PDF de programación - Planificación de tareas en Ada

ditdit

UPM

Planificación de tareas en

Ada

Juan Antonio de la Puente

DIT/UPM

Características generales

 Modelo básico

– planificación con prioridades dinámicas

» también EDF

– políticas de despacho para tareas con la misma prioridad

» FIFO, RR

– políticas de acceso a objetos protegidos

» ICPP / SRP

 Perfil de Ravenscar

– FPPS + ICPP
– modelo de tareas estático, ejecución previsible
– se puede analizar el comportamiento temporal

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Prioridades

 En el anexo de tiempo real se define un modelo de

planificación con prioridades y desalojo

 La prioridad de una tarea es de un subtipo definido en el

paquete System

subtype Any_Priority is Integer range intervalo;
subtype Priority is Any_Priority
range Any_Priority’First .. valor;
subtype Interrupt_Priority is Any_Priority
range Priority’Last + 1 .. Any_Priority’Last;

 Los valores mayores denotan prioridades más altas
 Debe haber al menos 30 valores de Priority

y 1 de Interrupt_Priority

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Prioridad básica

 La prioridad básica de una tarea es la prioridad con la que

se ejecuta inicialmente, si no se dice otra cosa

 Se especifica con un pragma Priority

task Controller is
pragma Priority (10);
end Controller;

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task type Sensor (Task_Priority : System.Priority) is
pragma Priority (Task_Priority);
end Sensor;

 La prioridad básica de una tarea se puede cambiar con

Ada.Dynamic_Priorities.Set_Priority

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Prioridad activa

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 Una tarea puede heredar una prioridad más alta que su

prioridad básica
– durante la activación hereda la prioridad del padre
– durante la ejecución de una operación protegida hereda el techo de

prioridad del objeto protegido

– durante la ejecución de una cita la tarea llamada hereda la prioridad

de la que llama

 La prioridad activa de una tarea es el máximo de su

prioridad básica y cualquier prioridad heredada
– esta es la prioridad que se usa para planificar el uso del procesador

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Modelo de planificación

 Hay una cola de tareas listas

(ready queue) para cada nivel de
prioridad
– es un modelo, no tiene por qué

realizarse exactamente así

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 Cuando el procesador está libre se

despacha la primera tarea de la
cola de mayor prioridad que no
esté vacía

 Cuando se llega a un punto de
despacho la tarea que está en
ejecución se vuelve a poner en la
cola correspondiente a su prioridad
activa
– por ejemplo, si la tarea se

suspende

other

dispatching

events

running

suspend

ready

…

…

resume

suspended

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Políticas de planificación

 Definen cómo se hace la planificación en detalle

– cuáles son los puntos de despacho
– cómo se gestionan las colas

 El pragma

pragma Task_Dispatching_Policy (policy)

define la política de planificación para todo el sistema
– debe ser una de las siguientes

» FIFO_Within_Priorities
» Non_Preemptive_FIFO_Within_Priorities
» Round_Robin_Within_Priorities
» EDF_Across_Priorities

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Planificación con desalojo

 FIFO_within_priorities es una política de planificación con

prioridades fijas y desalojo (FPPS)

 Puntos de despacho

– reanudación de una tarea suspendida

» la tarea reanudada se pone al final de la cola correspondiente a su

prioridad activa

– ejecución de un delay que no da lugar a un retardo

» la tarea en ejecución se pone al final de la cola correspondiente a su

prioridad activa

– activación de una tarea con mayor prioridad

» la tarea en ejecución es desalojada y se pone al principio de la cola

correspondiente a su prioridad activa

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Planificación sin desalojo

 Non_Preemptive_FIFO_within_priorities es una política de

planificación con prioridades fijas y sin desalojo (FPNS)

 Puntos de despacho

– reanudación de una tarea suspendida

» la tarea reanudada se pone al final de la cola correspondiente a su

prioridad activa

– ejecución de un delay que no da lugar a un retardo

» la tarea en ejecución se pone al final de la cola correspondiente a su

prioridad activa

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Turno circular

 Round_Robin_Within_Priorities es una política de

planificación en la que se efectúa un turno circular (RR)
entre las tareas de la misma prioridad
 Como FIFO_within_priorities, excepto:

– cuando una tarea se pone al final de una cola se le asigna un
presupuesto de tiempo de ejecución igual a un cierto cuanto
» por ejemplo, cuando se reanuda después de estar suspendida

– cuando la tarea se ejecuta, su presupuesto disminuye según el

tiempo de ejecución que consume

– cuando una tarea se pone al principio de una cola mantiene el

presupuesto que le queda

» por ejemplo, cuando se la desaloja

– cuando una tarea ha consumido todo su presupuesto se pone al

final de la cola correspondiente a su nivel de prioridad (y se
despacha otra tarea)

» excepto si está en una operación protegida

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Ada.Dispatching.Round_Robin

with System;
with Ada.Real_Time;

package Ada.Dispatching.Round_Robin is

Default_Quantum : constant Ada.Real_Time.Time_Span
:= implementation-defined;

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procedure Set_Quantum (Pri : in System.Priority;
Quantum : in Ada.Real_Time.Time_Span);
procedure Set_Quantum (Low, High : in System.Priority;
Quantum : in Ada.Real_Time.Time_Span);
function Actual_Quantum (Pri : System.Priority)

return Ada.Real_Time.Time_Span;

function Is_Round_Robin (Pri : System.Priority) return Boolean;

end Ada.Dispatching.Round_Robin;

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Primero el más urgente

 EDF_Across_Priorities es una política de planificación

basada en plazos

 El plazo de respuesta de una tarea se especifica con

pragma Relative_Deadline (plazo)

El plazo es una expresión de tipo Ada.Real_Time.Time_Span

 Cada tarea tiene una prioridad y un plazo relativo

– cuando está activa tiene, además, un plazo absoluto

 Se despacha primero la tarea cuyo plazo absoluto es

menor, independientemente de su prioridad

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Ada.Dispatching.EDF

with Ada.Real_Time;
with Ada.Task_Identification;

package Ada.Dispatching.EDF is

subtype Deadline is Ada.Real_Time.Time;
Default_Deadline : constant Deadline := Ada.Real_Time.Time_Last;

procedure Set_Deadline (
D : in Deadline;

T : in Ada.Task_Identification.Task_Id
:= Ada.Task_Identification.Current_Task);

procedure Delay_Until_And_Set_Deadline (

Delay_Until_Time : in Ada.Real_Time.Time;
Deadline_Offset : in Ada.Real_Time.Time_Span);

function Get_Deadline (

T : in Ada.Task_Identification.Task_Id :=
Ada.Task_Identification.Current_Task)
return Deadline;

end Ada.Dispatching.EDF;

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Ejemplo (1)

-- gnat.adc:
-- pragma Task_Dispatching_Policy (EDF_Across_Priorities);

with Ada.Real_Time;

package Deadline_Driven is
use Ada.Real_Time;

Deadline : constant Time_Span := Milliseconds (4);

task Periodic is
pragma Relative_Deadline (Deadline);
end Periodic;

end Deadline_Driven;

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Ejemplo (2)

with Ada.Real_Time;
with Ada.Dispatching.EDF;

package body Deadline_Driven is
use Ada.Real_Time, Ada.Dispatching.EDF;

task body Periodic is
Period : constant Time_Span := Milliseconds (20);
Next : Time := Clock;
begin
loop
Delay_Until_And_Set_Deadline (Next, Deadline);
-- actividad periódica
Next := Next + Period;
end loop;
end Periodic;

end Deadline_Driven;

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Techo de prioridad

 La prioridad activa de las tareas que ejecutan operaciones

protegidas depende de la política de planificación y de la
política de acceso a los objetos protegidos

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 La política de acceso con techos de prioridad (ceiling

locking) está definida para todas las políticas de
planificación predefinidas
– con FIFO_Within_Priorities equivale al protocolo del techo de

prioridad inmediato

– con EDF_Across_Priorities equivale al protocolo SRP (stack

resource protocol)

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Prioridad techo

 Para usar techos de prioridad hay que poner un pragma

de configuración

pragma Locking_Policy (Ceiling_Locking);

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– afecta a todo el programa (con GNAT se pone en gnat.adc)

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 El techo de prioridad de un objeto o un tipo protegido se

especif