Planificación de Tareas Aperiodicas Dr. Pedro Mejía Alvarez CINVESTAV-IPN, Sección de Computación

Indice Tareas Aperiodicas y Esporádicas Métodos de Planificación Aperiodica Planificación: En segundo plano. Por interrupciones. Por servidor de consulta (pooling) Planificación de la Holgura Planificación con reserva de ancho de banda Servidor diferido Servidor esporádico Planificacion de la Holgura Earliest Deadline Last Total Bandwith Server 14

Tareas aperiodicas y esporadicas Tareas aperiodicas: Se activan en respuesta a un evento externo. Tareas esporadicas: Tareas aperiodicas con restricciones criticas de tiempos. Las tareas aperiodicas arrivan en cualquier instante de tiempo t y se caracterizan por los siguientes parámetros: T: separación mínima entre eventos. C: tiempo de computo máximo. D: plazo de respuesta máximo. Objetivos: Garantizar los plazos de respuesta de las tareas esporádicas. Obtener tiempos de respuesta bajos para las tareas aperiodicas. No interferir con las tareas periodicas. 15

Tareas aperiodicas y esporadicas Dado un conjunto de tareas tareas periodicas, como puede planificarse una tarea aperiodica que arriva al sistema ? rechazo Prueba de aceptación esporádica CPU periódica aperiodica Colas de tareas 15

Como planificar una tarea aperiodica ? T1 = (3,0.5) T2= (4,1) T3 = (19,4.5) Ts = (5,15) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 A1 = (3,1) A2= (7,2) A3 = (15.5,2) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 15

Metodos de Planificación de Tareas Aperiodicas Sistemas Acriticos Sistemas Criticos Segundo Plano Reserva de ancho de banda Por interrupciones Extracción de holgura Polling Total Bandwith Server 15

Métodos de Planificación de tareas aperiodicas Segundo Plano: La cola de jobs aperiodicas tiene la menor prioridad en el sistema. Las tareas periodicas son siempre aceptadas en el sistema y siempre cumplen sus plazos Simple de implementar. La ejecución de las tareas aperiodicas se retrasa incontrolablemente Por interrupciones: El tiempo de respuesta es lo mas corto posible. Las tareas periódicas pueden perder plazos. Por polling: Se crea una tarea periódica para tratar eventos aperiodicos y se le asocia un tiempo de cómputo para atenderlos. Cuando se activa la tarea, comprueba si hay peticiones pendientes y las atiende. Si no hay eventos aperiodicos pendientes, el tiempo asignado se pierde. Tiempo de respuesta bajo. 15

Planificación con Reserva de ancho de banda Se reserva un tiempo de cómputo para tratar eventos aperiodicos, periodicamente. Métodos: Servidor diferido. Servidor Esporadico. Intercambio de prioridades. Se diferencian en: Como se restaura el tiempo consumido. Que se hace si no se usa el tiempo asignado. Son predecibles: la asignación del tiempo es estática. 15

Métodos de Planificación Aperiodica Segundo plano T1 = (3,1) T2 = (10,4) A = (0.1,2.1) T1 T2 A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Por interrupciones T1 T2 A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Por polling T1 T2 A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 15

Servidor de Consulta (pooling) RATE MONOTONIC A= (2.8, 1.7) PS = (3,1) T1 = (2,3.5,1.5) T2 = (0,6.5,0.5) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Tiempo reservado POLLING SERVER 15

Servidor Diferido Reglas: Consumo: El tiempo de ejecución se consume solo cuando el servidor se ejecuta. Restauracion: El tiempo de ejecución del servidor es en cada activacion. Conserva el tiempo de ejecución aunque no halla tareas aperiodicas listas. cualquier tiempo de ejecución reservado antes de la restauración se pierde ( no hay acumulación de tiempo). 15

Servidor Diferido con Rate Monotonic DS = (3,1) T1 = (2,3.5,1.5) T2 = (0,6.5,0.5) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Tiempo reservado 15

Servidor Diferido con EDF A= (2.8, 1.7) DS = (3,1) T1 = (2,3.5,1.5) T2 = (0,6.5,0.5) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Tiempo reservado 15

Servidor Diferido con EDF + Segundo plano En segundo plano DS = (3,1) T1 = (2,3.5,1.5) T2 = (0,6.5,0.5) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Tiempo reservado 15

