Multiprocessor Scheduling

Chapter 10Nota: Material en Revisión, con notas propias y

laminas del Stalling y del Tanenbaum

Classifications of Multiprocessor Systems

• Loosely coupled multiprocessor– Each processor has its own memory and I/O

channels• Functionally specialized processors

– Such as I/O processor– Controlled by a master processor

• Tightly coupled multiprocessing– Processors share main memory – Controlled by operating system

Coarse and Very Coarse-Grained Parallelism

• Synchronization among processes at a very gross level

• Good for concurrent processes running on a multiprogrammed uniprocessor– Can by supported on a multiprocessor with

little change

Medium-Grained Parallelism

• Parallel processing or multitasking within a single application

• Single application is a collection of threads

• Threads usually interact frequently

Fine-Grained Parallelism

• Highly parallel applications• Specialized and fragmented area

Consideraciones para la Planificación en Multiprocesadores

• Qué vamos a planificar: hilos o procesos• En qué procesador se va a ejecutar?• Dónde se ejecuta el SOP?• Cuál será el próximo proceso o hilo a

ejecutar?

Procesos

• No se vinculan a los procesadores.• Una sola cola de la que escogen todos

los procesadores o una lista de colas basadas en prioridades.

• Se puede usar cualquier algoritmo, pero los estudios demuestran que la disciplina de planificación es menos importante.

Planificación de Hilos

• Modo kernel o modo usuario?• Están o no relacionados todos los hilos?

– No hay relación alguna.– Pertenecen a la misma aplicación, cooperan.

Es importante que se ejecuten en conjunto. Ejem. Make.

Planificación de Hilos

• En qué procesador se va a ejecutar:– Planificación estática o dinámica– Uso de la multiprogramación: tiene sentido

si el paralelismo es de grano medio, fino?

• Dónde se ejecuta el SOP?– Maestro/Esclavo– Camaradas

• Cómo se hace la planificación de los Hilos?

Figure 8-12. Using a single data structure for scheduling a multiprocessor.

Timesharing (Tiempo Compartido)

Tanenbaum, Modern Operating Systems 3 e, (c) 2008 Prentice-Hall,

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Estrategia para hilos independientes.

Se usa una sola estructura de datos: lista o conjunto de listas.

- Ventajas: simple, balance de carga, en las colas se puede utilizar cualquier estrategia de planificación conocida.

- Desventajas: Contención, si hay multiprogramación es poco probable que los hilos retomen la ejecución en el mismo procesador, no necesariamente ganan acceso en grupo

Tiempo Compartido

Mejoras:

- Planificación Inteligente.

- Planificación por Afinidad.

Tiempo Compartido

• Estrategia para hilos relacionados• Al momento de crear un conjunto de

hilos relacionados, se comprueba si hay tantos CPUs como hilos en el conjunto. • Si los hay, a cada hilo se le asigna un CPU

dedicado (sin multiprogramación)• Si no hay suficientes procesadores no se

inicia ningún hilo

Espacio Compartido

Las particiones del multiprocesador van cambiando según varía el conjunto de hilos que se crea.

Desventajas: CPUs ociosos, una aplicación puede tardar en comenzar a ejecutarse.

Ventajas: no hay overhead por cambios de contexto..

Sol: a) planificación en pandilla, b) que el grado de paralelismo sea dinámico y se ajuste según la carga (puede no ser posible en todas las palicaciones)

Espacio Compartido

Figure 8-13. A set of 32 CPUs split into four partitions, with two CPUs available.

Space Sharing (Espacio Compartido)

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- Sirve para hilos relacionados, los cuales forman una pandilla.

Planificación por Pandilla

Figure 8-14. Communication between two threads belonging to thread A that are running out of phase.

Gang Scheduling (1)

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- Todos los miembros de una pandilla se ejecutan en CPUs multiprogramados pero en forma simultánea.

- Todos los miembros de una pandilla se inician y terminan en conjunto.

- El planificador trabaja con quantums, al inicio de los cuales todas las CPUs se reprograman y se inician nuevos hilos

Planificación por Pandilla

Si durante un quantum un hilo se bloquea, éste conserva el procesador hasta finalizar el mismo. El CPU permanece ocioso.

Planificación por Pandilla

Figure 8-15. Gang scheduling.

Gang Scheduling (Planificación por Pandilla)

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