Scheduling e Round-Robin nei Sistemi Operativi

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Questions and Answers

Qual è una conseguenza del round-robin se il tempo di esecuzione di un processo è troppo lungo?

Migliora l'efficienza dell'I/O

Diminuisce la variabilità della risposta

Aumenta il numero di processi interattivi

Degenera nel sistema FCFS (correct)

Come si comportano i processi CPU-bound con il round-robin?

Possono completare più I/O simultaneamente

Sono preferiti rispetto agli I/O bound (correct)

Hanno una predittività maggiore

Usano solo una porzione del loro tempo di quant

Quale delle seguenti affermazioni sullo scheduling in Linux è vera?

La preemption avviene solo quando un processo termina.

I processi real-time possono utilizzare sched setscheduler. (correct)

Ci sono 99 runqueues totali nel sistema.

La classe SCHED OTHER ha la priorità più alta.

Che vantaggio offre il round-robin virtuale rispetto al round-robin semplice?

Migliora l'equità tra processi I/O e CPU-bound Signup and view all the answers

Qual è la priorità massima assegnata ai processi nella classe SCHED RR?

99 Signup and view all the answers

Qual è una caratteristica del metodo Shortest Process Next (SPN)?

I processi più brevi vengono eseguiti prima di quelli lunghi Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni sulla preemption nei processi è corretta?

Un processo interattivo ha sempre priorità rispetto a uno CPU-bound. Signup and view all the answers

Qual è un'inconveniente significativo dell'utilizzo del metodo SPN?

Può portare a starvation dei processi lunghi Signup and view all the answers

Quante classi di scheduling esistono secondo i contenuti forniti?

Tre Signup and view all the answers

Cosa determina se un processo può passare dal livello n al livello n + 1 nella scheduling?

La disponibilità di un processo disponibile in livello n. Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni sulla stima del tempo di esecuzione è corretta?

Può essere inesatta, portando ad aborti dei processi Signup and view all the answers

In che modo l'uso di interruzioni influenza il funzionamento dei job interattivi nei sistemi operativi moderni?

Consente una gestione più efficace delle risorse Signup and view all the answers

Perché i processi I/O-bound possono risultare inefficaci nel round-robin?

Utilizzano solo una parte del loro tempo di esecuzione Signup and view all the answers

Qual è la principale differenza tra le runqueues e le wait queues?

Le runqueues sono gestite dal dispatcher, mentre le wait queues no. Signup and view all the answers

Quale affermazione è corretta riguardo alla priorità dei processi nel scheduling di Linux?

La priorità è dinamica e diminuisce man mano che il processo viene eseguito. Signup and view all the answers

Cosa implica una richiesta di I/O da parte di un processo?

Il processo viene messo in wait queue fino al completamento della richiesta. Signup and view all the answers

Qual è il tempo massimo consigliato per fornire la CPU ai processi interattivi?

150 ms Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio il comportamento delle priorità nei processi?

La priorità aumenta se un processo non viene eseguito per molto tempo. Signup and view all the answers

Qual è l'impatto di un timer interrupt troppo lungo su applicazioni real-time?

Può introdurre problemi di latenza per le applicazioni real-time. Signup and view all the answers

Quale aspetto è fondamentale per la progettazione dello scheduler di Linux rispetto a quello di UNIX?

La velocità operativa dello scheduler è ottimizzata a O(1). Signup and view all the answers

Qual è la ragione principale per cui i processi batch sono penalizzati dallo scheduler?

Si può permettere agli utenti di aspettare più a lungo in questo caso. Signup and view all the answers

Qual è l'obiettivo principale dello scheduling nei sistemi operativi?

Allocare le risorse tra diversi processi in modo equo e senza favoritismi Signup and view all the answers

Qual è una caratteristica dello short-term scheduling?

Invocato sulla base di eventi come interruzioni e chiamate di sistema Signup and view all the answers

Cosa determina il long-term scheduling?

Quali nuovi processi possono entrare nel sistema per essere eseguiti Signup and view all the answers

Quale dei seguenti è un criterio non prestazionale per lo short-term scheduling?

