5.Планирование в windows 2000

5.1. Уровни приоритетов потоков в Windows 2000

В Windows 2000 предусмотрено 32 уровня приоритета, которые организованы в виде двух групп или классов - реального времени и переменные (динамические) /7,8,11,13/. Каждая из этих групп состоит из 16 уровней приоритета, как показано на рис.5.1.

П отоки, требующие немедленного внимания, находятся в классе реального времени, который включает такие функции, как осуществление коммуникаций и задачи реального времени.

Приоритеты из разных классов обрабатываются несколько по-разному. В классе приоритетов реального времени все потоки имеют фиксированный приоритет, который никогда не изменяется, и все активные потоки с определенным уровнем приоритета располагаются в круговой очереди данного уровня (рис.5.1).

В классе переменных (динамических) приоритетов поток начинает работу с некоторым изначально присвоенным ему приоритетом, который затем может изменяться – как в большую, так и в меньшую сторону. Таким образом, на каждом уровне приоритета имеется своя очередь, но процессы могут переходить из одной очереди в другую в пределах одного класса переменных приоритетов. Нулевой уровень приоритета используется потоком обнуления страниц, и Win32 недоступен. Поток с приоритетом 15 не может получить приоритет 16, как и какой-либо другой приоритет из класса реального времени.

Преимущества планирования с динамическими приоритетами уже были продемонстрированы в предыдущем разделе на примерах систем реального времени. Хотя Windows 2000 относится к ОС свободного времени, преимущества планирования с динамическими приоритетами в этой ОС в значительной мере также реализованы.

Win32 API упорядочивает процессы по уровням приоритета, назначенным при их создании следующим образом: Real time (реального времени), High (высокий), Above Normal (выше обычного), Normal (обычный), Below Normal (ниже обычного) и Idle (простаивающий) /11/. Каждой из указанных шести групп уровней приоритетов соответствует определенный диапазон приоритетов, и значения приоритетов из середин диапазонов называются базовыми приоритетами процессов. Обычно базовые приоритеты групп процессов по умолчанию равны соответственно 24, 13, 10, 8, 6, 4.

Н ачальный приоритет потока в классе переменных приоритетов определяется двумя величинами: базовым приоритетом процесса и относительным приоритетом потока (рис.5.2). Каждый поток, связанный с определенным процессом, имеет собственный относительный приоритет, который указывает на приоритет потока по отношению к базовому приоритету процесса, и может отличаться от базового приоритета процесса не более чем на 2 уровня в большую или меньшую сторону. Так, например, если базовый приоритет процесса равен 4, а относительный приоритет одного из потоков равен –1, то начальный приоритет этого потока равен 3.

После активизации потока из класса переменных приоритетов его действительный приоритет (именуемый динамическим приоритетом потока) может колебаться в определенных пределах – он не может уменьшиться ниже наименьшего относительного приоритета потока или подняться выше максимально возможного значения приоритета данного класса, т.е. 15.

На рис.5.2 приведен пример процесса с базовым приоритетом, равным 4. Каждый поток, связанный с данным процессом, должен иметь начальный приоритет от 2 до 6, и в процессе работы значения динамических приоритетов потоков могут колебаться в диапазоне от 2 до 15.

Если поток прерывается в связи с тем, что он полностью использовал отпущенный ему квант времени, исполнительная система Windows 2000 снижает его приоритет; если же поток прерван в связи с ожиданием завершения операции ввода-вывода, его приоритет повышается. Таким образом, имеется тенденция повышения приоритетов потоков, ориентированных на ввод-вывод, и снижения приоритетов (до уровня базового приоритета), ориентированных на вычисления. В потоках, ориентированных на ввод-вывод, приоритет потоков, ожидающих завершения интерактивной операции (например, вывод на экран или ввод с клавиатуры) повышается больше, чем для других операций ввода-вывода (например, дисковых). Следовательно, в пределах класса переменных приоритетов интерактивные потоки стремятся к получению наивысшего приоритета.

В Windows 2000 никогда динамически не изменяются приоритеты потоков в классе приоритетов реального времени (16 – 31), поэтому у таких потоков базовый приоритет идентичен текущему.

Использование динамических приоритетов является одним из основных методов обеспечения гарантии обслуживания. Действительно, если приоритеты фиксированы, возникает дискриминация низкоприоритетных задач, в результате чего они вследствие высокой загрузки процессора длительное время могут не получать процессорное время и поэтому не выполняться.