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1 Betriebssystembau (BSB) Kontrollflussverwaltung Olaf Spinczyk AG Eingebettete System Informatik 12, TU Dortmund

2 Überblick: Vorlesungen Struktur des OO-StuBS Betriebssystems: Gerätezugriff (Treiber) Unterbrechungssynchronisation Unterbrechungsbehandlung Interprozesskommunikation Prozessverwaltung Kontrollflussabstraktion Betriebssystementwicklung Anwendung(en) Hardware 2

3 Überblick: Vorlesungen Struktur des OO-StuBS Betriebssystems: Gerätezugriff (Treiber) Unterbrechungssynchronisation Unterbrechungsbehandlung Interprozesskommunikation Prozessverwaltung Kontrollflussabstraktion Betriebssystementwicklung Anwendung(en) Hardware Thema der heutigen Vorlesung 3

4 Agenda Betriebssystemfäden Motivation kooperativer Fadenwechsel präemptiver Fadenwechsel Ablaufplanung Grundbegriffe und Klassifizierung unter Windows (XP/2000/2003) unter Linux Zusammenfassung 4

5 Agenda Betriebssystemfäden Motivation kooperativer Fadenwechsel präemptiver Fadenwechsel Ablaufplanung Grundbegriffe und Klassifizierung unter Windows (XP/2000/2003) unter Linux Zusammenfassung 5

6 Betriebssystemfäden: Motivation Ansatz: Anwendungen unbemerkt als eigenständige Fäden ausführen eine BS-Koroutine pro Anwendung Aktivierung der Anwendung erfolgt durch Aufruf Koroutinenwechsel erfolgt indirekt durch Systemaufruf Vorteile unabhängige Anwendungsentwicklung Ablaufplanung (Scheduling) wird zentral implementiert bei E/A kann eine Anwendung einfach vom BS blockiert und später wieder geweckt werden zusätzlicher Entzugsmechanismus (preemption mechanism) kann die Monopolisierung der CPU verhindern 6

7 <schedule> Legende ret ret <resume> ret upcall app2 upcall app1 <kickoff'> ret Betriebssystem <kickoff> resume <app2> resume <app1> resume Anwendungen Kooperativer Fadenwechsel Kontrollflusserzeugung: Kontrollflusszerstörung: explizite (Re-)Aktivierung: implizite (Re-)Aktivierung: 7

8 <schedule> Legende ret ret <resume> ret upcall app2 upcall app1 <kickoff'> ret Betriebssystem <kickoff> resume <app2> resume <app1> resume Anwendungen Kooperativer Fadenwechsel Kontrollflusserzeugung: Kontrollflusszerstörung: explizite (Re-)Aktivierung: implizite (Re-)Aktivierung: Elementaroperationen des BS schedule startet (indirekt) den ersten Anwendungsfaden, kehrt nicht zurück resume wechselt von einem Anwendungsfaden zum nächsten. Beide treffen eine Scheduling-Entscheidung. 8

9 <schedule> Legende ret ret <resume> ret upcall app2 upcall app1 <kickoff'> ret Betriebssystem <kickoff> resume <app2> resume <app1> resume Anwendungen Kooperativer Fadenwechsel Kontrollflusserzeugung: Kontrollflusszerstörung: explizite (Re-)Aktivierung: implizite (Re-)Aktivierung: Die Koroutine kickoff wird für jeden Applikationsfaden einmal durchlaufen Aktiviert die jeweilige Applikation durch einen upcall 9

10 <schedule> Legende ret ret <resume> ret upcall app2 upcall app1 <kickoff'> ret Betriebssystem <kickoff> resume <app2> resume <app1> resume Anwendungen Kooperativer Fadenwechsel Kontrollflusserzeugung: Kontrollflusszerstörung: explizite (Re-)Aktivierung: implizite (Re-)Aktivierung: resume Systemaufrufe der Mechanismus für Anwendungen, um den Prozessor freiwillig abzugeben ggf. Verbunden mit einem Moduswechsel der CPU (in diesem Fall wird noch ein Wrapper benötigt) 10

