CPU Scheduling (CHAPTER 5) / CPU নির্ধারণ

CPU নির্ধারণ

CPU Scheduling (CPU নির্ধারণ) হল অপারেটিং সিস্টেমের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ, যা বিভিন্ন প্রসেসের মধ্যে CPU সময় ভাগ করে দেয়। এর মূল উদ্দেশ্য হল CPU এর প্রয়োজনীয়তা এবং ব্যবহারের দক্ষতা বাড়ানো। CPU Scheduling এর মাধ্যমে একটি অপারেটিং সিস্টেম নিশ্চিত করে যে সব প্রসেস যথাযথভাবে কার্যকরী হয় এবং CPU ব্যবহার সর্বাধিক হয়।

CPU Scheduling এর প্রকারভেদ

CPU Scheduling কে প্রধানত দুটি ভাগে ভাগ করা হয়:

1.   ব্লকিং প্রসেস (Blocking Processes): এই প্রসেসগুলি তখন কাজ করে যখন CPU একটি I/O অপারেশন সম্পন্ন করছে। এই সময় CPU অন্য প্রসেসকে কার্যকরী করে।

2.   নন-ব্লকিং প্রসেস (Non-blocking Processes): এই প্রসেসগুলি CPU তে কার্যকরী হয় এবং সাধারণত তাদের কার্যক্রম সম্পন্ন করার জন্য অপেক্ষা করতে হয় না।

CPU Scheduling অ্যালগরিদম

CPU Scheduling এর জন্য বিভিন্ন অ্যালগরিদম ব্যবহৃত হয়, যার মধ্যে কয়েকটি হল:

1.   First-Come, First-Served (FCFS): এই পদ্ধতিতে প্রথমে যে প্রসেস আসে, সেটিই প্রথমে CPU তে কার্যকরী হয়। এটি সহজ, কিন্তু অপেক্ষার সময় বেশি হয়।

2.   Shortest Job First (SJF): এই পদ্ধতিতে সবচেয়ে ছোট কাজ আগে কার্যকরী হয়। এটি অপেক্ষার সময় কমাতে সাহায্য করে।

3.   Round Robin (RR): এই পদ্ধতিতে প্রতিটি প্রসেসকে নির্দিষ্ট সময় (time quantum) দেওয়া হয়। যদি একটি প্রসেস সময় শেষ করে না, তাহলে সেটিকে CPU থেকে বের করে অন্য প্রসেসকে CPU দেওয়া হয়।

4.   Priority Scheduling: এই পদ্ধতিতে প্রতিটি প্রসেসকে একটি অগ্রাধিকার (priority) দেওয়া হয় এবং সর্বোচ্চ অগ্রাধিকারযুক্ত প্রসেস আগে CPU তে কার্যকরী হয়।

CPU Scheduling এর গুরুত্ব

CPU Scheduling এর মাধ্যমে একটি অপারেটিং সিস্টেম নিম্নলিখিত সুবিধা পায়:

• দক্ষতা: CPU ব্যবহারের উচ্চ দক্ষতা অর্জন হয়।
• প্রতিক্রিয়া সময়: ইউজারদের জন্য অপেক্ষার সময় কমে যায়।
• নিশ্চিতকরণ: প্রসেসগুলোর জন্য সম্পদের সঠিক ব্যবহার নিশ্চিত করা হয়।

CPU Scheduling অপারেটিং সিস্টেমের একটি মৌলিক উপাদান যা CPU এর কার্যকর ব্যবহার নিশ্চিত করে। বিভিন্ন অ্যালগরিদমের মাধ্যমে এটি প্রসেসগুলির কার্যক্রমকে সঠিকভাবে পরিচালনা করে, যা সিস্টেমের কর্মক্ষমতা বাড়ায়। CPU Scheduling এর সঠিক ব্যবহার এবং নির্বাচন একটি কার্যকর অপারেটিং সিস্টেম তৈরি করতে সহায়ক।

অপারেটিং সিস্টেমে সময় নির্ধারণের জন্য কিছু নির্দিষ্ট মানদণ্ড রয়েছে যা কার্যকরভাবে কাজগুলি পরিচালনা ও সময়সীমা নিশ্চিত করতে সাহায্য করে। এই নোটে এই মানদণ্ডগুলির বিস্তারিত আলোচনা করা হবে:

