• Scheduling bestimmt, welche Aktivität wie lange laufen soll
• Posix Realtime Erweiterung ermöglicht garantierte Zeiten
• Scheduling nur unterstützt, wenn _POSIX_THREAD_PRIORITY_SCHEDULING definiert ist
• Auswahl des nächsten Threads geschieht aufgrund von
  • Priorität
  • Policy (wie werden Threads mit gleicher Priorität abgearbeitet)

Sheduling Prioritäten und Domänen

• Domäne: eine Gruppierung von CPUs
• Scope: Stufe auf welcher Scheduling von Threads stattfindet
• je nach Fähigkeiten des OS, beinhaltet Scheduling Scope von Threads
  • nur ProcessScope (Userspace Implementationen – green threads)
  • nur SystemScope (1:1 Implementationen – red threads)
  • oder beides (N:M Implementationen)
• Gruppierung von CPUs in Domänen, denen Threads zugewiesen werden können
• Domänen werden in Pthreads berücksichtigt, Konfigurationsmöglichkeiten jedoch systemspezifisch

• Process scope = Standard
• Bei Scheduling in nur einem Bereich (Domain) auf ProzessEbene (Scope) können Threads mit niedriger Priorität innerhalb eines Prozesses vom Scheduling ausgeschlossen werden; POSIX ist erfüllt, wenn Threads mit höchster Priorität läuft bis er beendet ist...
• Kann ebenfalls bei mehreren Prozessoren passieren (nicht verwendete CPU)
• Wenn Process Scope Thread blockiert -> System kann ganzen Prozess als blockiert ansehen -> kein Scheduling innerhalb dieses Prozesses mehr.
  • System Scope bei Realtime Applikationen besser.

• unter Umständen kann das System besser ausgenutzt werden, wenn weniger Allocation Domains verwendet werden
• wenn auf vorhergehender Seite B und D gestrichen werden, dann ist A und E's Verhalten besser vorhersehbar, da nicht von höherer Priorität preempted
• E hat in dem Falle mehrere CPUs zur Verfügung
• wenn alle Threads in einer Domain geblockt sind (C), dann ist die entsprechende Domain unbenutzt

 pthread_attr_t custom_sched_attr;
 ...
 pthread_attr_init( &custom_sched_attr );
 pthread_attr_setscope( &custom_sched_attr , PTHREAD_SCOPE_SYSTEM);
 pthread_create( &thread, &custom_sched_attr , ...);
 ...
 pthread_attr_getscope( &custom_sched_attr , &attr)

Laufbereite und Blockierte Threads

• Auswahl für's Scheduling der auszuführenden Threads
  • runnable, blocked?
  • genügend freie CPUs?
  • Policy & Priorität?
• Warteschlangen für Threads der gleichen Priorität
• Warteschlangen werden nach Prioritäten abgearbeitet
• sobald ein Thread wieder lauffähig wird, "preemptet" er einen Thread niedrigerer Priorität

Sheduling Policy

SCHED_FIFO

• solange abarbeiten bis blockiert oder beendet. Ein blockierter Thread steht wieder hinten an.

SCHED_RR

• jeder Thread kann während eines "Quantums" an Zeit laufen, dann kommt der nächste dran

SCHED_OTHER

• Default. Übernimmt das System Scheduling. Üblicherweise wie SCHED_RR aber mit Prioritätsanpassung. Ein Thread, der blockiert, bevor er sein Quantum ausgenutz hat wird bevorzugt -> Interaktive Threads werden CPUintensiven Threads bevorzugt.
• Nur wenn _POSIX_THREAD_PRIORITY_SCHEDULING definiert ist. Bei Linux in unistd.h.

Benutzung von Policies und Prioritäten

• Realtime Anwendungen
  • SCHED_FIFO
  • hohe Priorität
  • soll immer ausgeführt werden, wenn möglich
  • funktionieren wie EventHandler - sobald was passiert wird's bearbeitet und abgeschlossen
• andere Anwendungen SCHED_RR bzw. SCHED_OTHER
• Posix verlang mindestens 32 PrioritätsStufen
• dynamisch Prioritäten ändern

 pthread_setschedparam( &thread, &sched_param);

• Achtung damit kann man sich selbst preempten ;-)
• Es ist möglich Scheduling Eigenschaften an erstellte Threads weiterzuvererben

Sheduling bei Mutexen

Problem: Prioritäts-Umkehrung (Priority inversion)

• Sheduling bei Mutexen wird komplex und kann das Problem noch verschlimmern

Priority Ceiling

• Mutex besitzt eigene Priorität
• sobald ein Thread die Mutex lockt, wird seine Priorität auf diejenige der Mutex gehoben
• Priority Ceiling nur möglich, wenn _POSIX_THREAD_PRIO_PROTECT definiert ist

• PTHREAD_PRIO_NONE kein Priority Ceiling
• PTHREAD_PRIO_PROTECT Priority Ceiling
• PTHREAD_PRIO_INHERIT Prioritätsvererbung

Prioritätsvererbung

• Mutex bekommt die Priorität des höchsten wartenden Threads
• bei unserem Beispiel würde der Statistik Thread nur eine höhere Priorität bekommen, wenn der Kontroll Thread am warten ist
• Priority Inheritance nur möglich, wenn _POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT definiert ist