11 Präemptiver Fadenwechsel die Unterbrechung ist nur ein impliziter Aufruf Behandlungsroutine kann resume aufrufen <app1> iret <handler> resume <resume> ret <app2> ret Betriebssystem CPU-Entzug durch Zeitgeberunterbrechung resume Anwendungen sti() Achtung: So geht es normalerweise nicht, denn resume trifft eine Scheduling-Entscheidung. Bei den notwendigen Datenstrukturen ist Unterbrechungssynchronisation zu beachten! 11

12 Fadenwechsel im Epilog Implementierung Scheduler-Daten (Liste der laufbereiten Fäden) werden auf der Epilogebene angesiedelt alle Systemfunktionen, die diese Daten manipulieren, müssen zuvor die Epilog-Sperre anfordern (enter/leave) Faden erzeugen, Faden beenden, freiwilliger Fadenwechsel,... Grundregel beim Fadenwechsel der abgebende Faden fordert die Sperre an (ggf. implizit bei der Unterbrechungsbehandlung) der aktivierte Faden muss die Sperre freigeben Tipps aus dem Epilog heraus nie enter Aufrufen (Doppelanforderung) Grundregel (s.o) gilt auch für die erste Fadenaktivierung Mehr dazu in der Übung... 12

13 Agenda Betriebssystemfäden Motivation kooperativer Fadenwechsel präemptiver Fadenwechsel Ablaufplanung Grundbegriffe und Klassifizierung unter Windows (XP/2000/2003) unter Linux Zusammenfassung 13

14 Ablaufplanung: Einteilung... nach der Betriebsmittelart der zeitweilig belegten Hardware-Ressourcen nach der Betriebsart des zu bedienenden/steuernden Rechnersystems nach dem Zeitpunkt der Erstellung des Ablaufplans nach der Vorhersagbarkeit von Zeitpunkt und Dauer von Prozessabläufen nach dem Kooperationsverhalten der (Benutzer/System-) Programme nach der Rechnerarchitektur des Systems nach der Ebene der Entscheidungsfindung bei der Betriebsmittelvergabe 14

15 ... nach der Betriebsmittelart CPU scheduling des Betriebsmittels CPU die Prozessanzahl zu einem Zeitpunkt ist höher als die Prozessoranzahl ein Prozessor ist zwischen mehreren Prozessen zu multiplexen Prozesse werden dem Prozessor über eine Warteschlange zugeteilt I/O scheduling des Betriebsmittels Gerät, speziell: Platte gerätespezifische Einplanung der von Prozessen abgesetzten E/A-Aufträge disk scheduling, z.b., berücksichtigt typischerweise drei Faktoren: (1) Positionszeit, (2) Rotationszeit, (3) Transferzeit Geräteparameter und Gerätezustand bestimmen die nächste E/A-Aktion die getroffenen Entscheidungen sind ggf. nicht konform zum CPU scheduling 15

16 ... nach der Betriebsart batch scheduling interaktionsloser Programme nicht-verdrängende bzw. verdrängende Verfahren mit langen Zeitscheiben Minimierung der Kontextwechselanzahl interactive scheduling interaktionsreicher Programme ereignisgesteuerte, verdrängende Verfahren mit kurzen Zeitscheiben Antwortzeitminimierung durch Optimierung der Systemaufrufe real-time scheduling zeitkritischer Programme ereignis- oder zeitgesteuerte deterministische Verfahren Garantie der Einhaltung umgebungsbedingter Zeitvorgaben Rechtzeitigkeit ist entscheidend und nicht Geschwindigkeit 16

