Round robin apa
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Este documento describe el algoritmo de planificación Round Robin. Explica que cada proceso recibe un tiempo de CPU llamado "cuanto" de manera equitativa en un orden circular. También discute factores como el tamaño óptimo del cuanto y cómo Round Robin se puede aplicar para la planificación de recursos compartidos en redes.
Round robin apa
- 1. UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DE LIMA SUR FACULTAD DE INGENIERÍA Y GESTIÓN Escuela Académico Profesional de Ingeniería de Sistemas ALGORITMO ROUND-ROBIN Trabajo presentado en cumplimiento parcial de la materia de Sistemas de Tiempo Real Por Cucho Suller, Elder Blaise Pumahuare Ayala, Martin Octubre de 2018
- 2. i DEDICATORIA Trabajo de investigación dedicado a nuestros padres que supieron inculcarnos valores y principios, además por ser el motor que nos impulsa a siempre superarnos.
- 3. ii LISTA DE FIGURAS Figura 1. Lista de Procesos preparados en Round-Robin.........................................................3 Figura 2. Ejemplo de tamaño del Cuanto.................................................................................5 Figura 3. Formula de Pasos de Ciclo........................................................................................5 Figura 4. Comparación entre FCFS y DRR..............................................................................8
- 4. iii TABLA DE CONTENIDO DEDICATORIA....................................................................................................................i LISTA DE FIGURAS...........................................................................................................ii CAPITULO I INTRODUCCIÓN...............................................................................................................1 CAPITULO II ALGORITMO ROUND-ROBIN.......................................................................................3 1.1. Tamaño del Cuanto..................................................................................................4 1.2. Aplicación Circular...................................................................................................5 1.2.1. Pasos de Ciclos..................................................................................................5 CAPITULO III APLICACIÓN EN REDES ................................................................................................6 2.1. Weighted Round Robin (WRR)................................................................................7 2.1. Deficit Round Robin (DRR).....................................................................................7 CAPITULO IV CONCLUSIONES...............................................................................................................9 REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA...................................................................................10
- 5. 1 CAPITULO I INTRODUCCIÓN Los sistemasoperativosrealizanvariosprocesos, estos procesos se suelencomportar alternando ráfagas de CPU y de E/S para lo cual realizan la planificación. En la planificación tenemos el planificador (Scheduler) que es la parte del sistema operativo que decide a que proceso preparado se le da paso a CPU. Existen distintos tipos de planificación (Scheduling Algorithms): Planificación no apropiativa: Deja ejecutar al proceso en CPU hasta que este para por bloqueo (inicio E/S) espera por otro proceso o terminación voluntaria. Planificación apropiativa: El planificador puede desalojar al proceso en CPU durante su ejecución y cambiarlo por otro. Necesita una interrupción de reloj para poder ejecutarse en periodos regulares de tiempo (quantum). En los entornos interactivos (como los sistemas de tiempo compartido) el objetivo principal es dar buenos tiempos de respuesta y, en general, compartir equitativamente los recursos del sistema entre todos los usuarios. Por ello, sólo las planificaciones apropiativas se pueden considerar en tales entornos y una de las más populares es la división en el tiempo en fracciones o Round Robin. Básicamente, eltiempode CPU se divideen fraccioneso quantum quese asignana los procesos. Ningún proceso puede ejecutarse durante más de una fracción de tiempo habiendo procesos esperando. Puede ocurrir que: Un proceso necesite más de un quantum: El proceso pasará a la cola de procesos preparados. Un proceso ceda el control de la CPU (por ejemplo, operación de E/S): Se planifica otro proceso para que se ejecute.
- 6. 2 Cada proceso recibirá 1/N (siendo N el número de procesos preparados)del tiempo de la CPU. Los procesos cortos tendrán buenos tiempos de respuesta (ya que se pueden ejecutar en un único quantum de tiempo). En general Round-Robin es un método para seleccionar todos los abstractos en un grupo de manera equitativa y en un orden racional, normalmente comenzando por el primer elemento de la lista hasta llegar al último y empezando de nuevo desde el primer elemento. El nombre del algoritmo viene del principio de Round-Robin conocido de otros campos, donde cada persona toma una parte de un algo compartido en cantidades, es decir, "toma turnos". En operaciones computacionales, un método para ejecutar diferentes procesos de manera concurrente, para la utilizaciónequitativadelosrecursosdel equipo, eslimitandocada proceso a un pequeño período (quantum), y luego suspendiendo este proceso para dar oportunidad a otro proceso y así sucesivamente. A esto se le denomina comúnmente como Planificación Round-Robin.
