En UNIX-planlegger er en kjerneoperativsystemkomponent som er ansvarlig for å administrere og utføre ulike prosesser effektivt. Dens primære rolle er å allokere CPU-tid til prosesser, og sikre rettferdig og optimal utnyttelse av systemressurser. Planleggeren fungerer sammen med minnestyringsenheten (MMU) og CPU for å håndtere planlegging og utførelse av prosesser i et multitasking-miljø.

Hvordan fungerer en UNIX-planlegger?

I UNIX-systemer er prosesser enheter som representerer kjørende programmer. Hver prosess har sitt eget sett med instruksjoner, data og ressurser, og det krever CPU-tid å utføre. Planleggerens mål er å bestemme hvilken prosess som skal kjøres på et gitt tidspunkt, med tanke på ulike kriterier som prioritet, ressurskrav, rettferdighet og systemytelse.

Planleggingsprosessen involverer vanligvis følgende trinn:

1. Behandle innsending :Når en ny prosess opprettes eller sendes inn i systemet, legges den til planleggerens kø eller liste over prosesser som venter på utførelse.

2. Planleggingsalgoritmevalg :Planleggeren velger en planleggingsalgoritme for å bestemme rekkefølgen som prosesser skal utføres i. Vanlige planleggingsalgoritmer inkluderer:

- Først til mølla (FCFS) :Prosesser utføres i den rekkefølgen de mottas, uten å ta hensyn til deres prioriteringer.

- Round Robin (RR) :Hver prosess tildeles en fast tidsdel (kvante), og når en prosess overskrider sin tidsdel, blir den forhåndsaktivert og plassert på slutten av køen.

- Shortest Job First (SJF) :Prosesser utføres i rekkefølge etter estimert utførelsestid, med kortere jobber prioritert.

- Prioritetsplanlegging: Prosesser blir tildelt prioriteter, og høyere prioriterte prosesser utføres først.

- Tilbakemeldingskøer på flere nivåer: Prosesser er delt inn i flere køer basert på prioritet eller ressurskrav, med forskjellige planleggingsalgoritmer brukt på hver kø.

3. Prosessvalg :Planleggeren velger neste prosess som skal kjøres fra køen i henhold til den valgte planleggingsalgoritmen. Jobber med høyere prioritet eller kortere kan velges først, eller prosesser kan utføres rundt om for å sikre rettferdighet.

4. Prosessutførelse :Den valgte prosessen lastes inn i CPU og begynner å kjøre. Den fortsetter å kjøre til den er fullført eller til en prosess med høyere prioritet må kjøres.

5. Prosessfritak (hvis aktuelt) :Hvis en prosess med høyere prioritet ankommer eller blir klar til å kjøre mens en annen prosess kjører, kan planleggeren foregripe den kjørende prosessen og bytte til den med høyere prioritet.

6. Kontekstbytte :Når planleggeren bytter mellom prosesser, utfører den en kontekstsvitsj, lagrer tilstanden (CPU-registre, minnepekere, etc.) til gjeldende prosess og laster inn tilstanden til neste prosess.

7. Lastbalansering :Planleggeren vurderer faktorer som ressursutnyttelse og rettferdighet for å balansere arbeidsbelastningen på tvers av flere CPUer eller kjerner i multiprosessorsystemer.

Planleggeren overvåker systemet kontinuerlig og tar dynamiske planleggingsbeslutninger basert på tilstanden til prosessene, ressurstilgjengelighet og ytelsesmålinger. Målet er å oppnå høy systemgjennomstrømning (utføre så mange prosesser som mulig), lav ventetid (minimere tiden det tar for en prosess å kjøre) og rettferdighet mellom prosesser.

Ulike planleggere kan implementeres eller velges i forskjellige UNIX-lignende systemer, og planleggingsalgoritmer kan endres eller tilpasses for å møte spesifikke ytelses- og systemkrav. Riktig planlegging er avgjørende for å oppnå effektiv ressursutnyttelse, respons og generell systemytelse.