17 ... nach dem Zeitpunkt online scheduling dynamisch, während der eigentlichen Programmausführung interaktive- und Stapelsysteme, aber auch weiche Echtzeitsysteme offline scheduling statisch, vor der eigentlichen Programmausführung wenn die Komplexität eine Ablaufplanung im laufenden Betrieb verbietet Einhaltung aller Zeitvorgaben garantieren: ein NP-hartes Problem kritisch, wenn auf jede abfangbare katastrophale Situation zu reagieren ist Ergebnis der Vorberechung ist ein vollständiger Ablaufplan (in Tabellenform) (semi-) automatisch erstellt per Quelltextanalyse spezieller Übersetzer oft zeitgesteuert abgearbeitet/ausgeführt als Teil der Prozessabfertigung die Verfahren sind zumeist beschränkt auf strikte Echtzeitsysteme 17

18 ... nach der Vorhersagbarkeit deterministic scheduling bekannter, exakt vorberechneter Prozesse Prozesslaufzeiten/-termine sind bekannt, sie wurden ggf. offline berechnet die genaue Vorhersage der CPU-Auslastung ist möglich das System garantiert die Einhaltung der Prozesslaufzeiten/-termine die Zeitgarantien gelten unabhängig von der jeweiligen Systemlast probabilistic scheduling unbekannter Prozesse Prozesslaufzeiten/-termine bleiben unbestimmt die (wahrscheinliche) CPU-Auslastung kann lediglich abgeschätzt werden das System kann Zeitgarantien nicht geben und auch nicht einhalten Zeitgarantien sind durch Anwendungsmaßnahmen bedingt erreichbar 18

19 ... nach dem Kooperationsverhalten cooperative scheduling von einander abhängiger Prozesse Prozesse müssen die CPU freiwillig abgeben, zugunsten anderer Prozesse die Programmausführung muss (direkt/indirekt) Systemaufrufe bewirken die Systemaufufe müssen (direkt/indirekt) den Scheduler aktivieren preemptive scheduling von einander unabhängiger Prozesse Prozessen wird die CPU entzogen, zugunsten anderer Prozesse Ereignisse können die Verdrängung des laufenden Prozesses bewirken die Ereignisverarbeitung aktiviert (direkt/indirekt) den Scheduler 19

20 ... nach der Rechnerarchitektur uni-processor scheduling in Mehr{programm,prozess}systemen die Verarbeitung von Prozessen kann nur pseudo-parallel erfolgen multi-processor scheduling in Systemen mit gemeinsamen Speicher die parallele Verarbeitung von Prozessen wird ermöglicht jeder Prozessor arbeitet seine lokale Warteschlange ab alle Prozessoren arbeiten eine globale Warteschlange ab CPU CPU Prozess CPU Prozess CPU CPU Prozess Prozess CPU CPU Prozess Prozess CPU Prozess Prozess oder Prozess 20

21 CPU-Zuteilung im Multiprozessor CPU gemeinsame READY-Liste CPU Prozess Prozess Prozess CPU CPU Automatischer Lastausgleich Keine CPU läuft leer Keine Bindung von Prozessen an bestimmte CPU Zugriffe auf die READY-Liste müssen synchronisiert werden. Spin Locking Konfliktwahrscheinlichkeit wächst mit CPU-Anzahl! 21

22 CPU-Zuteilung im Multiprozessor eine READY-Liste pro CPU CPU Prozess Prozess CPU Prozess CPU Prozess Prozess CPU Prozess Prozess Prozess Prozess Prozesse bleiben bei einer CPU Bessere Ausnutzung der Caches Weniger Synchronisationsaufwand CPU kann leerlaufen Lösung: Lastausgleich bei Bedarf (pull) Wenn eine Warteschlange leer ist Moderne PC Betriebssysteme setzen heute getrennte READYListen ein. Durch einen Load Balancer-Prozess (push) 22

