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Un planificateur de processus est un élément crucial du noyau d'un système d'exploitation. Son travail consiste à gérer l'exécution des processus, en décidant quel processus utilisera le CPU à un moment donné. Ceci est essentiel car les ordinateurs modernes ont souvent de nombreux processus exécutés simultanément, mais un seul processus peut réellement exécuter des instructions sur le processeur à un moment donné (sur un seul cœur).
Les principales responsabilités du planificateur comprennent :
* Sélection d'un processus à exécuter : À partir de l'ensemble des processus prêts à être exécutés (soit en attente dans la file d'attente prête, soit nouvellement arrivés), le planificateur choisit le processus « suivant » auquel allouer du temps CPU. L'algorithme utilisé pour effectuer cette sélection est un aspect clé de la conception du planificateur.
* Basculement entre les processus (changement de contexte) : Lorsque le planificateur décide de passer à un autre processus, il enregistre l'état du processus en cours (registres, pointeurs mémoire, etc.) et charge l'état du processus sélectionné. Cela permet aux processus de reprendre leur exécution de manière transparente là où ils s'étaient arrêtés.
* Gérer les priorités des processus : De nombreux planificateurs attribuent des priorités aux processus, privilégiant les tâches plus importantes ou urgentes. Les processus hautement prioritaires peuvent nécessiter plus de temps CPU que les processus faiblement prioritaires.
* Faire respecter l'équité (parfois) : Bien qu'il soit nécessaire de donner la priorité à certaines tâches, un bon planificateur s'efforce de répartir équitablement le temps CPU entre tous les processus afin d'éviter la famine (une situation dans laquelle un processus ne s'exécute jamais).
* Gestion des opérations d'E/S : Lorsqu'un processus lance une opération d'E/S (comme la lecture à partir d'un disque), il peut être bloqué. Le planificateur peut alors passer à un autre processus, améliorant ainsi la réactivité du système.
Types d'algorithmes de planification :
L'algorithme spécifique utilisé par un ordonnanceur de processus influence fortement ses performances et ses caractéristiques. Différents algorithmes proposent divers compromis, tels que :
* Premier arrivé, premier servi (FCFS) : Simple mais peut entraîner de longs délais d'attente pour des processus plus courts.
* Le travail le plus court en premier (SJF) : Minimise le temps d’attente moyen mais nécessite de connaître à l’avance le temps d’exécution de chaque processus.
* Planification prioritaire : Priorise les processus en fonction de leur importance. Peut conduire à la privation de processus peu prioritaires.
* Tournoi à la ronde : Chaque processus obtient une petite tranche de temps (quantique) de temps CPU avant d'être préempté.
* Planification de files d'attente à plusieurs niveaux : Les processus sont classés en files d'attente avec différentes priorités et algorithmes de planification.
* Planification de la file d'attente de commentaires à plusieurs niveaux : Les processus peuvent migrer entre les files d'attente en fonction de leur comportement (par exemple, lié aux E/S ou lié au CPU).
En résumé, le planificateur de processus est un composant fondamental du système d'exploitation, chargé d'allouer efficacement les ressources CPU entre les processus concurrents et de maximiser le débit et la réactivité du système. Le choix de l’algorithme de planification a un impact significatif sur les performances globales et l’équité du système.
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