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システムインタフェース

スケジューラの概要

プロセスは、生成されると 1 つの軽量プロセス (LWP) を割り当てられます。(マルチスレッド化されているプロセスは、さらに多くの LWP を割り当てられることがあります。) LWP は、UNIX システムのスケジューラが実際にスケジューリングするオブジェクトです。スケジューラは、プロセスが実行する時期を決定し、構成パラメタ、プロセスの特性、およびユーザ要求に基づいてプロセス優先順位を維持管理します。スケジューラは、これらの優先順位を使用してプロセスを実行します。

デフォルトでは、タイムシェアリング方式を使用します。この方式は、プロセスの優先順位を動的に調整して、対話型プロセスの応答時間と CPU 時間を多く使用するプロセスのスループットとを調整します。

SunOS 5.0 から 5.8 のスケジューラでは、実時間スケジューリング方式も使用できます。実時間スケジューリング方式では、ユーザがプロセスごとに優先順位を固定できます。最も優先順位の高い実時間ユーザプロセスは、システムプロセスが実行できる場合でも、そのプロセスが実行可能なときはいつでも CPU を利用できます。

実時間プロセスがシステムからの応答時間を保証されるように、プログラムを作成できます。詳細は、第 8 章「実時間プログラミングと管理」を参照してください。

実時間スケジューリングによるプロセススケジューリングの制御は、必要とされることはほとんどなく、それが解決するよりも多くの問題を引き起こすこともあります。しかし、プログラムの要件に厳しいタイミングの制約が含まれるときは、実時間プロセスがそれらの制約を満たす唯一の方法となる場合があります。

注 -

実時間プロセスを不用意に使用すると、タイムシェアリングプロセスの性能が極めて悪くなることがあります。

スケジューラ管理を変更すると、スケジューラの特性に影響を与える可能性があるため、プログラマもスケジューラ管理について多少理解しておく必要があります。スケジューラ管理に関連するマニュアルページは次のとおりです。

図 3-1 に SunOS 5.0 から 5.8 のスケジューラの働きを示します。

図 3-1 SunOS 5.0 から 5.8 プロセスのスケジューラ

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作成されたプロセスは、スケジューリングクラスやそのクラス内の優先順位を含むスケジューリングパラメタを継承します。プロセスは、ユーザ要求によってだけクラスを変更します。システムは、ユーザの要求とそのプロセスのスケジューリングクラスに対応する方針に基づいて、プロセスの優先順位を管理します。

デフォルトの設定では、初期化プロセスはタイムシェアリングクラスに属します。そのため、すべてのユーザログインシェルは、タイムシェアリングプロセスとして開始します。

スケジューラは、クラス固有優先順位をグローバル優先順位に変換します。プロセスのグローバル優先順位は、そのプロセスの実行時期を決定します。つまり、スケジューラは常に、グローバル優先順位が最も高い実行可能なプロセスを実行します。優先順位の数値が大きいプロセスが先に実行されます。スケジューラがプロセスを CPU に割り当てると、プロセスは休眠するか、そのタイムスライスを使い切るか、または優先順位がさらに高いプロセスによって横取りされるまで実行されます。優先順位が同じプロセスは、ラウンドロビンで実行されます。

実時間プロセスは、どのカーネルプロセスよりも優先順位が高く、カーネルプロセスは、どのタイムシェアリングプロセスよりも優先順位が高くなっています。

注 -

実行可能な実時間プロセスがある限り、カーネルプロセスやタイムシェアリングプロセスは実行されません。

管理者は構成テーブルでデフォルトのタイムスライスを指定しますが、ユーザは実時間プロセスにプロセスごとのタイムスライスを割り当てることができます。

プロセスのグローバル優先順位は、ps(1) コマンドの -c1 オプションで表示できます。クラス固有の優先順位についての設定内容は、priocntl(1) コマンドと dispadmin(1M) コマンドで表示できます。