23 ... nach der Ebene long-term scheduling kontrolliert den Grad an Mehrprogrammbetrieb [s min] Benutzer Systemzugang gewähren, Programmstart zulassen Prozesse dem medium- bzw. short-term scheduling zuführen medium-term scheduling als Teil der Ein-/Auslagerungsfunktion [ms s] Programme zwischen Vorder- und Hintergrundspeicher hin- und herbewegen swapping: auslagern (swap-out), einlagern (swap-in) short-term scheduling regelt die Prozessorzuteilung an die Prozesse [μs ms] ereignisgesteuerte Ablaufplanung: Unterbrechungen, Systemaufrufe, Signale Blockierung bzw. Verdrängung des laufenden Prozesses 23

24 Scheduling-Kriterien Antwortzeit Minimierung der Zeitdauer von der Auslösung einer Systemanforderung bis zur Entgegennahme der Rückantwort, bei gleichzeitiger Maximierung der Anzahl interaktiver Prozesse. Durchlaufzeit Minimierung der Zeitdauer vom Starten eines Prozesses bis zu seiner Beendigung, d.h., der effektiven Prozesslaufzeit und aller Prozesswartezeiten. Termineinhaltung Starten und/oder Beendigung eines Prozesses zu einem fest vorgegebenen Zeitpunkt. Vorhersagbarkeit Deterministische Ausführung des Prozesses unabhängig von der jeweils vorliegenden Systemlast. Durchsatz Maximierung der Anzahl vollendeter Prozesse pro vorgegebener Zeiteinheit. Liefert ein Maß für die geleistete Arbeit im System. Prozessorauslastung Maximierung des Prozentanteils der Zeit, während der die CPU Prozesse ausführt, d.h., sinnvolle Arbeit leistet. Gerechtigkeit Gleichbehandlung der auszuführenden Prozesse und Zusicherung, den Prozessen innerhalb gewisser Zeiträume die CPU zuzuteilen. Dringlichkeiten Bevorzugte Verarbeitung des Prozesses mit der höchsten (statisch/dynamisch zugeordneten) Priorität. Lastausgleich Gleichmäßige Betriebsmittelauslastung bzw. bevorzugte Verarbeitung der Prozesse, die stark belastete Betriebsmittel eher selten belegen. 24

25 Scheduling-Kriterien Antwortzeit Durchlaufzeit Termineinhaltung Vorhersagbarkeit Benutzerorientierte Kriterien wahrgenommenes Systemverhalten bestimmen die Akzeptanz durch Benutzer beeinflussen Durchsatz Prozessorauslastung Gerechtigkeit Dringlichkeiten Lastausgleich Systemorientierte Kriterien effiziente Nutzung der Betriebsmittel bestimmen die Kosten des Rechnerbetriebs 25

26 Betriebsarten und Kriterien allgemein Stapelsysteme Durchsatz Durchlaufzeit Prozessorauslastung interaktive Systeme Gerechtigkeit Lastausgleich Antwortzeit (Proportionalität Bearbeitungsdauer entspricht Erwartung) Echtzeitsysteme Dringlichkeit Termineinhaltung Vorhersagbarkeit 26

27 Agenda Betriebssystemfäden Motivation kooperativer Fadenwechsel präemptiver Fadenwechsel Ablaufplanung Grundbegriffe und Klassifizierung unter Windows (XP/2000/2003) unter Linux Zusammenfassung 27

28 Prozesse und Fäden in Win NT Prozess Stapel + Registersatz (1 je Faden) Register T1 Register T2 Register T3 Register T4 Stapel T1 Stapel T2 Stapel T3 Stapel T4 Code Gobale und statische Daten Datenzugriffe 28

29 Prozesse und Fäden in Win NT Prozess: Umgebung und Adressraum für Fäden Ein Win32 Prozess enthält immer mindestens einen Faden Faden (engl. thread): Code ausführende Einheit Fadenimplementierung wird durch den NT Systemkern erbracht Usermode-Threads möglich ( Fibers ), aber unüblich Threads bekommen vom Scheduler Rechenzeit zugeteilt 29