সময় নির্ধারণের মানদণ্ড

১. সম্পদ ব্যবহার: সময় নির্ধারণের একটি গুরুত্বপূর্ণ মানদণ্ড হল সিস্টেমের সম্পদের সর্বোত্তম ব্যবহার নিশ্চিত করা। এই মানদণ্ড অনুসারে, কাজগুলিকে এমনভাবে সময় নির্ধারণ করা উচিত যাতে সিস্টেমের সম্পদ যেমন CPU, মেমরি এবং ইনপুট/আউটপুট ডিভাইসগুলি সর্বদা কার্যকরী থাকে।

২. প্রতিক্রিয়া সময়: সময় নির্ধারণের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ মানদণ্ড হল প্রতিক্রিয়া সময়। এটি ব্যবহারকারীর জন্য প্রতিটি কাজের জন্য সিস্টেমের প্রতিক্রিয়া দেওয়ার সময়। অধিকাংশ ইন্টারেক্টিভ সিস্টেমে, কম প্রতিক্রিয়া সময় নিশ্চিত করা হয় যাতে ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতা উন্নত হয়।

৩. অগ্রাধিকার: বিভিন্ন কাজের মধ্যে অগ্রাধিকার নির্ধারণ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। কিছু কাজ জরুরি হতে পারে এবং তৎক্ষণাৎ সম্পাদন করা প্রয়োজন, যেমন সিস্টেমের নিরাপত্তা সম্পর্কিত কাজগুলি। সময় নির্ধারণের সময় এই অগ্রাধিকারের ওপর ভিত্তি করে কাজগুলি পরিচালনা করা হয়।

৪. বাণিজ্যিক সার্ভিসের গুণমান: বিভিন্ন ব্যবসায়িক পরিষেবার জন্য নির্দিষ্ট গুণমানের মানদণ্ড রয়েছে। যেমন, একটি সেবা প্রদানকারী সংস্থার কাছে যদি গ্রাহকদের প্রতিক্রিয়া সময় দ্রুত এবং সঠিকভাবে হয় তবে এটি তাদের ব্যবসার জন্য ভালো।

৫. প্রক্রিয়া প্রতিক্রিয়া: প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া এবং একে অপরের উপর নির্ভরতা থাকা সময়ে, সময় নির্ধারণের সময় এই বিষয়টিকে বিবেচনায় নেওয়া উচিত। কিছু কাজ অন্য কাজের আগে সম্পন্ন হতে হবে, যা সময় নির্ধারণের সময় গুরুত্ব পায়।

৬. বিবিধতা: সময় নির্ধারণের সময় বিবিধতা অর্থাৎ একাধিক কাজ একই সময়ে কার্যকরভাবে পরিচালনা করা উচিত। এটি নিশ্চিত করে যে একটি কাজের জন্য সময় ব্যয় করার সময় অন্য কাজগুলি ক্ষতিগ্রস্ত না হয়।

৭. নিরাপত্তা ও স্থিতিশীলতা: সিস্টেমের নিরাপত্তা এবং স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করতে সময় নির্ধারণের সময় যথাযথ নিয়ন্ত্রণ ও পর্যবেক্ষণ প্রয়োজন।

অপারেটিং সিস্টেমে সময় নির্ধারণের মানদণ্ডগুলি প্রয়োজনীয়, কারণ এগুলি সিস্টেমের কার্যকারিতা, সেবা প্রদানের গুণমান এবং ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতা উন্নত করতে সাহায্য করে। এই মানদণ্ডগুলি সঠিকভাবে বাস্তবায়িত হলে, একটি অপারেটিং সিস্টেম আরও দক্ষ ও কার্যকরী হয়।

প্রাথমিক বনাম অপ্রাথমিক সময় নির্ধারণ (Preemptive vs Non-Preemptive Scheduling) - অপারেটিং সিস্টেমে

