemptive özellik taşıyan SFJ algoritması ile
sıralanması


NONPREEMPTİVE
 İşlem
P1, P2,P4, P3
Erişim zamanı Süre

P1
0
8

P2
1
4

P3
2
9

P4
3
5
Operating System Concepts – 8th Edition
5.30
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Kısa-iş öncelikli Planlama (preemptive )
 Ortalama bekleme zamanı ise: =6,5 msn’dir. Bu şekilde davranan sistem
“preemptive” özelliğini taşımaktadır.
 Bekleme süresi nonpreemptive bir sistem için 7,75 msn olmaktadır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.31
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Example of Non-Preemptive SJF
Process
Arrival Time
Burst Time
P1
0.0
7
P2
2.0
4
P3
4.0
1
P4
5.0
4
 SJF (non-preemptive)
P1
0
3
P3
7
P2
8
P4
12
16
 Average waiting time = (0 + 6 + 3 + 7)/4 = 4
Operating System Concepts – 8th Edition
5.32
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Example of Preemptive SJF
Process
Arrival Time
Burst Time
P1
0.0
7
P2
2.0
4
P3
4.0
1
P4
5.0
4
 SJF (preemptive, SRJF)
P1
P2
P3
P2
P4
11
2
4
5
7
 Average waiting time = (9 + 1 + 0 +2)/4 = 3
0
Operating System Concepts – 8th Edition
5.33
P1
16
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Öncelikli (Priority) Planlama
 Her işlemin sahip olduğu bir öncelik değeri mevcuttur. Bu programlama
prensibine göre de, en yüksek önceliğe sahip işlem mikroişlemcide önce
yapılır. Eğer işlemler eşit önceliğe sahiplerse, önce gelen işlem daha önce
yapılır.

 SJF algoritması aslında öncelikli planlama algoritmasıdır. Öncelik değer,
işlem zamanının tersi ile elde edilmektedir.

 Öncelikler genelde belli sayı aralıklarında olmaktadır; örneğin 0’den 7’ye,
0’dan 400’e kadar. Fakat burada küçük sayının az öncelik olmasını
gerektiren bir zorunluluk yoktur, bazı sistemlerde “0” en fazla öncelik için
kullanılabilmektedir.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.34
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Öncelikli (Priority) Planlama
 Örnek olarak aşağıda verilen işlemleri ve özelliklerini ele alalım :
 (Düşük değer yüksek öncelik)

İşlem
Süresi
Öncelik

P1
10
3

P2
1
1

P3
2
4

P4
1
5

P5
5
2
 Öncelik programlaması kullanıldığında işlem sırası aşağıdaki gibi
olmaktadır.
 Ortalama bekleme zamanı ise 8,2 msn olmaktadır.

Operating System Concepts – 8th Edition
5.35
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Öncelikli (Priority) Planlama
 Öncelik programlaması preemptive ve nonpreemptive olabilmektedir.
Preemptive öncelik programlaması ile çalışan bir sistemde; yeni işlem
mikroişlemcide hazır durumda bekleyen işlemler kuyruğuna ulaştığında,
yeni gelen işlemin önceliği o anda yürütülen işlem ile
karşılaştırılır.
 Yeni gelen işlemin önceliği yürütülen işlemin önceliğinden fazla ise, yeni
gelen işlem için mikroişlemcide yer ayrılır ve işlemin yürütülmesi sağlanır.
 Nonpreemptive bir sistemde ise yeni gelen işlem mikroişlemcide bekleyen
işlem kuyruğunun en sonuna yerleştirilir.

 Problem  Starvation – low priority processes may never execute
 Solution  Aging – as time progresses increase the priority of the process
Operating System Concepts – 8th Edition
5.36
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Round Robin (RR)
 Round- robin algoritması zaman paylaşımlı sistemler için
tasarlanmıştır. Robin- round algoritması FCFS algoritmasına
benzemektedir, ama robin- round için bir zaman aralığı
tanımlanmıştır, bu zaman aralığı 10 ile 100 msn arasında
değişmekterdir.
 Mikroişlemci programlayıcısı hazır durumdaki işlemleri zaman
aralığına bağlı olarak mikroişlemcide yürütür.

 RR algoritmasını uygulayabilmek için hazır durumdaki işlem
sırası FIFO algoritmasına göre sıralanır.
 Yani işlemler de hazır durumdaki sıraya eklenir. Mikroişlemci
programlayıcısı hazır durumdaki sıradan ilk işlemi alır ve
zamanlayıcının 1 zaman aralığı (time quantum) sonunda kesme
göndermesi sağlanır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.37
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Round Robin (RR)
 İki olayın olma ihtimali vardır.
 İşlemin süresi zaman aralığından daha az olabilir. Bu durumda işlem kendisi
mikroişlemciyi bırakacak ve mikroişlemci hazır durumdaki sıradan bir
sonraki işlemi yürütmek üzere alacaktır.
 Diğer durumda ise, yürütülen işlem zaman aralığından daha büyük bir
süreye sahip olabilir.