Predicibilità Signup and view all the answers

Che cosa rappresenta il turnaround time?

Il tempo tra la creazione di un processo e il suo completamento Signup and view all the answers

Quale strategia è tipica per il long-term scheduling?

Accodare lavori batch fino a che non sono pronti per l'esecuzione Signup and view all the answers

Qual è il ruolo del medium-term scheduling?

Controllare il passaggio dei processi tra memoria secondaria e principale Signup and view all the answers

Cosa si intende per starvation nei sistemi operativi?

L'impossibilità di un processo di completare la sua esecuzione a causa della continua interruzione Signup and view all the answers

In che modo viene tipicamente gestito lo I/O scheduling?

Determinando quali processi richiedono I/O e gestendoli in base ai loro tempi di attesa Signup and view all the answers

Qual è l'effetto di una gestione non equilibrata delle risorse nel controllo del processore?

Aumenta i tempi di attesa e destabilizza il sistema Signup and view all the answers

Quale affermazione sulla fairness nello scheduling è corretta?

La fairness deve essere bilanciata con la gestione delle priorità Signup and view all the answers

Quale criterio è considerato quantitativo e facile da misurare nello short-term scheduling?

Throughput Signup and view all the answers

Qual è la funzione principale del dispatcher nello short-term scheduling?

Decidere l'ordine di esecuzione dei processi pronti Signup and view all the answers

Che cosa si aspetta di massimizzare uno scheduler nel rispetto delle deadine?

Il numero di scadenze rispettate Signup and view all the answers

Qual è il principale obiettivo del throughput in un sistema operativo?

Massimizzare il numero di processi completati per unità di tempo. Signup and view all the answers

Di quale dei seguenti aspetti non è utile il monitoraggio dell'utilizzo del processore?

Sistemi con un solo utente. Signup and view all the answers

Qual è il ruolo del bilanciamento delle risorse in un sistema operativo?

Garantire che tutte le risorse siano utilizzate il più possibile. Signup and view all the answers

Quale affermazione descrive correttamente la relazione tra priorità e starvation?

La priorità di un processo aumenta nel tempo per prevenire la starvation. Signup and view all the answers

Quale metodo descrive il sistema non-preemptive?

Il processo in esecuzione termina o richiede un I/O per essere interrotto. Signup and view all the answers

Quale dei seguenti descrive correttamente la funzione di selezione in uno scheduler?

Sceglie quale processo deve andare in esecuzione Signup and view all the answers

In un'implementazione Round-Robin, cosa accade quando si verifica un interrupt di clock?

Il processo attualmente in esecuzione viene rimesso nella coda dei ready. Signup and view all the answers

Quale dei seguenti fattori influisce sulla misura del tempo per la preemption?

Deve essere di poco più lungo del “tipico” tempo di interazione. Signup and view all the answers

Cosa descrive il termine 'starvation' nei sistemi operativi?

Un processo a bassa priorità non ha mai la possibilità di essere eseguito. Signup and view all the answers

Quale caratteristica distingue il metodo FCFS?

I processi sono eseguiti in ordine di arrivo senza preemption. Signup and view all the answers

Quale dei seguenti descrive meglio la modalità di decisione 'preemptive'?

I processi possono essere interrotti per favore nuovi arrivi. Signup and view all the answers

Quale affermazione riguarda i sistemi real-time?

Hanno bisogno di un utilizzo del processore costante e prevedibile. Signup and view all the answers

Cosa si intende per 'time slicing' nel contesto di Round-Robin?

Ogni processo riceve una porzione di tempo predefinita per l'esecuzione. Signup and view all the answers

Quale dei seguenti fattori non influenza il throughput?

Il numero di utenti che utilizzano il sistema. Signup and view all the answers

Quale formula viene utilizzata per stimare il tempo di esecuzione considerando più pesi per i processi più recenti?

Sn+1 = αTn + (1 − α)Sn Signup and view all the answers

Qual è la caratteristica principale dell'algoritmo SRT (Shortest Remaining Time)?

