4.7.4. Статическое планирование

В статическом планировании план запуска задач вычисляется неоперативно, до начала выполнения задач.

План должен гарантировать все предельные сроки завершения, учитывая запросы ресурсов, предшествование и требования синхронизации задач.

Конструирование такого плана может рассматриваться как поиск теста планируемости.

Статическое планирование основано на предположении регулярности моментов времени, когда запросы задач будут приняты на обработку.

Хотя появление внешних событий, которые требуют сервиса, находится вне сферы контроля компьютерной системы, периодические моменты времени, когда эти события будут обслужены, могут быть выбраны заранее путем подходящей частоты взятия отсчетов для каждого класса событий.

В процессе системного проектирования, необходимо следить за тем, чтобы сумма максимальных времен задержки до обнаружения запроса плюс максимальное время реакции не превосходили специфицированный предельный срок завершения.

Статический план – это периодический план.

Существует только одно прерывание в системе - периодическое прерывание от таймера.

Планирующее решение для каждого момента планирования должно быть определено и сохранено в таблице диспетчеризации ОС на этапе компиляции.

Во время выполнения заранее запланированное решение выбирается диспетчером после каждого прерывания от таймера.

Статическое планирование может быть применено к однопроцессорной системе, к многопроцессорной системе или к распределенной системе.

В распределенной системе к запланированному использованию ресурсов во всех узлах должен быть запланирован доступ к коммуникационной среде.

Известно, что нахождение плана в распределенной системе почти во всех реальных ситуациях относится к классу нерешаемых проблем.

Повышение гибкости статических планов

Одним из слабых мест статического планирования является предположение о строгой периодичности задач.

Хотя обычно большинство задач это периодические задачи, существуют также и спорадические запросы на обслуживание, которые имеют жесткие требования к предельному сроку завершения.

Пример такого запроса – какая-нибудь авария.

Это редкое событие, но если оно произошло, то должно быть обслужено в очень короткий интервал времени.

Существуют следующие методы повышения гибкости статического планирования:

1. Трансформация спорадических запросов в периодические запросы.

2. Введение периодической серверной задачи.

3. Изменение режима.

Трансформация спорадических запросов в периодические запросы

Моменты времени запросов периодической задачи известны заранее.

А для спорадической задачи известен только минимальный временной интервал между запросами.

Фактические моменты времени, когда спорадическая задача запрашивает сервис, не известны до самого запроса.

Эта ограниченная информация затрудняет статическое планирование спорадических запросов.

Ситуация осложняется тем, что большинство спорадических запросов требуют малого времени отклика.

Доказано, что может быть построен план, обеспечивающий предельные времена завершения всех задач, в том числе и спорадической, если при планировании спорадическую задачу заменить на периодическую с периодом, равным минимальному интервалу между запросами.

Периодическая серверная задача

Для обслуживания редких запросов спорадической задачи, требующей быстрой реакции было предложено ввести периодическую задачу-сервер.

Пока запроса нет, приоритет этой задачи-сервера растет.

Когда появляется спорадический запрос, для его обслуживания динамически планируется периодическая задача-сервер.

Из-за ее высокого приоритета она сразу запускается на выполнение.

После выполнения запроса ее приоритет резко падает и она практически не участвует в борьбе за процессор.

Изменения режима

В процессе работы вычислительная (особенно, управляющая) система может находиться в разных режимах.

Таковы, например, фазы полета самолета.

1. Выруливание на земле.

2. Взлет.

3. Набор высоты.

4. Устойчивый полет на высоте.

5. Снижение высоты.

6. Посадка.

7. Выруливание на земле.

На каждой из фаз требуется выполнение различных процессов.

Поэтому есть смысл не планировать выполнение всех процессов в одном плане с учетом того, что некоторые процессы не активны в некоторые интервалы времени.

А разбить план на ряд подпланов, в каждом из которых планируются только те процессы, которые действительно будут выполняться.

Каждый из подпланов создается статическими методами.

При переходе из одного режима в другой активизируется соответствующий подплан.

Этот способ очень похож на декомпозицию задачи планирования на ряд уровней, приведенную в начале параграфа.

Таким образом, происходит сближение технологий статического и динамического планирования.

49