Planificación de Hilos

• Planificación Apropiativa:– Un hilo se suspende para dejar paso a otro hilo.

• Planificación No Apropiativa (de Corrutinas):– El hilo realiza invocación al sistema de gestión de hilos.o Ventaja: secciones de código evitan competencia.o Desventaja: no aprovecha sistemas multiprocesador.– Tener cuidado con secciones de código grandes sin llamadas al

sistema (yield()).– No aptos para aplicaciones en tiempo real.

• En general cada dominio de tiempo real tiene su propia planificación de hilos.

Implementación de Hilos

Implementación de Hilos

• Se puede combinar las ventajas de estos dos tipos de implementación.

– Indicar planificaciones de nivel de usuario al núcleo.

Implementación de Hilos

• Una mejora de a la planificación jerárquica es la activación del planificador.– El núcleo debe comunicar de las eventos relevantes en su planificación.

• La activación del Planificador (SA):– Componentes: núcleo ejecutándose en uno o mas procesadores y las

aplicaciones ejecutándose sobre el.– Cada aplicación contiene un planificador.– El núcleo asigna procesadores virtuales a cada proceso, la asignación

depende de las características del proceso.

Implementación de Hilos

NÚ

CLEO

Proceso A

Proceso B

• La activación del Planificador:– Es una llamada del núcleo al proceso para notificarle de un evento.– Se considera como una unidad de tiempo en un procesador virtual.– El planificador de usuario debe asignar sus hilos al SA.– El numero de SA es máximo el numero de procesadores virtuales

asignados al proceso.

Implementación de Hilos

• Los cuatro tipos de notificaciones son:– Procesador Virtual Asignado.– SA bloqueado.– SA desbloqueado.– SA apropiado

• Este esquema es potencialmente eficiente, ya que ningún hilo de nivel de usuario estará en estado de PREPARADO mientras exista un procesador virtual sobre cual ejecutarse.

Implementación de Hilos

Comunicación e Invocación

Primitivas de Sincronización

• La inserción de comunicación de alto nivel en el núcleo tiene mayor eficiencia.– Se usa primitivas de comunicación en grupo.– El ahorro de llamadas al sistema es mayor de esta forma.

• Por ejemplo, si el middleware proporciona RMI sobre sockets el cliente debe realizar dos llamadas al sistema de comunicaciones para cada invocación remota.

• En la practica, el middleware proporciona la mayor parte de los recursos de comunicación de alto nivel.

• Desarrollar este software a nivel de usuario es mas sencillo.– Normalmente el middleware se implementa sobre sockets con acceso

a protocolos de Internet (TCP o UDP).– El uso de sockets proporciona portabilidad e interoperabilidad.

• Aun así se esta desarrollando primitivas de comunicación con menores costes sobre núcleos experimentales.

Implementación de Hilos

Protocolos y Apertura

• Los sistemas operativos deben proporcionar protocolos estándar.

– Deben permitir la intercomunicación middleware sobre diferentes plataformas.

– Algunos núcleos incorporaban sus propios protocolos de red (Amoeba RPC, VMTP y Sprite RPC).

– Otros núcleos dejaban la elección de los mismos de manera abierta (Mach, Chorus). Estos núcleos dejaban esta tarea a un servidor.

• Además, el middleware debe sacar partido de protocolos de bajo nivel.– Tecnologías inalámbricas (infrarrojos, BlueThoot) sin actualizar

aplicaciones.

• Además, el middleware debe sacar partido de protocolos de bajo nivel.

– Los protocolos se organizan en pilas de niveles.– Integración estática de niveles: se incluye un nivel tipo driver de

manera permanente.

– Composición dinámica de protocolos: la pila de protocolos se compone dinámicamente según los requisitos de la aplicación.

– Ejemplo: El uso de un protocolo de solicitud-respuesta de nivel de red inalámbrica para reducir latencias de ida y vuelta.

Protocolos y Apertura

Presentaciones de la Invocación

• Factor critico en el diseño de sistemas distribuidos.• Mientras mas separación de funcionalidad entre espacios de

direcciones , se necesitan mas invocaciones remotas.– Las fracciones de milisegundo son relevantes en los costes de

invocación.– La sobrecarga de software es mayor a la de la red en los tiempos de

invocación (LAN o intranets).– En la invocación remota sobre internet ocurre lo contrario.