অপারেটিং সিস্টেম (OS) কম্পিউটারের হার্ডওয়্যার এবং সফটওয়্যারের মধ্যে সংযোগ স্থাপন করে। সময় নির্ধারণ (Scheduling) হল একটি প্রক্রিয়া যা CPU-এর সময় এবং অন্যান্য সম্পদগুলিকে কার্যকরভাবে পরিচালনা করে। সময় নির্ধারণের দুটি প্রধান পদ্ধতি হল: প্রাথমিক (Preemptive) এবং অপ্রাথমিক (Non-Preemptive)।

১. প্রাথমিক সময় নির্ধারণ (Preemptive Scheduling)

প্রাথমিক সময় নির্ধারণ হল একটি পদ্ধতি যেখানে CPU-এর সময় যেকোন সময় একটি চলমান প্রক্রিয়া থেকে অন্য একটি প্রক্রিয়ায় পরিবর্তিত করা যেতে পারে। এই পদ্ধতিতে, যদি একটি উচ্চ-প্রাধিকার প্রক্রিয়া প্রস্তুত থাকে, তবে বর্তমানে চলমান প্রক্রিয়াটি বাধাগ্রস্ত হয় এবং CPU উক্ত উচ্চ-প্রাধিকার প্রক্রিয়াটির জন্য বরাদ্দ করা হয়।

বৈশিষ্ট্য:

• প্রাধিকার ভিত্তিক: প্রক্রিয়াগুলি তাদের প্রাধিকার অনুসারে সঞ্চালিত হয়।
• দ্রুত প্রতিক্রিয়া: প্রাথমিক সময় নির্ধারণ দ্রুত প্রতিক্রিয়া প্রদান করে, বিশেষত সময়-সংবেদনশীল অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য।
• কনটেক্সট সুইচিং: CPU প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে স্থানান্তর করার জন্য কনটেক্সট সুইচ করতে হয়, যা কিছু সময় নেয়।

উদাহরণ:

• Round Robin Scheduling: সময় বিভক্ত করে (time slices) প্রতিটি প্রক্রিয়াকে CPU-তে সংক্ষিপ্ত সময় দেওয়া হয়।
• Shortest Job First (SJF): কম সময়ে সম্পন্ন হওয়া প্রক্রিয়াগুলি আগে সম্পন্ন হয়।

২. অপ্রাথমিক সময় নির্ধারণ (Non-Preemptive Scheduling)

অপ্রাথমিক সময় নির্ধারণ হল একটি পদ্ধতি যেখানে চলমান প্রক্রিয়া CPU-কে ছেড়ে দিতে হবে না যতক্ষণ না সে নিজে সম্পন্ন হয় বা ব্লক হয়ে যায়। একবার যদি একটি প্রক্রিয়া CPU গ্রহণ করে, তাহলে সেটি সম্পূর্ণ হওয়া পর্যন্ত অন্য কোনো প্রক্রিয়া CPU-তে প্রবেশ করতে পারবে না।

বৈশিষ্ট্য:

• সরলতা: প্রক্রিয়া স্থানান্তরের প্রয়োজন হয় না, ফলে কনটেক্সট সুইচিংয়ের সময় কম হয়।
• দীর্ঘ সময়ে প্রতিক্রিয়া: অপেক্ষমাণ প্রক্রিয়াগুলির জন্য অপেক্ষার সময় বেশি হতে পারে, কারণ একবার CPU-তে প্রবেশ করলে তা পূর্ণ হতে পারে।

উদাহরণ:

• First-Come, First-Served (FCFS): প্রথমে আসা প্রক্রিয়া প্রথমে সঞ্চালিত হয়।
• Shortest Job Next (SJN): সবচেয়ে কম সময়ের প্রক্রিয়া প্রথমে সম্পন্ন হয়, কিন্তু যদি কোনো দীর্ঘ প্রক্রিয়া চলমান থাকে তবে অপেক্ষা করতে হয়।

প্রাথমিক এবং অপ্রাথমিক সময় নির্ধারণের পদ্ধতির মধ্যে প্রধান পার্থক্য হল যে প্রাথমিক পদ্ধতিতে চলমান প্রক্রিয়াকে বাধাগ্রস্ত করে উচ্চ-প্রাধিকার প্রক্রিয়াগুলিকে CPU-তে প্রবেশ করতে দেয়, जबकि অপ্রাথমিক পদ্ধতিতে চলমান প্রক্রিয়া সম্পূর্ণ হওয়া পর্যন্ত CPU-তে কোনো পরিবর্তন হয় না। প্রতিটি পদ্ধতির নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে, যা বিভিন্ন পরিস্থিতির জন্য উপযুক্ত।

