Multiprocessor Scheduling Chapter 10 Nota: 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 Using a single data structure for scheduling a multiprocessor. Timesharing (Tiempo Compartido) Tanenbaum, Modern Operating Systems 3 e, (c) 2008 Prentice-Hall, Inc. All rights reserved

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 A set of 32 CPUs split into four partitions, with two CPUs available. Space Sharing (Espacio Compartido) Tanenbaum, Modern Operating Systems 3 e, (c) 2008 Prentice-Hall, Inc. All rights reserved

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

Figure Communication between two threads belonging to thread A that are running out of phase. Gang Scheduling (1) Tanenbaum, Modern Operating Systems 3 e, (c) 2008 Prentice-Hall, Inc. All rights reserved

-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 Gang scheduling. Gang Scheduling (Planificación por Pandilla) Tanenbaum, Modern Operating Systems 3 e, (c) 2008 Prentice-Hall, Inc. All rights reserved