Servidor Esporadico (Notacion) T : Sistema de n tareas. TSS : Servidor esporádico con prioridad arbitraria. TH: Subconjunto de T con mayor prioridad que TSS tr : ultimo tiempo de restauración. tf : Primer instante despues de tr en el cual el servidor comienza a ejecutarse te: tiempo de restauración efectivo. El planificador determina te basado en la historia de planificación y inicializa el proximo tiempo de restauración a te + ps Consumo: El tiempo de ejecución del servidor se consume en cualquier instante t despues de tr, hasta que el tiempo de ejecución se termine bajo cualquiera de las dos siguientes condiciones: C1: El servidor esta ejecutandose. C2: El servidor ha ejecutado desde tr y se suspende al tiempo t, y TH=ocioso 15

Servidor Esporadico (Reglas) Restauracion: R1: El tiempo de ejecución se inicializa a es y el tiempo actual tr se registra inicialmente cuando el sistema comienza su ejecución y cada vez que este tiempo es restaurado R2: El siguiente tiempo de restauración se determina al tiempo tf cuando el servidor continua con su ejecución desde el tiempo tr. Al tiempo tf, te se inicializa al instante anterior en que una tarea de menor prioridad se ejecutó en (tr,tf), e inicializa tr si TH esta ocupado (ejecutando) durante este intervalo de tiempo. El próximo tiempo de restauración se inicializa a te + ps. R3: El siguiente tiempo de restauración ocurre excepto que se produzcan las siguientes condiciones: (a) Si el siguiente tiempo de restauración te + ps es antes de tf, el tiempo se restaura tan pronto como se termine. (b) El tiempo se restaura al tiempo t siempre que el sistema halla estado ocioso antes de t y un Job periódico inicia en t. 15

Servidor Esporadico (Planificación) T1 = (3,0.5) T2= (4,1) T3 = (19,4.5) Ts = (5,15) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 A1 = (3,1) A2= (7,2) A3 = (15.5,2) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1.5 1.0 0.5 Tiempo reservado 15

Servidor Esporadico (Regla 3a) TH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Servidor 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 TL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 te te+ps tf 1.5 1.0 0.5 Tiempo reservado 15

Planificación de la Holgura Extracción dinámica de la holgura: Holgura: tiempo de cómputo no utilizado por ninguna tarea periódica. Las tareas no siempre usan todo el tiempo de cómputo asignado y la utilización del procesador suele ser menor al 100%. Existen varios algoritmos para detectar la holgura existente: Estáticos y dinámicos. La holgura calculada puede utilzarse para tratar: Eventos aperiodicos. Fallos. 15

Planificación de la Holgura T1 = (3,1) T2 = (10,4) T1 T2 HOLGURA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Holgura = Tiempo ocioso + tiempo no utilizado Problema = Busqueda y Asignacion. 15

Planificación Estática de la Holgura Task 1--0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 Task 2--0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 Tabla de Holgura 15

Planificación Dinámica de la Holgura T1 = (3,1) T2 = (10,4) T1 T2 tiempo acumulado t td ventana de extracción Holgura = Tiempo de extraccion - tiempo acumulado 15

Earliest Deadline Last HOLGURA 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Algoritmo = Retrasar al máximo las tareas periódicas (sin perder plazos) para atención de tareas aperiodicas 15

Total Bandwith Server Regla de consumo: El servidor consume su tiempo solo cuando se ejecuta. Reglas de restauracion: R1: Inicializa es = 0, y d = 0. R2: Cuando un Job aperiodico con tiempo de ejecución e arriva al tiempo t a la cola de jobs aperiodicos, inicializa d = max (d,t) + es/us y es = e, y Up + Us  1. Si d es menor o igual al plazo de la tarea aperiodica, se acepta para ejecución a la tarea aperiodica. R3: Al plazo d del servidor, (a) Inicializa d = d + es/us y es = e (b) Si el servidor esta ocioso, no se hace nada. 15

Total Bandwith Server T1 = (3,0.5) T2= (4,1) T3 = (19,4.5) Ts = (5,15) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 A1 = (3,1) A2= (7,2) A3 = (14,2) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Tiempo reservado d = 15 1.5 1.0 0.5 15