• RPC y RMI tienen gran aceptación como mecanismos para el procesamiento cliente-servidor de propósito general.– Se las esta estudiando para aprovechar de mejor manera las redes de

altas prestaciones.– Existe también RPC entre procesos en el mismo computador.

Costes de Invocación

• Cada mecanismo de invocación provoca que ejecute código fuera del objeto que invoca.– Los mecanismos de invocación pueden ser síncronos o asíncronos.

• Cada invocación supone la comunicación de argumentos a este código y la devolución de datos al que invoca.

Costes de Invocación

• Diferentes tipos de invocación.

Invocación Utilizando la Red

• RPC o RMI nulo:

– Sin parámetros, ejecuta procedimiento nulo y no devuelve valores.– NO lleva datos de usuario.– Bajo ciertas condiciones toma un tiempo de decenas de milisegundo.– En contraste, una llamada convencional nulo toma una fracción de us.– Se envía un total de 100 Bytes.– El mayor retardo se atribuye a las tareas del núcleo y el código en

tiempo de ejecución a nivel de usuario.– Estos costes son importantes porque miden la latencia.

• Con un RPC que solicita datos a un servidor:– El retardo es casi proporcional al tamaño de datos solicitados.– También se debe considerar el AB, a mas datos mayor ancho de

banda.

Invocación Utilizando la Red

• Pasos de un RPC o RMI:

– El cliente empaqueta los argumentos de llamada, lo envía y recibe y desempaqueta la respuesta.

– En el servidor, un hilo de trabajo recibe la solicitud entrante e invoca el resguardo del servidor.

– El resguardo del servidor desempaqueta el mensaje, invoca el procedimiento, empaqueta y envía la repuesta.

Invocación Utilizando la Red

• Componentes significativos en el retardo de invocación remota:– Empaquetamiento.– Copia de datos:

• En la frontera usuario y núcleo.• En cada nivel de protocolo.• Entre el interfaz de red y los buffers del núcleo.

– Inicialización de paquetes.– Planificación de hilos y conmutación de contexto.– Espera por reconocimientos.

• Un diseño cuidadoso del sistema operativo puede ayudar a reducir algunos costes.

Invocación Utilizando la Red

Compartición de Memoria

• Regiones Compartidas:– Comunicación rápida entre un proceso usuario y núcleo o entre

procesos de usuario.– Los datos se comunican mediante lectura y escritura en esta región.– Los datos no son copiados hacia o desde las direcciones del núcleo.– Aunque se puede necesitar llamadas al sistema e interrupciones

software para la sincronización.– Se justifica si se la usa lo suficiente (minimizar al coste de inicio).

• Aun con regiones compartidas el núcleo debe copiar los datos del búfer a las interfaces de red– U-Net permite al código de usuario acceder directamente a la interfaz

de red propia.

Elección del Protocolo

• Uso de TCP para las interacciones solicitud-respuesta.– Su retardo no necesariamente es peor que UDP.– Se debe ser cuidadoso porque no fue diseñado para este propósito.– El almacenamiento en TCP puede impedir la obtención de buenas

prestaciones, además de las sobrecargas por conexión.– Se debe enviar el numero suficiente de mensajes por la misma

conexión para hacer despreciable esa sobrecarga.

• TCP con HTTP:– Las sobrecargas son evidentes en invocaciones web, porque HTTP 1.0

hace una conexión diferente en cada invocación.– El arranque lento de TCP envía al inicio una ventana pequeña de datos

para detectar congestionamiento.

• TCP con HTTP:– HTTP 1.1 usa las conexiones persistentes, las cuales permanecen luego

de varias invocaciones.– El coste inicial se amortiza si las invocaciones son al mismo servidor .

• Almacenamiento por defecto del Sistema Operativo:– Desactivarlo afectaría negativamente en el retardo de invocación.– El búfer debe estar lleno para enviar los mensajes juntos y no en

paquetes separados.– Se reduce la latencia introducida por cada paquete.– Se usa un temporizador para saber cuando enviar los datos.

Elección del Protocolo