Een UNIX-planner is een kernonderdeel van het besturingssysteem dat verantwoordelijk is voor het efficiënt beheren en uitvoeren van verschillende processen. De primaire rol is het toewijzen van CPU-tijd aan processen, waardoor een eerlijk en optimaal gebruik van systeembronnen wordt gegarandeerd. De planner werkt samen met de geheugenbeheereenheid (MMU) en de CPU om de planning en uitvoering van processen in een multitasking-omgeving af te handelen.

Hoe werkt een UNIX-planner?

In UNIX-systemen zijn processen entiteiten die actieve programma's vertegenwoordigen. Elk proces heeft zijn eigen set instructies, gegevens en bronnen, en vereist CPU-tijd om uit te voeren. Het doel van de planner is om te bepalen welk proces op een bepaald moment moet worden uitgevoerd, waarbij verschillende criteria worden overwogen, zoals prioriteit, resourcevereisten, eerlijkheid en systeemprestaties.

Het planningsproces omvat doorgaans de volgende stappen:

1. Inzending verwerken :Wanneer een nieuw proces wordt gemaakt of bij het systeem wordt ingediend, wordt het toegevoegd aan de wachtrij van de planner of aan de lijst met processen die wachten op uitvoering.

2. Selectie van algoritmen plannen :De planner kiest een planningsalgoritme om de volgorde te bepalen waarin processen worden uitgevoerd. Veel voorkomende planningsalgoritmen zijn onder meer:

- Wie het eerst komt, het eerst maalt (FCFS) :Processen worden uitgevoerd in de volgorde waarin ze worden ontvangen, zonder rekening te houden met hun prioriteiten.

- Round Robin (RR) :Aan elk proces wordt een vast tijdsegment (kwantum) toegewezen, en wanneer een proces zijn tijdsegment overschrijdt, wordt het voorrang gegeven en aan het einde van de wachtrij geplaatst.

- Kortste baan eerst (SJF) :Processen worden uitgevoerd in volgorde van hun geschatte uitvoeringstijd, waarbij kortere taken prioriteit krijgen.

- Prioriteitsplanning: Aan processen worden prioriteiten toegewezen, en processen met een hogere prioriteit worden eerst uitgevoerd.

- Feedbackwachtrijen op meerdere niveaus: Processen worden verdeeld in meerdere wachtrijen op basis van prioriteit of resourcevereisten, waarbij op elke wachtrij verschillende planningsalgoritmen worden toegepast.

3. Processelectie :De planner selecteert het volgende proces dat uit de wachtrij moet worden uitgevoerd volgens het gekozen planningsalgoritme. Taken met een hogere prioriteit of kortere taken kunnen eerst worden geselecteerd, of processen kunnen round robin worden uitgevoerd om eerlijkheid te garanderen.

4. Procesuitvoering :Het geselecteerde proces wordt in de CPU geladen en begint met uitvoeren. Het blijft actief totdat het is voltooid of totdat een proces met een hogere prioriteit moet worden uitgevoerd.

5. Procesvoorkoop (indien van toepassing) :Als een proces met een hogere prioriteit arriveert of klaar is om te worden uitgevoerd terwijl een ander proces wordt uitgevoerd, kan de planner het lopende proces voorrang geven en overschakelen naar het proces met een hogere prioriteit.

6. Contextwisseling :Wanneer de planner tussen processen schakelt, voert deze een contextwisseling uit, waarbij de status (CPU-registers, geheugenaanwijzers, enz.) van het huidige proces wordt opgeslagen en de status van het volgende proces wordt geladen.

7. Taakverdeling :De planner houdt rekening met factoren als het gebruik van bronnen en eerlijkheid om de werklast over meerdere CPU's of kernen in systemen met meerdere processors te verdelen.

De planner houdt het systeem voortdurend in de gaten en neemt dynamische planningsbeslissingen op basis van de status van de processen, de beschikbaarheid van resources en prestatiegegevens. Het doel is om een ​​hoge systeemdoorvoer te bereiken (zoveel mogelijk processen uitvoeren), een lage latentie (het minimaliseren van de tijd die nodig is om een ​​proces uit te voeren) en eerlijkheid tussen de processen.

Er kunnen verschillende planners worden geïmplementeerd of gekozen in verschillende UNIX-achtige systemen, en planningsalgoritmen kunnen worden aangepast of aangepast om aan specifieke prestatie- en systeemvereisten te voldoen. Een goede planning is van cruciaal belang voor het bereiken van efficiënt gebruik van hulpbronnen, reactievermogen en algehele systeemprestaties.