Zaman aralığı dolduğunda, zamanlayıcı işletim sistemine bir kesme
gönderir ve yürütülmek olan işlem sıranın sonuna gönderilir.
 Bu durumda mikroişlemci programlayıcısı hazır durumdaki sıradan bir
sonraki işlemi yürütmek üzere alır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.38
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
RR Örneği Time Quantum = 4
İşlem
P1
P2
P3
Süre (Burst Time)
24
3
3
 Gantt Şeması
P1
0
P2
4
P3
7
P1
10
P1
14
P1
P1
18 22
26
P1
30
 P1 için bekleme(10-4)=6 , P2=4 , P3=7 bekleme süresine sahiptir.
 Ortalama bekleme zamanı= 17/3=5.66
Operating System Concepts – 8th Edition
5.39
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Time Quantum ve Context Switch
Operating System Concepts – 8th Edition
5.40
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Turnaround Zamanı, Time Quantum İlişkisi
•
•
•
Tek bir time-quantumda işlemin tamamlanması en ideal durumdur.
Küçük time-quantum da çok fazla içerik değişimi de yapılmaktadır.
Çok uzun time-quantum belirlendiğinde ise FCFS yöntemi gibi planlama
yapılmaktadır.
Genel bir yaklaşımla, işlemlerin %80 inin süresi time quantumdan daha
kısa olmalıdır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.41
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Çok Seviyeli Kuyruk (Multilevel Queue)
 Hazır kuyruk iki parçaya ayrılmıştır:
Önplan: foreground (interactive)
Arkaplan: background (batch)
 Her kuyruğun kendi sıralama yöntemi bulunmaktadır.

Önplan ..foreground – RR

Arkaplan..background – FCFS
 Sıralar arasında da planlama yapılmalıdır:

Sabit öncelikli planlama (Fixed priority scheduling) (Örneğin önce
arkaplandaki işelemleri yapi sonra önplandakileri yap.)


Bu durumda starvation problemi ortaya çıkabilir.
Time slice – Her kuyruk işlemlerini planlamak için belli bir CPU
zamanını alır (Örneğin 80% to foreground in RR, 20% to background in
FCFS )
Operating System Concepts – 8th Edition
5.42
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Çok Seviyeli Kuyruk (Multilevel Queue)
Operating System Concepts – 8th Edition
5.43
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Çok Seviyeli Kuyruk (Multilevel Queue)
 Çok seviyeli sıra programlamasında hazır durumdaki işlem sırası farklı
gruplara ayrılmıştır.
 Yani hazır durumdaki sıra bir tane değildir, farklı özelliklere sahip işlem
sıraları mevcuttur.
 Her işlem bu sırlardan birine sürekli olarak dahil olmaktadır.

İşlemin hangi sıraya dahil olacağında işlemin öncelik değeri, büyüklüğü,
işlem tipi gibi özellikleri etkili olmaktadır.
 İşlem sıralarının da kendi aralarında öncelik durumları vardır.
 Her sıra düşük öncelikli sıraya göre mutlak bir önceliğe sahiptir.
 Sistem preemptive olarak çalışmaktadır. Örneğin interaktif bir işlem, grup
işlemi yürütülürken mikroişlemciye gelirse interaktif işlemin yapılması
sağlanır.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.44
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Çok Seviyeli Geri Beslemeli Kuyruk
(Multilevel Feedback Queue)
 Çok seviyeli sıra programlamasında işlemler sürekli olarak bir
sırada bulunmaktadırlar ve sıralar arasında yer değiştirme olayı
olmamaktadır.

 Çok seviyeli geribeslemeli sıra programlamasında ise işlemler farklı
sıralar arasında hareket edebilme, yer değiştirebilme özelliğine
sahiptirler.
 Eğer mikroişlemciyi çok meşgul edecek uzun süreli bir işlem varsa,
bu işlem düşük öncelikli b ir sıraya geçirilebilir.
 Ayrıca düşük öncelikli bir sırada çok beklemesi gerekecek bir işlem
de yüksek öncelikli bir sıraya geçirilebilir
Operating System Concepts – 8th Edition
5.45
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Çok Seviyeli Geri Beslemeli Kuyruk
(Multilevel Feedback Queue)
 Bu prensiple çalışan sistemler aşağıdaki parametrelere göre tanımlanırlar:


Kuyruk adedi

Her sıranın planlama algoritması

Bir işlemin daha yüksek öncelikli sıraya taşınmasında kullanılan metot

Bir işlemin daha düşük öncelikli sıraya taşınmasında kullanılan metot

İşlemin yürütülmesi sırasında hangi sırada yer alacağına karar veren
metot
Operating System Concepts – 8th Edition
5.46
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Örnek: Multilevel Feedback Queue
 Three queues:

Q0 – RR with time quantum 8 milliseconds

Q1 – RR time quantum 16 milliseconds

Q2 – FCFS
 Scheduling

A new job enters queue Q0 which is served FCFS. When it gains CPU,
job receives 8 milliseconds. If it does not finish in 8 milliseconds, job is
moved to queue Q1.

