Планирование и диспетчеризация потоков в мультипрограммных системах
Планирование и диспетчеризация потока
На протяжение существования процесса выполнение его поток может быть многократно прервано и продолжена. Переход от выполнения одного потока к другому осуществляется в результате планирования и диспетчеризации.
Работа по определению того, какой момент необходимо прерывать выполнения текущего активного потока и какому потоку предоставить возможность выполняться называется планированием
Планирование потоков осуществляется на основе информации, хранящейся в описательных процессов и потоков. Чаще всего учитывается:
Приоритет потоков
Время их ожидания во очереди
Накопленное время выполнения
Интенсивность обращения к ввода-вывода
и другие факторы
ОС планирует выполнение потока независимо от того принадлежат они одному или нескольким процессам
Планирование поток включает в себя 2х задач:
Определение момента времени для смены активного текущего потока
Выбор для выполнения потока из очереди готовых поток
Существует множество различных алгоритмов
Алгоритмы различаются целями и качеством в мульпрограммировании.
Одни алгоритмы планируют так, что гарантируется определённое время выполнения каждого потока.
Другие алгоритмы максимально быстрых коротких зада
3. Обеспечивают преимущественное право потоком, интерактивных предложений
Особенности реалазции планирования потоком, а наибольшей степени определяется спицификой системы (пакетная обработка, все разделения времени/ реального времени)
В большинстве ОС универсального назначение планирование поток осуществляется на основе текущей ситуации
Динамические планировщики должны гибко приспосабливаться к изменяющейся ситуации, при т это не использовать никаких приложений о мультипрограммной сети
Другой тип планирования – статический – возможен в специализированных системах, а которых весь набор одновременно выполняемых задач определён заранее, например в системах реального времени
В этом случае, результатом работы статического планировщика является расписание (таблица), в котором указывается какому потоку, когда и на какое время должен быть предоставлен процессор
Диспетчеризация заключается в реализации найденного в результат планирования решения, т.е. переключение процессора с одного по другой.
Прежде чем прерывать выполнение потока ОС запоминает его контекст с тем, чтобы использовать эту информацию для последующего возобновления выполнения данного потока
Диспетчеризация сводится:
к сохранению контекста текущего потока, который требуется сменить
загрузка контекста нового потока, выбранного в результате планирования
запуск нового потока на выполнение
Состояния потока в мультипрограммных системах
Состояние потока
Рис. 1. Граф состояний потока в многозадачной среде
ОС, выполняя планирование потоков, принимает во внимание их состояние, основными из которых являются (рис. 1):
Состояние выполнения – активное состояние потока, во время которого поток обладает всеми необходимыми ресурсами и непосредственно выполняется процессором
Ожидание – пассивное состояние потока, в котором поток заблокирован по своим внутренним причинам (пример: ожидает некоторого события – завершение операции ввода-вывода и т.п.)
Готовность – пассивное состояние потока, поток заблокирован по внешним обстоятельствам (т.е. имеет все ресурсы, готов выполняться, но не может выполняться, т.к. процессор занят другим потоком). В течении жизненного цикла каждый поток попеременно меняет своё состояние в соответствии с алгоритмом планирования.
Граф состояний потоков в многозадачной среде представлено на рис. 1.
В однопроцессорной мультипрограммной системе в состоянии выполнения может быть только один поток, а в состояния ожидания и готовности много потоков
Потоки, находящиеся в состоянии готовности и ожидании организуются в очереди потоков, организация очередей позволяет их легко переупорядочивать, включать, исключать потоки и переводить из одного состояния в другое
На рисунке 2 показана такая очередь
Рис. 2. Очередь потоков