- 7. 3 CAPITULO II ALGORITMO ROUND-ROBIN Según (Cabalar, 2016), Es uno de los algoritmos de planificación más antiguos, sencillo y usado, en este cada proceso tiene asignado un intervalo de tiempo de ejecución llamado Quantum. Round-Robin es muy sencillo de implementar, todo lo que necesita el planificador es conocer la cola de los procesos listos y una vez que el proceso en ejecución consume su Quantum, se le quita el procesador y se le asigna al siguiente en la cola, colocando al proceso que salió al final de la cola de procesos listos. Específicamente cada proceso tiene asignado un intervalo de tiempo de ejecución, llamado cuanto. Si el proceso agota su cuanto de tiempo, se elige a otro proceso para ocupar la CPU. Si el proceso se bloquea o termina antes de agotar su cuanto también se alterna el uso de la CPU. El Round-Robin es muy fácil de implementar. Todo lo que necesita el planificador es mantener una lista de los procesos listos, como se muestra en la Figura 1. En esta figura en a) el proceso P7 ocupa la CPU. En b) P7 se bloquea pasando P2 a ocupar la CPU. En c) P2 agota su cuanto con lo que pasa al final de la lista y P4 ocupa la CPU. Este algoritmo presupone la existencia de un reloj en el sistema para generar periódicamente interrupciones al expirar el cuanto y proceder a llamar al dispatcher. Figura 1. Lista de Procesos preparados en Round-Robin.
- 8. 4 1.1. Tamaño del Cuanto Según (La Red Martinez, 2002), la determinacióndeltamañodelcuantoes vitalpara la operación efectiva de un sistema de cómputo. Si el cuanto de tiempo es muy grande, cada proceso tendrá el tiempo necesario para terminar, de manera que el esquema de planificación por turno degenera en uno de primero-en-entrar-primero-en-salir. Si el cuanto es muy pequeño, el gasto extra por cambio de proceso se convierte en el factor dominante y el rendimiento del sistema se degradará hasta el punto en que la mayor parte del tiempo se invierte en la conmutación del procesador, con muy poco o ningún tiempo para ejecutar los programas de los usuarios. El tamaño del cuanto debe fijarse en el tamaño lo bastante grande como para que la mayoría de las peticiones interactivas requieran menos tiempo que la duración del cuanto. Por ejemplo, supongamos que el cambio de proceso tarda 5 mseg., y la duración del cuantum es de 20 mseg. Con estos parámetros, se utiliza un mínimo del 20% del tiempo de la CPU en la ejecución del sistema operativo. Para incrementar la utilización de la CPU por parte de los procesos de usuario podríamos establecer un cuanto de 500 mseg., el tiempo desperdiciado con este parámetro sería del 1%. Pero consideremos lo que ocurriría si diez usuarios interactivos oprimieran la tecla enter casi al mismo tiempo. Diez procesos se colocaríanen la lista de procesos listos. Sila CPU está inactiva, el primero de los procesos comenzaría de inmediato, el segundo comenzaría medio segundo después, etc. Partiendo de la hipótesis de que todos los procesos agoten su cuanto, el último proceso deberá de esperar 4’5 seg. para poder ejecutarse. Esperar 4’5 seg. para la ejecución de una orden sencilla como dir parece excesivo. En conclusión, un cuanto corto disminuye el rendimiento de la CPU, mientras que un cuanto muy largo empobrece los tiempos de respuesta y degenera en el algoritmo FIFO. La solución es adoptar un término medio como 100 mseg.