30 Der NT-Scheduler Präemptives, prioritätengesteuertes Scheduling: Thread mit höherer Priorität verdrängt Thread niedrigerer Priorität Die meisten Funktionen der Executive ( Kernel ) sind ebenfalls als Threads implementiert Round-Robin bei Threads gleicher Priorität Egal ob Thread sich im User- oder Kernelmode befindet Zuteilung erfolgt reihum für eine Zeitscheibe (Quantum) Thread-Prioritäten Derzeit 0 bis 31, aufgeteilt in drei Bereiche Variable Priorities: 1 bis 15 Realtime Priorities: 16 bis 31 Priorität 0 ist reserviert für den Nullseiten-Thread Threads der Executive verwenden maximal Priorität 23 30

31 Zeitscheiben (Quantum) Quantum wird vermindert um den Wert 3 bei jedem Clock-Tick (alle 10 bzw. 15 msec) um den Wert 1, falls Thread in den Wartezustand geht Länge einer Zeitscheibe: msec Kurze Quantumwerte Lange Quantumwerte Variabel Fix Variabel Fix Thread in HG-Prozess Thread in VG-Prozess Aktiver Thread in VG-Prozess

32 Prioritätsklassen, relative Threadpriorität Process Priority Class Relative Thread Priority Time Critical Highest Above Normal Normal Below Normal Lowest Idle Idle 4 = =1 1 Below Normal Normal Above Normal High Realtime

33 Prioritäten: Variable Priorities Variable Priorities (1-15) Scheduler verwendet Strategien, um wichtige Threads zu bevorzugen dynamische Anhebung (Boost) der Priorität für wenige Zeitscheiben bei Ereignissen Fortschrittsgarantie Quantum-Stretching (Bevorzugung des aktiven GUI-Threads) Alle 3 bis 4 Sekunden bekommen bis zu 10 benachteiligte Threads für zwei Zeitscheiben die Priorität 15 Thread-Priorität berechnet sich wie folgt (vereinfacht): Prozessprioritätsklasse + Threadpriorität + Boost 33

34 Prioritäten: Realtime Priorities Realtime Priorities (16-31) Reines prioritätengesteuertes Round-Robin Keine Fortschrittsgarantie Keine dynamische Anhebung Betriebssystem kann negativ beeinflusst werden Spezielles Benutzerrecht erforderlich (SeIncreaseBasePriorityPrivilege) Thread-Priorität berechnet sich wie folgt: REALTIME_PRIORITY_CLASS + Threadpriorität 34

35 Dynamische Prioritätsanpassung Dynamic Boosts Thread-Prioritäten werden vom System in bestimmten Situationen dynamisch angehoben (nicht bei REALTIME_PRIORITY_CLASS) Platten-Ein- oder Ausgabe abgeschlossen: +1 Maus, Tastatureingabe: +6 Semaphore, Event, Mutex: +1 Andere Ereignisse (Netzwerk, Pipe,...) +2 Ereignis in Vordergrundapplikation +2 Dynamic Boost wird verbraucht (eine Stufe pro Quantum) 35

36 Prioritätänderung nach einem Boost 36

37 Der Balance-Set-Manager Etwa alle 3-4 Sekunden erhalten bis zu 10 benachteiligte Threads für zwei Zeitscheiben die Priorität 15 Fortschrittsgarantie! 37

38 Auswahl des nächsten Threads (SMP) Ziel: gerechtes Round-Robin bei max. Durchsatz Problem: Cache-Effekte Affinität (Zuordnung von CPUs zu Thread): hard_affinity: Feste Zuordnung durch SetThreadAffinity() ideal_processor: Ideale Zuordnung bei Erzeugung zugewiesen ( zufällig ) anpassbar mit SetThreadIdealProcessor() soft_affinity: Letzte CPU, auf welcher der Thread lief intern vom Scheduler verwaltet last_run: Zeitpunkt der letzten Zuweisung zu einer CPU intern vom Scheduler verwaltet 38

