Dr.%20Pedro%20Mej

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Planificación Dinámica de Tareas

• Dr. Pedro Mejía Alvarez
• CINVESTAV-IPN,
• Sección de Computación

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Indice

• 1 Introducción.
• 2 Metodo de planificacion EDF
• 3 Asignación dinámica de prioridades.
• 4 Estabilidad.
• 5 Resumen.

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1. Introducción

• En algunos sistemas de tiempo real la carga de
  trabajo no es fija
• El entorno es cambiante.
• Las tareas se crean/destruyen dinámicamente.
• Las tareas pueden aparecer en ráfagas.
• Una parte del sistema falla.
• La planificación de recursos se debe realizar en
  tiempo de ejecución.
• La planificación se basa en los atributos de las
  tareas.
• No se conoce a priori las necesidades de tareas
  futuras.

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Modelo de Sistema

• El sistema compuesto por transacciones y
  recursos.
• Recursos del sistema procesadores, memoria, etc.
• Las transacciones están compuestas por procesos,
  y éstos por tareas.
• Una tarea necesita un conjunto fijo de recursos.
• El conjunto de tareas del sistema no es fijo y
  sus atributos son arbitrarios (tiempo de llegada,
  uso de recursos, tiempo de cómputo, plazos de
  respuesta, valor de importancia, relaciones de
  precedencia, . . . ).

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Parámetros de planificación de las tareas
Valor
Críticas
(Firm)
Acríticas
Tiempo
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Aspectos a considerar por el planificador

• Tareas expulsivas y no expulsivas.
• Tareas periódicas y aperiódicas.
• Tareas con diversos valores de importancia.
• Grupos de tareas con un sólo plazo de respuesta.
• Restricciones temporales globales.
• Requisitos de precedencia, comunicación y uso de
  recursos.
• Restricciones de alojamiento en sistemas
  multiprocesador.
• Tolerancia a fallos.
• Situaciones de sobrecarga.

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Características

• Es un enfoque más flexible.
• No es posible garantizar los plazos de respuesta.
• No es adecuada para sistemas críticos.
• Sobrecarga en tiempo de ejecución.
• La planificación dinámica no es estable.
• En el caso general, el problema de planificación
  es
• NP-completo.
• La calidad de un método de planificación se
  determina mediante comparación con un
  planificador clarividente.

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Fases

• Análisis de planificabilidad
• Despachado Cuál es la tarea siguiente a
  ejecutar?.

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2. Asignación dinámica de prioridades

• El objetivo es asignar prioridades en forma
  dinámica a las tareas.
• Se basa en algunos de los parámetros de las
  tareas.
• Es la base para métodos más complejos de
  planificación dinámica.
• La complejidad de la asignación depende de las
  características de las tareas.
• La prioridad se asigna cuando se activa una
  tarea.

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Planificación Earliest-deadline First (EDF)

• Planificación por prioridades expulsiva
• El job con el plazo mas cercano tiene la mas alta
  prioridad
• No se requiere tener conocimiento del tiempo de
  ejecución
• Es optimo si
• Hay un solo procesador, sin recursos compartidos
  y con expulsión
• Por que es optimo ?, asuma un plan de ejecución
  factible

Jk
Ji
(non-EDF)
dk
di
rk
( rk )
Jk
Jk
Ji
(EDF)
dk
di
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Planificación Earliest-deadline First (EDF)
El algoritmo de planificación EDF,
utiliza el plazo de respuesta de las tareas como
la base para tomar decisiones de planificación
una tarea con plazo mas cercano es eligible para
ejecución antes que otra tarea con plazo mas
largo. Se asume que el
plazo absoluto de una tarea es fijo y constante
durante el tiempo de vida de la tarea. Cuando EDF
es utilizado como mecanismo de planificación, se
requiere que todas las tareas cumplan con sus
plazos. Esta condicion puede verificarse en forma
estatica, si conocemos todas las tareas
las tareas que habra en el sistema asi como todos
sus parametros. La carga de
trabajo del sistema es estatica si los parámetros
no cambian, o puede ser dinámica si las tareas
arriban al sistema en distintos tiempos, de forma
que en cada arrivo se realiza una prueba de
aceptacion (U lt 1).
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Planificación EDF

• Algoritmo optimo bajo un solo procesador y tareas
  expulsables.
• Como se sabe si un conjunto de tareas es
  planificable bajo EDF ?
• Se pueden garantizar los plazos de respuesta si
  se cumple que

• Optima con una cota de utilización del 100
• Si plazo lt periodo, verifica los tiempos de
  respuesta en un intervalo igual a el hiperperiodo
  con fase de tareas 0.

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Planificación EDF, suposiciones

• Las tareas pueden ser periódicas o aperiodicas.
• Se ejecutan en un solo procesador
• Las tareas son expulsables y no comparten
  recursos
• Los plazos son iguales a los periodos.
• No hay overhead del sistema operativo.

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Ejemplo
El sistema cumple la prueba de utilización (U lt 1)
0 20 40 60
80 100 120 140
160
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Planificación basada en Prioridades

• Rate-Monotonic (prioridades fijas)

(2, 1)
(5, 2.5)
missed deadline
Earliest Deadline First (prioridades dinámicas)
(2, 1)
(5, 2.5)
0 1 2 3
4 5 6 7
8 9 10
16
Ejemplo
3
T1
0
10
6
T2
2
14
4
T3
4
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non preemptive EDF, FIFO
T1
T2
T3
0
3
9
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missed deadline
preemptive EDF
T1
T2
T2
T3
4
0
3
8
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non preemptive, not priority-driven
T1
T2
T3
4
0
3
8
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intentional idle time
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Optimalidad del EDF

• Optimalidad del EDF para planificación
  expulsiva en un solo procesador
• Plan factible es aquel en el que los
  tiempos de inicio y los plazos se cumplen
• Dado un conjunto de tareas T, si el
  algoritmo EDF no encuentra un plan factible,
  entonces no existe un plan factible.

T2s deadline
T1s deadline
r1 , r2
T1
T2
d1
d2
Puede transformarse en
r1 , r2
T2
T1
T2
d1
d2
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Comportamiento del algoritmo EDF

• Plan (2, 1) (5, 3) con U 1.1
• Plan (2, 0.8) (5, 3.5) con U 1.1
• No se conoce que plazo se perderá a
  medida que se incrementa la U. NO hay
  predecibilidad

(2, 1)
(5, 3)
(2, 0.8)
(5, 3.5)
0 1 2 3 4
6 7 8 8
9
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4. Sobrecargas

• En caso de sobrecarga, comportamiento
  impredecible
• No se sabe qué tareas fallarán.
• (No está claro ?) cual debe ser el algoritmo a
  emplear.
• Esto ocurre
• Cuando se producen sobrecargas inesperadas.
• Cuando las tareas arriban al sistema o terminan
  en cualquier instante.
• Cuando los parámetros de las tareas cambian
  constantemente.
• En el caso peor puede que no se cumpla ningún
  plazo.
• Considerar la importancia de las tareas.
• Que hacer ???.

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6. Conclusiones

• La planificación dinámica es
• más flexible.
• necesaria en ciertos tipos de sistemas.
• permite contemplar diversos escenarios.
• Importante sobrecarga en tiempo de ejecución.
• Tratamiento de recursos compartidos costoso.
• No es estable.
• Es un tema abierto de investigación.