- 9. 5 Figura 2. Ejemplo de tamaño del Cuanto. 1.2. Aplicación Circular Round-Robin es un algoritmo de planificación de procesos simple de implementar, dentro de un sistema operativo se asigna a cada proceso una porción de tiempo equitativa y ordenada, tratando a todos los procesos con la misma prioridad. En Sistemas operativos, la planificación Round-robin da un tiempo máximo de uso de CPU a cada proceso, pasado el cual es desalojado y retornado al estado de listo, la lista de procesos se planifica por FIFO, del inglés "First In, First Out" (primero en entrar, primero en salir o primero llegado, primero atendido). (Cabalar, 2016) 1.2.1. Pasos de Ciclos Para averiguar los pasos de ciclos de procesos totales se toman todos los números de procesos y se calculan con los procesos necesarios para la realización de estos. Figura 3. Formula de Pasos de Ciclo.
- 10. 6 CAPITULO III APLICACIÓN EN REDES Según (Cuéllar Quiñónez, 2009), la planificación Round Robin puede ser aplicada también a otros problemas de planificación, como la planificación de redes. En las redes inalámbricas, donde varios servidores comparten un mismo canal, este algoritmo provee a cada servidor un intervalo regular de tiempo para transmitir o recibir información mediante el canal compartido. Esto hace parecer a Round Robin como un algoritmo justo, pero, de todos modos, por ser mucho menos eficiente que el "algoritmo de proporcionalidad justa", es muy difícil proveer un buen servicio a los suscriptores. El operador de la red también sufrirá capacidad reducida en la red. La causa principal es que este algoritmo no tiene en cuenta el cambio de condiciones de recepción en los diferentes receptores, por lo que planeará transmisiones desde/hacia los suscriptores de la mitad de tiempo cuando sus condiciones de recepción sean peores que las habituales. En contraste, el planeamiento de proporcionalidad justa tendrá en cuenta el cambio de condiciones de recepción en los diferentes receptores y agendará las transmisiones desde/hacia los suscriptores cada vez que las condiciones de recepción estén peores que lo normal. Los algoritmos de planificación basados en Round-Robin, asignan una ranura de tiempo (time slot) a cada flujo, y el envío de paquetes se hace de manera alternada, flujo por flujo, en una secuencia. Porejemplo, si se tuvieran3 colas(Q1, Q2 y Q3) a cada una se le asignaría una ranura de tiempode duración t1. El algoritmoempezaría a enviarlospaquetesdeQ1 duranteun tiempo t de duración t1, después enviaría paquetes de Q2 en un tiempo t1 y posteriormente enviaría paquetes de Q3 en t1, para nuevamente retornar a la cola Q1 para el envío de paquetes. Este tipo de algoritmo es mucho más fácil de implementar en redes, pero tiene una respuesta muy pobre con respecto al retraso obtenido para cada paquete. Se documentará el funcionamiento de los principales algoritmos que funcionan con este esquema para posteriormente, en la siguiente sección, estudiar los algoritmos híbridos que permiten mejorar lascaracterísticasdedesempeñoalutilizarcomponentesde los algoritmosbasadosen timestamp (marca de tiempo) y Round-Robin.
- 11. 7 2.1. Weighted Round Robin (WRR) (Cuéllar Quiñónez, 2009) Dice que este algoritmo es una modificación del Round-Robin, en el cual solo se envía un paquete por cola en cada turno de servicio. A cada flujo se le asigna un peso que corresponde a un porcentaje del ancho de banda del enlace que utilizará. El número de paquetes a enviar en cada turno se calcula con base en el peso del flujo y en la capacidad del enlace. WRR funciona bien para el envío de paquetes de tamaño fijo, pero presenta problemas de desempeño cuando los paquetes son de longitud variable, ya que en el caso de paquetes de tamaño mayor utiliza más ancho de banda del asignado, lo cual hace que el desempeño en el envío de paquetes de las otras colas disminuya. 2.1. Deficit Round Robin (DRR) Este algoritmo mejora los inconvenientes que presenta el WRR y permite así enviar paquetes de longitud variable con un mejor desempeño. Funciona en dos variables, una llamada quantum que indica la cantidad de bits a enviar en cada turno de transmisión y otra llamada contador de déficit (deficit counter) que se encarga de almacenar el valor del quantum obtenido al transmitir un paquete y que permitirá posteriormente enviar paquetes de longitud variable. El algoritmoempiezasufuncionamientoenviandopaquetesde lascolas que tenganpaquetespor mandar.Si el tamaño del paquete esmenoro igual al valor del quantum, se envía.Sinembargo,si la longitud del paquete es mayor que el valor del quantum, el paquete debe esperar a ser transmitidoenotroturno.En este caso el deficitcounterse inicializaparaestacola y si el paquete no puede ser enviado en un turno, el deficit counter es incrementado en el valor que posea el quantum.Cuandoel deficitcounteresigualomayoral tamañodel paquete (enelcasode paquetes
- 12. 8 mayores que el valor del quantum) se envía el paquete y el deficit counter vuelve a cero (Cuéllar Quiñónez, 2009). En la Figura3 se puede apreciarla comparación entre una cola que trabaja con FCFS y otra que lo hace con el esquema de DRR. Figura 4. Comparación entre FCFS y DRR.