39 Auswahl des nächsten Threads (SMP) Algorithmus: CPU n ruft FindReadyThread() auf Wähle höchstpriore, nicht-leere Warteschlange Suche in dieser Warteschlange nach Thread, mit soft_affinity == n oder ideal_processor == n oder currenttime()last_run > 2 Quantum oder priority >= 24 sonst wähle Kopf der Warteschlange 39

40 Auswahl des nächsten Threads (SMP) KiDispatcherReadyListHead CPU 0 CPU 1 CPU 2 CPU 3 31 FindReadyThread()... 8 hard affinity: -- hard affinity: -- hard affinity: -- ideal proc.: ideal proc.: ideal proc.: soft affinity: 0 soft affinity: 1 soft affinity: 2 last run: last run: last run: 10 ms 20 ms 20 ms

41 Auswahl des nächsten Threads (SMP) KiDispatcherReadyListHead CPU 0 CPU 2 CPU 3 31 FindReadyThread()... 8 hard affinity: -- hard affinity: -- hard affinity: -- ideal proc.: ideal proc.: ideal proc.: soft affinity: 0 soft affinity: 1 soft affinity: 2 last run: last run: last run: 10 ms 20 ms 20 ms... 0 CPU 1 primary candidate 41

42 Auswahl des nächsten Threads (SMP) KiDispatcherReadyListHead CPU 0 CPU 2 CPU 3 31 FindReadyThread()... 8 hard affinity: -- hard affinity: -- hard affinity: -- ideal proc.: ideal proc.: ideal proc.: soft affinity: 0 soft affinity: 1 soft affinity: 2 last run: last run: last run: 10 ms 20 ms 20 ms... 0 CPU 1 primary candidate selected candidate 42

43 Änderungen in Windows 2003 Eine ReadyQueue pro CPU Algorithmus: CPU n ruft FindReadyThread() auf Wähle höchstpriore, nicht-leere Warteschlange von CPU n Wähle Kopf dieser Warteschlange Falls ReadyQueue komplett leer ist, aktiviere Idle-Loop Im Idle-Loop: Durchsuche ReadyQueue anderer CPUs 43

44 Fazit Windows NT interactive, probabilistic, online, preemptive, multi-processor CPU scheduling Prioritätenmodell erlaubt feine Zuteilung der Prozessorzeit Dynamische Anpassungen beachten Usermode-Threads mit hohen Echtzeitprioritäten haben Vorrang vor allen System-Threads! Executive ist im allgemeinen unterbrechbar Weitere Verbesserungen für SMP in Windows 2003 Einsatz diverser Heuristiken, um interaktiven Nutzern entgegen zu kommen 44

45 Agenda Betriebssystemfäden Motivation kooperativer Fadenwechsel präemptiver Fadenwechsel Ablaufplanung Grundbegriffe und Klassifizierung unter Windows (XP/2000/2003) unter Linux Zusammenfassung 45

46 Linux s... sind die Linux Kernel Abstraktion für... UNIX Prozesse: ein Kontrollfaden in einem Adressraum Linux Threads: spezieller Prozess, der sich seinen virtuellen Adressraum mit mindestens einem anderen Thread teilt sind die vom Scheduler betrachteten Aktivitäten Bis Kernel Version (Einführung von CFS) bekam ein Programm mit vielen Threads grundsätzlich mehr Rechenzeit als ein klassischer Prozess gleiches galt allerdings auch für ein Programm mit einem Prozess und vielen Kindprozessen 46

47 Linux modularer Scheduler Priorität (0 ist hoch, 139 niedrig) sched_rt Abarbeitung 0 List-Head List-Head 1 List-Head List-Head 2 List-Head List-Head List-Head List-Head sched_fair sched_rt und sched_fair sind Scheduler Classes virtual runtime Abarbeitung 47

