Планировщик. 
Операционные системы

Назначение планировщика

Задача обеспечения выполнения процессов является наиболее важной в ядре любой ОС. Планировщик предназначен для управления доступом процессов ко всем ресурсам компьютера, включая центральный процессор, память, периферийные устройства и сеть. Управление ОС UNIX, осуществляемое планировщиком, основано не только на предоставлении доступа к ресурсам компьютера, но и на предоставлении доступа к подсистемам самого ядра.

В системах разделения времени ядро предоставляет процессу пользователя ресурсы центрального процессора (ЦП, CPU) в течение интервала времени, называемого квантом, по истечении которого выгружает этот процесс и запускает другой, периодически переупорядочивая очередь процессов.

Все процессы, находящиеся в системе (пользовательские и системные), конкурируют за процессорное время. При этом существуют, как правило, несколько очередей процессов:

• • очередь процессов, поступивших в систему, но еще не получивших ресурсы (Job);
• • очередь готовых процессов, ожидающих кванта времени ЦП (Ready);
• • очередь приостановленных процессов, ожидающих выполнения какого-нибудь события (Wait).

Рис. 3.1. Схема планирования выполнения процессов Схема планирования ресурсов с одним процессором CPU показана на рис. 3.1. Каждый процесс может находиться в одном из состояний: готовом, приостановленном или выполняемом. Из состояния выполнения он может быть выведен по одному из следующих событий:

• • истечение его кванта времени;
• • блокировка процесса;
• • вытеснение процесса более приоритетным процессом;
• • завершение работы.

Если произошло одно из указанных событий, процесс переводится либо в очередь Wait, либо в очередь Ready, либо уходит из системы. По окончании ожидания процессы переводятся из очереди Wait в Ready. Алгоритм планирования в такой системе включает способ выбора готового процесса из заданной совокупности (очереди) процессов и минимально гарантированного времени его выполнения.

Каждому процессу поставлен в соответствие приоритет — целое число, учитывающее важность процесса, занимаемый им объем памяти, срочность выполнения и объем I/O, а также внешний приоритет, назначаемый пользователем. На определение величины такого числа (приоритета) должны влиять также динамические характеристики: общее время ожидания; ресурсы, находящиеся в распоряжении процесса; процессорное время, полученное в последний раз; общее время нахождения процесса в системе и т. д. Отсюда следует, что приоритет процесса должен вычисляться динамически, с учетом вышеперечисленных параметров.

Тем не менее статический приоритет имеет много таких преимуществ, как легкая реализация и низкие накладные расходы (по времени и памяти).

Проблема очередности выполнения задач в операционной системе является ключевым моментом в работе всей системы. От того как спланировано исполнение поступающих задач, зависит и производительность (как много задач может поступить и быть выполнено в системе за некоторое время) и быстродействие (скорость).