At Q1 job is again served FCFS and receives 16 additional milliseconds.
If it still does not complete, it is preempted and moved to queue Q2.
Operating System Concepts – 8th Edition
5.47
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Çok Seviyeli Geri Beslemeli Kuyruk
(Multilevel Feedback Queue)
Operating System Concepts – 8th Edition
5.48
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Operating System Examples
 Solaris scheduling
 Windows XP scheduling
 Linux scheduling
Operating System Concepts – 8th Edition
5.49
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Multiple-Processor Scheduling
 Multiple processors ==> divide load among them

More complex than single CPU scheduling
 How to divide load?

Asymmetric multiprocessor


One master processor does the scheduling for others
Symmetric multiprocessor (SMP)

Each processor runs its own scheduler

One common ready queue for all processors, or one ready
queue for each

Win XP, Linux, Solaris, Mac OS X support SMP
Operating System Concepts – 8th Edition
5.50
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
SMP Issues

Processor affinity

When a process runs on a processor, some data is cached in that
processor’s cache

A process migrates to another processor ==>





Cache of new processor has to be re-populated
Cache of old processor has to be invalidated
==> performance penalty
Load balancing

One processor has too much load and another is idle

Balance load using

Push migration: A specific task periodically checks load on all
processors and evenly distributes it by moving (pushing) tasks

Pull migration: Idle processor pulls a waiting task from a busy
processor

Some systems (e.g., Linux) implement both
Tradeoff between load balancing and processor affinity: what would you do?

May be, invoke load balancer when imbalance exceeds a threshold
Operating System Concepts – 8th Edition
5.51
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Solaris Dispatch Table
Operating System Concepts – 8th Edition
5.52
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Solaris Scheduling
Operating System Concepts – 8th Edition
5.53
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Windows XP Scheduler
 Priority-based, preemptive scheduler

The highest-priority thread will always run
 32 levels of priorities, each has a separate queue
 Scheduler traverses queues from highest to lowest till it finds
a thread that is ready to run
 Priorities are divided into classes, each has several relative
priorities
Operating System Concepts – 8th Edition
5.54
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Windows XP Priorities
Operating System Concepts – 8th Edition
5.55
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Linux Scheduling
 Constant order O(1) scheduling time
 Two priority ranges: time-sharing and real-time
 Real-time range from 0 to 99 and nice value from 100 to 140
 (figure 5.15)
Operating System Concepts – 8th Edition
5.56
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Priorities and Time-slice length
Operating System Concepts – 8th Edition
5.57
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
List of Tasks Indexed According to Priorities
Operating System Concepts – 8th Edition
5.58
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Algorithm Evaluation
 Deterministic modeling – takes a particular
predetermined workload and defines the performance of
each algorithm for that workload
 Queueing models
 Implementation
Operating System Concepts – 8th Edition
5.59
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Evaluation of CPU schedulers by Simulation
Operating System Concepts – 8th Edition
5.60
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
End of Chapter 5
Operating System Concepts – 8th Edition,
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
5.08
Operating System Concepts – 8th Edition
5.62
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
In-5.7
Operating System Concepts – 8th Edition
5.63
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
In-5.8
Operating System Concepts – 8th Edition
5.64
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
In-5.9
Operating System Concepts – 8th Edition
5.65
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Dispatch Latency
Operating System Concepts – 8th Edition
5.66
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Java Thread Scheduling
 JVM Uses a Preemptive, Priority-Based Scheduling Algorithm
 FIFO Queue is Used if There Are Multiple Threads With the Same Priority
Operating System Concepts – 8th Edition
5.67
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Java Thread Scheduling (cont)
JVM Schedules a Thread to Run When:
1.
The Currently Running Thread Exits the Runnable State
2.
A Higher Priority Thread Enters the Runnable State
* Note – the JVM Does Not Specify Whether Threads are Time-Sliced or Not
Operating System Concepts – 8th Edition
5.68
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Time-Slicing
Since the JVM Doesn’t Ensure Time-Slicing, the yield() Method
May Be Used:
while (true) {
// perform CPU-intensive task
...
Thread.yield();
}
This Yields Control to Another Thread of Equal Priority
Operating System Concepts – 8th Edition
5.69
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Thread Priorities
Priority
Comment
Thread.MIN_PRIORITY
Minimum Thread Priority
Thread.MAX_PRIORITY
Maximum Thread Priority
Thread.NORM_PRIORITY
Default Thread Priority
Priorities May Be Set Using setPriority() method:
setPriority(Thread.NORM_PRIORITY + 2);
Operating System Concepts – 8th Edition
5.70
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009
Solaris 2 Scheduling
Operating System Concepts – 8th Edition
5.71
Silberschatz, Galvin and Gagne ©2009