以降の節では、3 つのデフォルトクラスのスケジューリング方式について説明します。

タイムシェアリングクラス

タイムシェアリング方式の目的は、対話型プロセスには良い応答性能、CPU 時間を多く使用するプロセスには良いスループットを提供することです。スケジューラは、切り替え自体に時間がかかりすぎない頻度で CPU の割り当てを切り替え、応答性能を良くします。タイムスライスは通常、数百ミリ秒です。

タイムシェアリング方式は、優先順位が動的に変更され、割り当てられるタイムスライスの長さは異なります。スケジューラは、CPU をほんのわずかだけ使用して休眠しているプロセスの優先順位を上げます (プロセスは、端末からの読み取りやディスク読み取りなどの入出力操作を開始すると休眠します) 。頻繁に休眠するのは、編集や簡単なシェルコマンドの実行など、対話型タスクの特性です。一方、休眠しないで CPU を長時間使用しているプロセスの優先順位は下げられます。

デフォルトのタイムシェアリング方式では、優先順位が低いプロセスに長いタイムスライスが与えられます。優先順位が低いプロセスは、CPU を長時間使用する傾向があるからです。他のプロセスが CPU を先に取得しても、優先順位の低いプロセスが CPU を取得すれば長時間使用できます。ただし、タイムスライス中に優先順位が高いプロセスが実行可能になると、そのプロセスが CPU を横取りします。

グローバルプロセス優先順位とユーザ指定優先順位は、昇順になります。つまり、優先順位が低い数値のプロセスが最初に実行されます。ユーザ優先順位は、設定されている値の、負の最大値から正の最大値までの値になります。プロセスはユーザ優先順位を継承します。ユーザ優先順位のデフォルト初期値は 0 (ゼロ) です。

「ユーザ優先順位限界」は、設定されているユーザ優先順位の最大値です。ユーザ優先は、この限界値以下の任意の値に設定できます。適当なアクセス権を持っていると、ユーザ優先順位限界を上げることができます。ユーザ優先順位限界のデフォルト値は 0 (ゼロ) です。

プロセスのユーザ優先順位を下げて、CPU の使用率を減少させたり、適当なアクセス権を持っている場合は、ユーザ優先順位を上げてサービスを受けやすくしたりできます。ユーザ優先順位はユーザ優先順位限界より大きく設定できないので、この値がどちらもデフォルト値の 0 になっている場合は、ユーザ優先順位を上げる前にユーザ優先順位限界を上げなければなりません。

管理者は、グローバルなタイムシェアリング優先順位とは独立にユーザ優先順位の最大値を設定します。たとえば、デフォルトの設定では、ユーザは -20 から +20 までの範囲だけにユーザ優先順位を設定できますが、60 種類のタイムシェアリングのグローバル優先順位が設定できます。

スケジューラは、タイムシェアリングのパラメタテーブル ts_dptbl(4) 内の設定可能なパラメタを使用して、タイムシェアリングプロセスを管理します。このテーブルには、タイムシェアリングクラスに固有の情報が収められています。

システムクラス

システムクラスでは、固定優先順位方式を使用して、サーバなどのカーネルプロセスや、ページングデーモンなどのハウスキーピングプロセスを実行します。システムクラスは、カーネルが使用するために予約されており、ユーザはシステムクラスに対してプロセスの追加や削除はできません。システムクラスのプロセスの優先順位は、以上のようなプロセスのカーネルコードで設定されていて、いったん設定されるとシステムプロセスの優先順位は変わりません (カーネルモードで実行中のユーザプロセスは、システムクラスにはありません)。

実時間クラス

実時間クラスでは、固定優先順位スケジューリング方式を使用しており、クリティカルなプロセスがあらかじめ設定された順序で実行されます。実時間優先順位は、ユーザが変更を要求しない限り変更されません。特権ユーザは、priocntl(1) コマンドまたは priocntl(2) 関数を使用して、実時間優先順位を割り当てることができます。

スケジューラは、実時間パラメタテーブル rt_dptbl(4) 内の設定可能なパラメタを使用して、実時間プロセスを管理します。このテーブルには、実時間クラスに固有の情報が収められています。