Planificación en sistemas multiprocesadores
4.6 Planificación en sistemas multiprocesadores
Los sistemas multiprocesadores son aquellos que disponen de 2 o más procesadores. Hasta el momento hemos aplicado los criterios de planificación considerando un único procesador. Con más de un procesador, tenemos que decidir a qué procesador se asignan cada uno de los procesos en ejecución. Hay dos estrategias de asignación en sistemas multiprocesadores, que son:
- Asignación estática: Cuando un proceso pasa a estado activo por primera vez, se le asigna un determinado procesador (el que menor carga de trabajo tenga en ese momento) al que se asocia hasta fin de ejecución. Por tanto, un proceso tiene que pasar a estado activo empleando el mismo procesador hasta fin de ejecución. Dicho de otra manera, no es posible migrar procesos de un procesador a otro incluso si hay procesadores ociosos.
- Asignación dinámica: En este caso, nuestros procesos en estado preparado pueden cambiar de procesador para pasar a estado activo si resulta que el último procesador en el que se ejecutó está ocupado y existe un procesador ocioso. Este método de asignación permite la migración de procesos de un procesador a otro, llevando a cabo un balanceo de carga de procesos entre los procesadores existentes. No obstante, la migración de un proceso de un procesador a otro es costosa. Por tanto, siempre que sea posible se intentará permanecer en el mismo procesador para no incurrir en la penalización asociada a los fallos de caché que resultan de la migración de procesos.
Los planificadores de los sistemas operativos modernos aplican una asignación híbrida de manera que emplea asignación estática la mayor parte del tiempo. Sin embargo, si el número de procesos asociados a un procesador supera en N unidades al de otro, se procede a migrar procesos al procesador con menor número de procesos para balancear la carga de trabajo. Este es el caso del planificador del núcleo de Linux.
El alto coste en la migración de procesos entre procesadores se debe a la penalización asociada a los fallos en la caché. Cada procesador generalmente dispone de una pequeña memoria asociativa de acceso rápido, también conocida como caché, en la que se almacenan los datos accedidos recientemente. Si migramos un proceso de procesador se tienen que cargar de nuevo los datos en la caché del nuevo procesador, incrementando de manera considerable los tiempos de accesos a datos.
A continuación, un ejemplo de planificación en sistemas multiprocesadores con dos CPUs que emplea asignación estática:
Fíjese que tras el instante de tiempo 1, el proceso A continúa en el CPU 1 pues el proceso B se asignó al CPU 2, que estaba ocioso en ese instante de tiempo.
