En el ámbito de la informática, la planificación (o scheduling) es la acción de asignar recursos del sistema para ejecutar tareas específicas. Estos recursos pueden variar desde procesadores y enlaces de red hasta tarjetas de expansión, mientras que las tareas pueden ser hilos, procesos o flujos de datos.
Esta actividad es coordinada por un mecanismo conocido como planificador (scheduler), cuyo objetivo principal es optimizar el uso de los recursos informáticos, permitiendo que múltiples usuarios compartan el sistema de manera efectiva y logrando una calidad de servicio adecuada. La planificación es fundamental para la computación moderna, ya que permite la multitarea incluso en sistemas con una sola unidad central de procesamiento (CPU).
Objetivos de la Planificación
Un planificador puede perseguir uno o varios de los siguientes objetivos, aunque a menudo estos entran en conflicto entre sí:
- Maximizar el rendimiento (throughput): Aumentar la cantidad total de trabajo completado por unidad de tiempo.
- Minimizar el tiempo de espera: Reducir el tiempo desde que una tarea está lista hasta que comienza su ejecución.
- Minimizar la latencia o tiempo de respuesta: Reducir el tiempo desde que la tarea está lista hasta que finaliza (en procesos por lotes) o hasta que el sistema entrega la primera respuesta al usuario (en actividades interactivas).
- Maximizar la equidad (fairness): Asegurar que cada proceso reciba un tiempo de CPU equitativo o apropiado según su prioridad y carga de trabajo.
En entornos de tiempo real, como la robótica o el control industrial, el planificador debe garantizar que los procesos cumplan con sus plazos límite (deadlines), lo cual es crítico para mantener la estabilidad del sistema.
Tipos de Planificadores del Sistema Operativo
El planificador es un módulo del sistema operativo que selecciona los siguientes trabajos para ser admitidos en el sistema y el siguiente proceso para ejecutarse. Generalmente, se distinguen tres tipos según la frecuencia de sus decisiones:
Planificador a Largo Plazo (Admission Scheduler)
El planificador a largo plazo decide qué procesos serán admitidos en la cola de listos en la memoria principal. Controla el grado de multiprogramación y busca un equilibrio entre procesos I/O-bound (aquellos que pasan más tiempo realizando operaciones de entrada/salida) y procesos CPU-bound (aquellos que pasan la mayor parte del tiempo realizando cálculos). Un equilibrio adecuado evita que el sistema se desbalancee y que los recursos queden infrautilizados.
Planificador a Medio Plazo
El planificador a medio plazo se encarga de remover temporalmente procesos de la memoria principal y trasladarlos a la memoria secundaria (disco duro), un proceso conocido como intercambio (swapping). Esto se hace para liberar memoria principal para otros procesos, moviendo de vuelta el proceso cuando hay más memoria disponible o cuando el proceso ya no está bloqueado.
Planificador a Corto Plazo (CPU Scheduler)
El planificador a corto plazo decide qué proceso de la cola de listos se ejecutará a continuación en la CPU. Dependiendo de su capacidad, puede ser de dos tipos:
- Planificador Preemptivo: Tiene la capacidad de pausar un proceso en ejecución para iniciar uno nuevo o mover el actual al final de la cola.
- Planificador Cooperativo: No puede pausar un proceso en ejecución; debe esperar a que el proceso termine o ceda voluntariamente el control.