সঠিক সময় নির্ধারণের পদ্ধতি নির্বাচন করা কার্যক্রমের প্রয়োজন এবং সিস্টেমের কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করতে সহায়ক হতে পারে।

অপারেটিং সিস্টেমে (OS) শিডিউলিং অ্যালগরিদম হল সিস্টেমের প্রক্রিয়াগুলির কার্যকর ব্যবস্থাপনার জন্য ব্যবহৃত পদ্ধতি। এটি CPU সময়ের কার্যকর ব্যবহারের জন্য গুরুত্বপূর্ণ এবং বিভিন্ন অ্যালগরিদম বিভিন্ন উদ্দেশ্য এবং কৌশল অনুযায়ী ডিজাইন করা হয়। নীচে বিভিন্ন ধরনের শিডিউলিং অ্যালগরিদমের বিশদ বিবরণ দেওয়া হল:

১. ফার্স্ট কমে, ফার্স্ট সার্ভ (FCFS)

• বিবরণ: এই অ্যালগরিদমে, প্রক্রিয়াগুলি তাদের আগমনের সময় অনুযায়ী সারিতে দাঁড়ায়। প্রথমে আসা প্রক্রিয়াটি প্রথমে প্রক্রিয়া করা হয়।
• সুবিধা: এটি সহজ এবং বাস্তবায়নে সোজা।
• অসুবিধা: অপেক্ষার সময় দীর্ঘ হতে পারে, বিশেষ করে যখন একটি বড় প্রক্রিয়া প্রথমে আসে।

২. শর্তাধীন বর্ধিতকরণ (SJF)

• বিবরণ: এই অ্যালগরিদমে, সর্বনিম্ন সময়ের জন্য কাজ করা প্রক্রিয়াটিকে প্রথমে চালানো হয়।
• সুবিধা: এটি গড় প্রতীক্ষার সময় কমাতে সাহায্য করে।
• অসুবিধা: এটি দীর্ঘ প্রক্রিয়াগুলিকে অবহেলা করতে পারে, যার ফলে starvation সমস্যা হতে পারে।

৩. রাউন্ড রবিন (RR)

• বিবরণ: এই অ্যালগরিদমে, সমস্ত প্রক্রিয়াকে একটি নির্দিষ্ট সময়ের জন্য (time quantum) CPU সময় দেওয়া হয়।
• সুবিধা: এটি সিস্টেমে সমানত্ব এবং প্রতিক্রিয়া সময়ে উন্নতি করে।
• অসুবিধা: সময় কোয়ান্টামের জন্য খুব ছোট হলে এটি অতিরিক্ত প্রসেসিং সময়ের সৃষ্টি করতে পারে।

৪. প্রায়োরিটি শিডিউলিং

• বিবরণ: এই অ্যালগরিদমে, প্রক্রিয়াগুলিকে তাদের গুরুত্ব অনুযায়ী অগ্রাধিকার দেওয়া হয়। উচ্চ অগ্রাধিকারযুক্ত প্রক্রিয়াগুলি আগে চলে।
• সুবিধা: এটি গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়াগুলির জন্য দ্রুত সম্পাদন নিশ্চিত করে।
• অসুবিধা: এটি কম অগ্রাধিকারযুক্ত প্রক্রিয়াগুলির জন্য starvation সৃষ্টি করতে পারে।

৫. মাল্টি-লেভেল কিউ শিডিউলিং

• বিবরণ: এতে বিভিন্ন কিউ ব্যবহার করা হয়, যেখানে প্রক্রিয়াগুলি তাদের প্রয়োজন অনুযায়ী বিভিন্ন কিউতে শ্রেণীবদ্ধ হয়।
• সুবিধা: বিভিন্ন ধরণের প্রক্রিয়ার জন্য আলাদা শিডিউলিং কৌশল ব্যবহার করা সম্ভব।
• অসুবিধা: এটি জটিল হতে পারে এবং পরিচালনায় সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে।