Un processo può essere interrotto solo quando un nuovo processo arriva. Signup and view all the answers

In che modo l'HRRN (Highest Response Ratio Next) determina l'ordine di esecuzione dei processi?

Massimizza il rapporto tra tempo trascorso e tempo totale richiesto. Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo al scheduling tradizionale di UNIX?

Associa processi a priorità iniziali basate sul tipo di processo. Signup and view all the answers

Qual è il vantaggio dell'assegnamento statico in un'architettura multiprocessore?

Minore overhead operativo. Signup and view all the answers

Qual è una limitazione dell'assegnamento dinamico nei sistemi multiprocessore?

Richiede un maggiore overhead di gestione. Signup and view all the answers

Come viene calcolata la priorità del processo in base all'algoritmo di scheduling di UNIX?

Dal tempo di utilizzo della CPU e dal valore 'nice'. Signup and view all the answers

Quale informazione non è tenuta in considerazione dall'algoritmo HRRN?

Numero di processi in attesa. Signup and view all the answers

Nel contesto dell'exponential averaging, cosa rappresenta il coefficiente $eta$?

Il tasso di decadimento della storia passata. Signup and view all the answers

In che modo il sistema operante può evitare i colli di bottiglia durante l'assegnamento dei processi?

Distribuendo equamente i carichi tra tutti i processori. Signup and view all the answers

Qual è l'effetto del feedback nel sistema di scheduling di UNIX?

Favorisce i processi più brevi e recentemente eseguiti. Signup and view all the answers

Quale dei seguenti metodi di scheduling è più complesso da implementare?

Assegna dinamico. Signup and view all the answers

Qual è uno svantaggio dell'assegnamento statico nei sistemi multiprocessore?

Possibilità di inattività dei processori. Signup and view all the answers

Cosa caratterizza un processo di tipo batch?

Viene eseguito senza interazioni utente e concluso in un'unità di tempo. Signup and view all the answers

Study Notes

Introduzione allo Scheduling

I sistemi operativi devono allocare le risorse tra i diversi processi che ne fanno richiesta contemporaneamente.
Una risorsa importante è il tempo di esecuzione, fornito dal processore.
L'allocazione di questa risorsa avviene tramite lo scheduling (pianificazione).

Scopo dello Scheduling

Assegnare ad ogni processore i processi da eseguire in base al momento in cui vengono creati e distrutti.
Ottimizzare diversi aspetti per raggiungere questo obiettivo:
- Tempo di risposta
- Throughput
- Efficienza del processore

Obiettivi dello Scheduling

Distribuire il tempo di esecuzione in modo equo tra tutti i processi, senza favoritismi.
Gestire le priorità dei processi quando necessario, ad esempio in situazioni di tempo reale.
Evitare la starvation (blocco permanente) dei processi.
Usare il processore in modo efficiente.
Minimizzare l'overhead.

Tipi di Scheduling

Long-term scheduling (scheduling di lungo termine): decide quali programmi possono essere aggiunti al sistema.
Medium-term scheduling (scheduling di medio termine): decide l'aggiunta di processi in memoria principale.
Short-term scheduling (scheduling di breve termine): decide quale processo tra quelli pronti deve essere eseguito dal processore.
I/O scheduling (scheduling per l'input/output): decide a quale processo assegnare il corrispondente dispositivo di I/O.

Stati dei Processi

I processi attraversano diversi stati nel loro ciclo di vita, gestiti dai vari scheduler.
Il modello a sette stati mostra le transizioni tra questi stati.
Il medium-term scheduler è responsabile anche delle transizioni nella gestione della memoria secondaria.

Code dei Processi e Scheduling

I processi sono organizzati in code (ready, blocked, ecc.) per essere gestiti dai vari scheduler.
Le code e le transizioni tra i diversi scheduler vengono visualizzate in un diagramma che mostra i passaggi dei processi attraverso il sistema.

Long-Term Scheduling

Decide quali programmi possono essere aggiunti al sistema.
Spesso FIFO (First-In, First-Out).
Tiene conto dei criteri come priorità, requisiti I/O, tempo di esecuzione atteso.
Controlla il grado di multiprogrammazione.
Influenza quanta percentuale di tempo viene concessa a ogni processo.

