Scheduling von Prozessen.md

• Was ist der Scheduler?
  • Unterste Schicht eines prozessstrukturierten Betriebssystems
  • verwaltet: Zeitablauf und Interrupts
• Wofür ist die Prozesstabelle zuständig?
  • liefert Infos über alle Prozesse
  • Prozessverwaltung (Prozess-ID, Elternprozess, Prozessgruppe, Priorität, ...)
  • Speicherverwaltung (Zeiger auf Textsegment, Datensegment und Stacksegment)
  • Dateiverwaltung (Benutzer-ID, Gruppen-ID, Arbeitsverzeichnis, ...)
• Welche Problematiken gibt es beim Scheduling?
  • CPU-lastige Prozesse, rechenintensiv
  • E/A-lastige Prozesse, datenintensiv
• Was ist das Einsatzgebiet einer Stapelverarbeitung?
  • in Geschäftswelt: Banken (Überweisungen), Gehaltsabrechnungen, …
  • meist periodisch auftretende Aufgaben
  • keine ungeduldigen Nutzer
• Was ist das Einsatzgebiet interaktiver Systeme?
  • Desktop-Rechner
  • Personal-Computer
  • Web-Server
• Was ist das Einsatzgebiet von Echtzeitsystemen?
  • meist nur kurze Prozesse
  • zeitkritische Ausführungen (Sicherheitschecks, Multimedia-Systeme - z.B. Abspielung mehrer Videos)
• Welche Unterteilung gibt es bei Echtzeitsystemen?
  • harte Echtzeitsysteme -> absolute Deadlines
  • weiche Echtzeitsysteme -> Abweichungen nicht erwünscht, aber in gewissen Maßen tolerierbar
• Welche Bedingungen gibt es für das Scheduling in Echtzeitsystemen?
  • Laufzeitverhalten der Prozesse bekannt
  • meist kurzlebige Prozesse
  • Unterteilung von Programmen in kürzere Prozesse
• Welche Herausforderungen gibt es für das Scheduling in Echtzeitsystemen?
  • aperiodische Ereignisse
  • periodische Ereignisse (z.B. Multimedia-Systeme)
• Was sind Ziele von Schedulingstrategien aller Systeme?
  • Fairness: fairen Anteil Rechenzeit für jeden
  • Policy Enforcement: Durchsetzung vorgegebener Strategien
  • Balance: Gleichauslastung
• Was sind Ziele von Schedulingstrategien für die Stapelverarbeitung?
  • Durchsatz: max. Anzahl Jobs pro Stunde
  • Durchlaufzeit: min. Zeit zwischen Prozessstart und -ende
  • CPU-Ausnutzung: max. Auslastung der CPU
• Was sind Ziele von Schedulingstrategien für interaktive Systeme?
  • Antwortzeit: schnelle Antwort auf Anfragen
  • Proportionalität: Erwartungen des Benutzers erfüllen
• Was sind Ziele von Schedulingstrategien für Echtzeitsysteme?
  • Deadlines einhalten: Datenverlust vermeiden
  • Vorhersagbarkeit: z.B. Qualitätseinbußen vermeiden
• Wann soll ein Scheduler arbeiten?
  • bei Erzeugung eines Prozesses
  • bei Beendigung eines Prozesses
  • wenn ein Prozess blockiert wird
  • bei Auftreten von E/A-Interrupts
  • Zyklische Interrupts / Timerinterrupts
• Welche Kategorien für Schedulingstrategien unter Voraussetzung eines Timerinterrupts gibt es?
  • nicht-unterbrechend (präemptiv)
    • Prozess rechnet solange bis blockiert oder beendet
  • unterbrechend (präemptiv)
    • Prozess darf nur gewisse Zeit laufen
    • oder Prozess mit höherer Priorität steht an
• Was ist First-Come-First-Served Scheduling?
  • Prozesse nacheinander abgearbeitet
  • nicht-unterbrechende Strategie
  • einfach programmierbar
  • aber: Konflikt bei CPU-lastigen und E/A-lastigen Prozessen
  • für Stapelverarbeitung
• Was ist Shortest-Job-First Scheduling?
  • kürzeste Job wird zuerst abgearbeitet
  • nicht-unterbrechende Strategie
  • Laufzeiten müssen bekannt sein
  • für Stapelverarbeitung
• Was ist Shortest-Remaining-Time-Next Scheduling?
  • Prozess mit kürzester verbleibender Zeit wird abgearbeitet
  • unterbrechende Variante von Shortest-Job-First
  • Überprüfung jedes neuen Prozesses
• Was ist Round-Robin Scheduling?
  • Prozess ist für gewisse Zeit (Quantum) dran oder wird vor Ablauf blockiert oder beendet
  • einfachstes Verfahren bei interaktiven Systemen
  • Round-Robin nicht fair gegenüber E/A-lastigen Prozessen
• Was ist bei der Wahl des Quantums zu beachten?
  • Kurzes Quantum: schneller Prozesswechsel, schlechte Prozessornutzung
  • Langes Quantum: lange Antwortzeiten, bessere Prozessornutzung
  • Herausforderung: Trade-Off finden
• Wie funktioniert Priorität-basiertes Scheduling?
  • Zusammenfassung von Prozessen in Prioritätsklassen
    • innerhalb der Klasse z.B. Round-Robin
  • Verhinderung von ewig laufenden Prozessen
    • Verringerung der Priorität nach jedem Quantum
    • Zuweisung eines maximalen Quantums abhängig von Priorität
  • Priorisierung: statisch oder dynamisch
• Was ist Shortest-Process-Next-Scheduling?
  • Verwendung bei interaktiven Systemen
  • aufgrund Interaktivität -> Laufzeit im Vorfeld nicht bekannt
  • Abschätzung möglich durch Laufzeitmessung