৬. মাল্টি-লেভেল ফুট কিউ (MLFQ)

• বিবরণ: এটি মাল্টি-লেভেল কিউ শিডিউলিংয়ের একটি উন্নত সংস্করণ, যেখানে প্রক্রিয়াগুলি তাদের আচরণের ভিত্তিতে বিভিন্ন স্তরের কিউতে স্থানান্তরিত হয়।
• সুবিধা: এটি উন্নত গতিশীলতা এবং প্রতিক্রিয়া নিশ্চিত করে।
• অসুবিধা: এটি বাস্তবায়নে জটিল এবং টিউনিং প্রয়োজন হতে পারে।

বিভিন্ন শিডিউলিং অ্যালগরিদমগুলি বিভিন্ন পরিবেশ এবং চাহিদার ভিত্তিতে কার্যকরভাবে কাজ করে। সঠিক অ্যালগরিদমের নির্বাচন সিস্টেমের সামগ্রিক কার্যকারিতা এবং ব্যবহারকারীর সন্তোষজনক অভিজ্ঞতার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

প্রথম আসা, প্রথম পরিবেশন (FCFS)

প্রথম আসা, প্রথম পরিবেশন (FCFS) হল একটি মৌলিক শিডিউলিং অ্যালগরিদম যা অপারেটিং সিস্টেমে প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে কাজের পরিবেশন করার জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি সবচেয়ে সহজ এবং পরিষ্কার শিডিউলিং কৌশলগুলির মধ্যে একটি।

FCFS এর মৌলিক ধারণা:

FCFS এর মূলনীতি হল যে, যেকোনো প্রক্রিয়া (process) যখন কিউতে প্রবেশ করে, সেটি FIFO (First In, First Out) পদ্ধতি অনুসরণ করে পরিচালিত হয়। অর্থাৎ, প্রথম যে প্রক্রিয়া কিউতে প্রবেশ করেছে, সেটি প্রথমেই CPU (Central Processing Unit) অ্যাক্সেস পাবে।

FCFS এর সুবিধাসমূহ:

1.   সহজ বাস্তবায়ন: FCFS এর অ্যালগরিদমটি সহজ এবং বোঝা সহজ। এটি পরিচালনার জন্য কোনো জটিলতা প্রয়োজন হয় না।

2.   সচলতা: এটি একটি স্বচ্ছ কৌশল, কারণ কিউতে প্রক্রিয়াগুলির অবস্থান সবসময় স্পষ্ট।

FCFS এর অসুবিধাসমূহ:

1.   কনভয় প্রভাব: যদি একটি দীর্ঘ প্রক্রিয়া কিউতে প্রথমে আসে, তবে এটি অন্যান্য ছোট প্রক্রিয়াগুলির জন্য অপেক্ষার সময় বাড়িয়ে দেয়। এটি 'কনভয় প্রভাব' সৃষ্টি করে।

2.   নিম্ন গড় প্রতিক্রিয়া সময়: দীর্ঘ কাজের জন্য অপেক্ষা করার কারণে গড় প্রতিক্রিয়া সময় বৃদ্ধি পায়, যা ব্যবস্থাপনার দিক থেকে একটি সমস্যা হতে পারে।

3.   প্রক্রিয়ার অগ্রাধিকারের অভাব: FCFS অ্যালগরিদমের মধ্যে কোনো প্রক্রিয়ার অগ্রাধিকার দেওয়া হয় না, ফলে জরুরি কাজের জন্য অপেক্ষা বাড়তে পারে।

FCFS এর কাজের ধরণ:

FCFS সাধারণত সময় ভাগ (time-sharing) সিস্টেমে এবং ব্যাচ প্রক্রিয়াকরণে ব্যবহৃত হয়। এটি বিশেষভাবে উপকারী হয় যখন প্রক্রিয়াগুলির কাজের সময় এবং ব্যান্ডউইথ অভিন্ন হয়।

উদাহরণ:

ধরা যাক, কিউতে তিনটি প্রক্রিয়া A, B, এবং C আছে। A প্রথমে আসলে, B দ্বিতীয় এবং C তৃতীয়। এই ক্ষেত্রে, A প্রথমে সম্পন্ন হবে, তারপর B এবং শেষে C।