Medium-Term Scheduling

Gestisce la swapping, ovvero il passaggio dei processi da memoria secondaria a principale e viceversa.
Necessario per la gestione del multiprogrammazione.

Short-Term Scheduling

(dispatcher): gestisce l'esecuzione di processi.
Invocato da eventi come interruzioni di clock, I/O, chiamate di sistema o segnali.
Obiettivo: allocare il tempo di esecuzione su un processore per ottimizzare il comportamento del sistema intero.
È necessario definire i criteri per valutare una data politica di scheduling.

Criteri per lo Short-Term Scheduling

Utente vs Sistema: Criteri per il tempo di risposta dell'utente e per l'utilizzo del processore.
Prestazioni: I criteri di throughput e utilizzo del processore.
Non Prestazioni: Criteri come fairness (equità), gestione delle priorità e bilanciamento delle risorse.

Criteri Utente per lo Short-Term Scheduling

Prestazione: tempo di risposta, tempo di turnaround, scadenza (deadline).
Non prestazionali: Predicibilità.

Criteri di Sistema per lo Short-Term Scheduling

Prestazionali: throughput (volume di lavoro), utilizzo del processore (processor utilization).
Non prestazionali: equità (fairness), gestione delle priorità, bilanciamento delle risorse.

Turnaround Time

Il tempo intercorrente tra la creazione (sottomissione) di un processo e il suo completamento.
Include tutti i tempi di attesa (I/O, processore).
Importante per i processi batch.

Response Time

Tempo tra la richiesta e l'inizio della risposta.
Importante per i processi interattivi.

Deadline e Predicibilità

Scheduler cerca di massimizzare il rispetto delle scadenze (deadline).
Importante evitare la variabilità nel tempo di risposta.
La predicibilità è importante nei casi in cui il tempo di risposta è cruciale.

Throughput

Massimizzare il numero di processi completati in un'unità di tempo.
Misura di quanto lavoro è stato effettuato.

Utilizzo del Processore

Percentuale di tempo in cui il processore è utilizzato.
Il processore deve essere idle il meno possibile.
Utile per sistemi costosi o condivisi tra più utenti.
Meno utile per sistemi real-time con un solo utente.

Bilanciamento delle risorse

Lo scheduler deve far sì che le risorse siano usate il più possibile.
Processi che utilizzano meno le risorse più usate vengono privilegiati.
Rilevante anche per scheduler di medio/alto livello.

Fairness e Priorità

I processi devono essere trattati equamente senza favoritismi o starvation (eccezione per processi con priorità).

Politiche di Scheduling

Descrizione di diverse politiche di scheduling (FCFS, Round Robin, SPN, SRT, HRRN, Feedback).
Ogni politica presenta vantaggi e svantaggi riguardo diverse caratteristiche (prestazione, predicibilità, utilizzo del processore).
Analisi dettagliata di ogni algoritmo.
Spiegazioni delle funzioni di selezione e modalità di decisione.

Concetti Fondamentali

Descrizione della funzione di selezione e delle modalità di decisione (preemptive, non-preemptive).

Scenario Comune di Esempio

Tabelle che forniscono un esempio comune di scenari di processi batch, tempo di arrivo e tempo di esecuzione, utili per comparare le politiche di scheduling.

Scheduling in Linux

Descrizione del meccanismo di scheduling in Linux, che combina priorità e round robin.
Il sistema classifica i processi in categorie, come interattivi, batch e tempo reale.
Presentazione di diversi criteri di scheduling, con vantaggi e svantaggi di ogni approccio.
Spiegazione della formula di scheduling per gestire le priorità.

Architetture Multiprocessore

Descrizione delle architetture multiprocessore, come cluster e multi-core.

Scheduler su Architetture Multiprocessore

Due approcci per lo scheduler su multiprocessore: statico, dinamico.
Vantaggi e svantaggi di ciascun approccio in termini di overhead e utilizzo delle risorse.

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