Planificación de procesos

La planificación de procesos (scheduling) es la forma en que el sistema operativo decide qué proceso o hilo usará la CPU en un momento dado. 👉 Esto es necesario porque normalmente hay más procesos listos para ejecutarse que procesadores disponibles.

1. Objetivos de la planificación #

Aprovechamiento de CPU: que el procesador esté ocupado el mayor tiempo posible.
Equidad: repartir los recursos entre los procesos.
Tiempo de respuesta rápido: especialmente en sistemas interactivos.
Productividad: completar el mayor número de procesos en el menor tiempo.
Cumplir prioridades: algunos procesos son más importantes que otros.

2. Tipos de planificación #

Planificación a largo plazo
- Decide qué procesos entran en el sistema desde la cola de trabajos.
- Controla la carga global del sistema.
Planificación a medio plazo
- Suspende o reactiva procesos para equilibrar el uso de recursos.
- Ejemplo: enviar un proceso al disco (swap) para liberar RAM.
Planificación a corto plazo (CPU scheduling)
- Decide qué proceso en estado “Listo” usará la CPU en ese momento.
- Es la más importante para el rendimiento y la multitarea.

3. Algoritmos de planificación (CPU scheduling) #

FIFO (First In, First Out) / FCFS
- El primero en llegar es el primero en ejecutarse.
- Justo pero puede causar efecto convoy (un proceso largo retrasa a los cortos).
SJF (Shortest Job First)
- Se ejecuta primero el proceso más corto.
- Eficiente, pero difícil saber de antemano la duración real.
Round Robin (RR)
- Cada proceso recibe un tiempo fijo (quantum).
- Si no termina, vuelve al final de la cola.
- Muy usado en sistemas de tiempo compartido.
Por prioridades
- Cada proceso tiene un nivel de prioridad.
- Los de mayor prioridad se ejecutan antes.
- Problema: inanición de procesos de baja prioridad.
Multinivel
- Se combinan colas con diferentes algoritmos según el tipo de proceso.
- Ejemplo: procesos interactivos en Round Robin, procesos largos en FCFS.

4. Ejemplo práctico #

Supongamos que hay tres procesos listos:

P1 → necesita 10 ms
P2 → necesita 4 ms
P3 → necesita 2 ms
Con FIFO → P1 se ejecuta completo, luego P2, luego P3 → los cortos esperan demasiado.
Con SJF → P3 → P2 → P1 → mejor tiempo de espera promedio.
Con Round Robin (quantum = 2 ms) → P1 corre 2 ms, luego P2, luego P3, y así sucesivamente → más justo para usuarios interactivos.

Resumen del tema

Conceptos clave #

Niveles de Planificación:
- Largo plazo: admisión de trabajos al sistema (degree of multiprogramming).
- Medio plazo: control de swapping y suspensión de procesos en memoria secundaria.
- Corto plazo (CPU Scheduler): selección del siguiente proceso en estado Listo para asignarle la CPU.
Métricas de Rendimiento: utilización de CPU, rendimiento (throughput), tiempo de retorno (turnaround time), tiempo de espera (waiting time) y tiempo de respuesta (response time).
Algoritmos Clásicos de Planificación:
- FCFS / FIFO: simple, sin expulsión, vulnerable al efecto convoy.
- SJF (Shortest Job First): óptimo en tiempo medio de espera, pero susceptible a inanición (starvation).
- Round Robin (RR): preventivo por turnos de quantum para sistemas interactivos.
- Colas Multinivel con Retroalimentación (MLFQ): ajuste dinámico de prioridades según el comportamiento del proceso (CPU-bound vs I/O-bound).

Qué debes recordar #

El planificador de CPU equilibra equidad, rendimiento y tiempo de respuesta mediante algoritmos preventivos (Round Robin, MLFQ) o no preventivos (FCFS, SJF).

1. Objetivos de la planificación #

Aprovechamiento de CPU: que el procesador esté ocupado el mayor tiempo posible.

Equidad: repartir los recursos entre los procesos.

Tiempo de respuesta rápido: especialmente en sistemas interactivos.

Productividad: completar el mayor número de procesos en el menor tiempo.

Cumplir prioridades: algunos procesos son más importantes que otros.

2. Tipos de planificación #

Planificación a largo plazo

Decide qué procesos entran en el sistema desde la cola de trabajos.
Controla la carga global del sistema.

Planificación a medio plazo

Suspende o reactiva procesos para equilibrar el uso de recursos.
Ejemplo: enviar un proceso al disco (swap) para liberar RAM.

Planificación a corto plazo (CPU scheduling)

Decide qué proceso en estado “Listo” usará la CPU en ese momento.
Es la más importante para el rendimiento y la multitarea.

3. Algoritmos de planificación (CPU scheduling) #

FIFO (First In, First Out) / FCFS

El primero en llegar es el primero en ejecutarse.
Justo pero puede causar efecto convoy (un proceso largo retrasa a los cortos).

SJF (Shortest Job First)

Se ejecuta primero el proceso más corto.
Eficiente, pero difícil saber de antemano la duración real.

Round Robin (RR)

Cada proceso recibe un tiempo fijo (quantum).
Si no termina, vuelve al final de la cola.
Muy usado en sistemas de tiempo compartido.

Por prioridades

Cada proceso tiene un nivel de prioridad.
Los de mayor prioridad se ejecutan antes.
Problema: inanición de procesos de baja prioridad.

Multinivel

Se combinan colas con diferentes algoritmos según el tipo de proceso.
Ejemplo: procesos interactivos en Round Robin, procesos largos en FCFS.

4. Ejemplo práctico #

Supongamos que hay tres procesos listos:

P1 → necesita 10 ms

P2 → necesita 4 ms

P3 → necesita 2 ms

Con FIFO → P1 se ejecuta completo, luego P2, luego P3 → los cortos esperan demasiado.

Con SJF → P3 → P2 → P1 → mejor tiempo de espera promedio.

Con Round Robin (quantum = 2 ms) → P1 corre 2 ms, luego P2, luego P3, y así sucesivamente → más justo para usuarios interactivos.

Resumen del tema

Conceptos clave #

Niveles de Planificación:
- Largo plazo: admisión de trabajos al sistema (degree of multiprogramming).
- Medio plazo: control de swapping y suspensión de procesos en memoria secundaria.
- Corto plazo (CPU Scheduler): selección del siguiente proceso en estado Listo para asignarle la CPU.
Métricas de Rendimiento: utilización de CPU, rendimiento (throughput), tiempo de retorno (turnaround time), tiempo de espera (waiting time) y tiempo de respuesta (response time).
Algoritmos Clásicos de Planificación:
- FCFS / FIFO: simple, sin expulsión, vulnerable al efecto convoy.
- SJF (Shortest Job First): óptimo en tiempo medio de espera, pero susceptible a inanición (starvation).
- Round Robin (RR): preventivo por turnos de quantum para sistemas interactivos.
- Colas Multinivel con Retroalimentación (MLFQ): ajuste dinámico de prioridades según el comportamiento del proceso (CPU-bound vs I/O-bound).

Qué debes recordar #

El planificador de CPU equilibra equidad, rendimiento y tiempo de respuesta mediante algoritmos preventivos (Round Robin, MLFQ) o no preventivos (FCFS, SJF).