Transcript Modern Operating System 輪講 第3回

Modern Operating System
輪講
che
2.5.3 Scheduling in Interactive
Systems
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インタラクティブシステムのスケジューリングアル
ゴリズムの話
主にCPUをいつスイッチするかが論点
Round-Robin Scheduling
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単純に一定時間（quantum)ごとにプロセスを切
り替えていくアルゴリズム
ブロックされたり終了したりしてもスイッチ
A
B
C
D
実行順
Round-Robin Scheduling
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気にかけるべきなのはquantumの長さだけ
–
例えばプロセス移行（process switchまたはcontext
switch）に1msecかかるのに、quantumが4msecだと
実行時間の20％が無駄になる。逆に長すぎると並列
順番が全然回っ
てこない
処理に問題。20msecから50msecがよいとされる。
A
B
C
A
無駄
無駄
B
Priority Scheduling
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優先度によるスケジューリング
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優先度の最も高いプロセスが常に実行される
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実行されると優先度が下がる
優先度
実行
A
1 23
B
2
C
5
Multiple Queues
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昔々
–
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メモリの中には一つのプロセスしか入れられなかった
プロセスをスイッチするたびにプロセスをディスクに退避させ新
しいプロセスを読み出す必要があった
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効率をよくするためには個々のプロセスのquantumを長くしなけ
れば
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ものすごい無駄
でも平行性が失われる
そこでクラス分けによるスケジューリングが考えられた
Multiple Queues
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クラスごとに実行時間が決定される
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一番上のクラスは1quantum実行される
その下のクラスは2quantum
その下のクラスは4quantum・・・・・・
ブロックされずに1quantumを使い切ったプロセ
スは下のクラスに移動
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最初は処理が多いが、後になると処理が少なくなる
プロセスでは非効率になる可能性
Shortest Process Next
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プロセスが多いとスイッチの手間がかかって非
効率
–
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すぐに終わりそうな小さなプロセスを先に終わらせて
しまえば効率的
どのプロセスがすぐ終わるのかをどうやって見
つけるかが問題
Guaranteed Scheduling
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最初に、ユーザやCPUの数に応じて一つにどれ
だけCPU時間を割り当てるか決めておく
スケジューラは、このあらかじめ決められた時間
通りにプロセスが実行されるように努力する
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–
決められた時間以上に動いていたら優先度を下げる
決められた時間以下だったら優先度を上げる
Lottery Scheduling
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Guaranteed Schedulingは良いアイデアだが、
実装が難しい
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簡単な実装で実現できるのがlottery scheduling
コンピュータ資源を誰が使うのかをくじによって
決定してしまう
Lottery Scheduling
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例えば
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–
–
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1秒に50回くじ引きを行う
くじに当たったプロセスは20msecCPUを使える
重要なプロセスはくじを多く持ち、CPU時間獲得の
チャンスが増える
長期的に見ると、他のアルゴリズムよりも平等
Lottery Scheduling
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例えばその2
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クライアントプログラムとサーバプログラムが動いているとする
クライアントからサーバにデータを送る
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クライアントからサーバにくじを送る
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サーバはくじが増えるので、CPU時間獲得のチャンスも上がる
サーバの処理が終わったらクライアントにくじを返す
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クライアントはブロックされる
クライアントは再び動き出す
このような場合、サーバは最初はくじはいらない
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非常に効率的！
Fair-Share Scheduling
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こんな状況を考えてみる
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ユーザ1が9個のプロセス、ユーザ2が1個のプロセス
を起動していたとする
ユーザ1はCPUを90％使えるが、ユーザ2は10％し
か使えない。
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不公平！回避したい！
プロセスのスイッチをユーザごとに行えば、ユー
ザの格差がなくなる
2.5.4 Scheduling in Real-Time Systems
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リアルタイムシステムでのスケジューリング
例えば
–
CDプレイヤー
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–
飛行機
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処理が遅いと音が飛ぶ
処理が遅いと墜落する
病院
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処理が遅いと病人が大変なことに
hard real timeとsoft real time
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hard real time
–
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かかる時間の限度が絶対的に決まっているもの
soft real time
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限度を超えることが望ましくないが、でもまぁ我慢でき
るもの
静的スケジューリングと動的スケジューリン
グ
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静的
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システムが動く前からスケジューリングを決定しておく


前もって実行時の情報が完全にわかっていないとだめ
動的
–
その場で決める