48 Linux modularer Scheduler Priorität (0 ist hoch, 139 niedrig) sched_rt Abarbeitung 0 List-Head List-Head 1 List-Head List-Head 2 List-Head List-Head List-Head List-Head Echtzeit-s virtual runtime SCHED_FIFO nie verdrängt7 sched_fair SCHED_RR abgelaufen 2 wenn feste Zeitscheibe verdrängt, Echtzeit-s verdrängen jeden anderen normalen. Durch die einfache Strategie kann das Verhalten in einer weichen Echtzeitumgebung recht gut vorhergesagt werden. Abarbeitung 48

49 Linux modularer Scheduler Priorität (0 ist hoch, 139 niedrig) Gewöhnliche s: Completely Fair Scheduler (CFS) List-Head 0 List-Head Orientiert sich an einem idealisierten Multitasking-Prozessor Hätte infinitisimal kleine Zeitscheiben List-Head List-Head 1 Laufzeit zweier s mit gleicher Priorität wird zu gleichen Teilen verteilt sched_rt Das Quantum wird nicht direkt aus der Priorität (nice value) abgeleitet. List-Head List-Head Abarbeitung 2 Parameter sind stattdessen: Angestrebte und minimale Latenz; Relatives... Gewicht des s; Gruppen- oder Nutzerzugehörigkeit List-Head 99 List-Head sched_fair Red-black Tree sortiert nach virtueller Laufzeit virtual runtime mit mit kleinstem kleinstem Wert Wert wird wird ausgewählt: ausgewählt: O(1) O(1) dank dank Cache ; Cache ; andere andere Operationen Operationen O(log O(log N) Abarbeitung Je Je nach nach -Priorität -Priorität und und Anzahl Anzahl laufbereiter laufbereiter s s vergeht die schnell. vergeht die virtuelle virtuelle Laufzeit Laufzeit unterschiedlich unterschiedlich schnell. 08-Kontrollflussverwaltung Betriebssysteme: 49

50 Multiprozessor-Unterstützung Mehrere Bereit-Listen Parallele Scheduler-Ausführung möglich Unterstützung von CPU-Affinitäten Beachtung angewärmter Caches CPU-Lastausgleich push durch Load Balancer Prozess daher kein kompletter Verzicht auf Spin Locking möglich pull bei Leerlaufen einer READY-Liste 50

51 Fazit Linux interactive, probabilistic, online, preemptive, multi-processor CPU scheduling Modularer Aufbau Beliebige Scheduler-Hierarchie möglich Unterstützung weicher Echtzeit-Anwendungen CFS legt größten Wert auf Fairness Angestrebt wird eine gerechte Verteilung von CPU-Zeit-Anteilen Bei sehr vielen laufbereiten Prozessen kann Fairness allerdings nicht 100% garantiert werden Fortschrittgarantie für alle Prozesse Keine willkürlichen Heuristiken CFS löst auch viele Probleme klassischer UNIX-Scheduler CPU-Zeit Limitierung für Benutzer oder Gruppen Gibt nice-werten eine Bedeutung (+1 entsprecht CPU-Anteil * 1.25) Moderne Mehrprozessorunterstützung 51

52 Agenda Betriebssystemfäden Motivation kooperativer Fadenwechsel präemptiver Fadenwechsel Ablaufplanung Grundbegriffe und Klassifizierung unter Windows (XP/2000/2003) unter Linux Zusammenfassung 52

53 Zusammenfassung Threads sind Koroutinen des Betriebssystems BS hat Entzugsmechanismen Strategie der Ablaufplanung wird als Scheduling bezeichnet Scheduling hat großen Einfluss auf die Systemleistung. Es legt fest,... welche Prozesse warten und welche voranschreiten welche Betriebsmittel wie ausgelastet sind Es gibt verschiedenste Varianten des Scheduling nur wenige Unterschiede bei gängigen PC/Workstation Betriebssystemen durchaus starke Unterschiede in anderen Anwendungsdomänen 53

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