- 13. 9 CAPITULO IV CONCLUSIONES Round-Robin es uno de los algoritmos de planificación más antiguos, sencillo y usado, en este se considera que cada proceso tiene asignado un intervalo de tiempo de ejecución llamado Quantum. Round-Robin es muy sencillo de implementar, todo lo que necesita el planificador es conocer la cola de los procesos listos y una vez que el proceso en ejecución consume su Quantum, se le quita el procesador y se le asigna al siguiente en la cola, colocando al proceso que salió al final de la cola de procesos listos. En este algoritmo es importante la determinación del tamaño del cuanto o Quantum para la operación efectiva de un sistema de cómputo. Ya que si: El cuanto de tiempo es muy grande, cada proceso tendrá el tiempo necesario para terminar, de manera que el esquema de planificación por turno degenera en uno de primero-en-entrar-primero-en-salir (FIFO). El cuanto es muy pequeño, el gasto extra por cambio de proceso se convierte en el factor dominante y el rendimiento del sistema se degradará hasta el punto en que la mayor parte del tiempo se invierte en la conmutación del procesador, con muy poco o ningún tiempo para ejecutar los programas de los usuarios. El tamaño del cuanto debe fijarse en el tamaño lo bastante grande como para que la mayoría de las peticiones interactivas requieran menos tiempo que la duración del cuanto. En resumen, tenemos: un cuanto corto disminuye el rendimiento de la CPU, mientras que un cuanto muy largo empobrece los tiempos de respuesta y degenera en el algoritmo FIFO. La solución es adoptar un término medio como 100 mseg. El algoritmo Round-Robin puede ser aplicada también a otros problemas de planificación, como la planificación de redes. Ya que, en las redes inalámbricas, donde varios servidores comparten un mismo canal, estealgoritmoprovee a cada servidorun intervalo regular detiempo para transmitir o recibir información mediante el canal compartido.
- 14. 10 REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA Cabalar, P. (2016). Sistemas Operativos. Procesos. Coruña, España. Recuperado el 8 de Octubre de 2018, de http://www.dc.fi.udc.es/~so-grado/SO-Procesos-planif.pdf Cuéllar Quiñónez, J. C. (Julio-Diciembre de 2009). Algoritmos de planificación en redes de paquetes. Vol. 7. Cali, Colombia: Sistemas & Telemática. Recuperado el 8 de Octubre de 2018, de http://www.redalyc.org/pdf/4115/411534381006.pdf La Red Martinez, D. L. (2002). Book Google. Argentina. Recuperado el 8 de Octubre de 2018, de https://books.google.com.pe/books?hl=es&lr=&id=N5yxiwilBhoC&oi=fnd&pg=P R1&dq=sistemas+operativos+la+red+martinez&ots=02Q4LvF3EY&sig=NayPj01qh VmKEFKZIG0quB_kk- M#v=onepage&q=sistemas%20operativos%20la%20red%20martinez&f=false Miranda Gómez, O., & Mejía Alvarez, P. (2003). Kernel de Tiempo Real para Control de Procesos. Planificación por turno rotatorio (Round Robin). D.F., México: CINVESTAV- IPN. Recuperado el 8 de Octubre de 2018, de http://delta.cs.cinvestav.mx/~pmalvarez/miranda-mejia.pdf Sistemas operativos Windows y Unix/Linux. (s.f.). Algoritmos de Planificación. Planificación por Turno Rotatorio (Round-Robin). Recuperado el 8 de Octubre de 2018, de http://www.juntadeandalucia.es/empleo/recursos/material_didactico/especialidades/ materialdidactico_administrador_servidores/Content/1-so/1- AnexoAlgoritmosPlanificacion.pdf