প্রথম আসা, প্রথম পরিবেশন (FCFS) অ্যালগরিদমটি সাধারণ, সহজ এবং কিছু বিশেষ পরিস্থিতিতে কার্যকর হলেও এর কিছু অসুবিধা রয়েছে। এটি মূলত ছোট এবং সমান্তরাল প্রক্রিয়াগুলির জন্য উপযোগী। তবে এটি বড় বা পরিবর্তনশীল কাজের পরিবেশে অকার্যকর হতে পারে, যেখানে প্রক্রিয়ার অগ্রাধিকার দেওয়া গুরুত্বপূর্ণ।

FCFS অ্যালগরিদমের সঠিক ব্যবহার নিশ্চিত করতে, সিস্টেমের কাজের প্রকৃতি এবং প্রয়োজনীয়তাগুলিকে বিবেচনায় নে সর্বনিম্ন কাজের পরবর্তী (Shortest Job Next - SJN)

সংজ্ঞা:
সর্বনিম্ন কাজের পরবর্তী (SJN) একটি প্রক্রিয়া নির্ধারণের কৌশল যা অপারেটিং সিস্টেমে (OS) ব্যবহৃত হয়। এটি প্রধানত CPU শিডিউলিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়, যেখানে সিস্টেম প্রক্রিয়াগুলিকে তাদের কার্যকরী সময়ের উপর ভিত্তি করে পরিচালনা করে। SJN পদ্ধতিতে, সেই প্রক্রিয়াটিকে প্রথমে সম্পন্ন করা হয় যার কাজের সময় সবচেয়ে কম।

কিভাবে কাজ করে:
SJN শিডিউলিং পদ্ধতিতে, সিস্টেম প্রথমে সমস্ত প্রক্রিয়ার কাজের সময় নির্ধারণ করে এবং তারপর সেগুলি কম থেকে বেশি কাজের সময় অনুসারে সাজায়। এর ফলে, কম কাজের সময়ের প্রক্রিয়া আগে সম্পন্ন হয়, যা সাধারণত অপেক্ষার সময় কমিয়ে আনে এবং সম্পাদনামূলক দক্ষতা বৃদ্ধি করে।

গুরুত্ব:

1.   অপেক্ষার সময় কমানো: SJN পদ্ধতি অপেক্ষার সময়কে কমাতে সাহায্য করে, কারণ এটি দ্রুত সম্পন্ন হওয়া কাজগুলিকে আগে সম্পন্ন করে।

2.   মোট সময়ের হ্রাস: এই পদ্ধতিতে, মোট সম্পাদনাকাল হ্রাস পায়, যা ব্যবহারের দক্ষতা বাড়ায়।

3.   সহজ প্রয়োগ: SJN পদ্ধতি সহজ এবং সহজে বোঝা যায়।

অসুবিধা:

1.   প্রক্রিয়ার পূর্বাভাস: SJN পদ্ধতি কার্যকরভাবে কাজ করতে প্রয়োজন হয় প্রক্রিয়ার সম্পূর্ণ কাজের সময়ের পূর্বাভাসের উপর। যদি পূর্বাভাস সঠিক না হয়, তবে এটি কার্যকর হতে পারে না।

2.   নবীন প্রক্রিয়া সমস্যা: SJN প্রক্রিয়া নবীন (new) প্রক্রিয়াগুলির জন্য সমস্যার সৃষ্টি করতে পারে, কারণ সেগুলি অনেক সময় অপেক্ষা করতে পারে।

3.   স্টারভেশন: SJN পদ্ধতির কারণে দীর্ঘ সময়ের প্রক্রিয়া যদি সবসময় অপেক্ষা করতে থাকে, তবে এটি স্টারভেশন (starvation) সৃষ্টি করতে পারে।

উদাহরণ:
ধরি, আমাদের কাছে তিনটি প্রক্রিয়া আছে:

• প্রক্রিয়া A: 5 মিলিসেকেন্ড
• প্রক্রিয়া B: 2 মিলিসেকেন্ড
• প্রক্রিয়া C: 1 মিলিসেকেন্ড

SJN অনুযায়ী, সেগুলিকে এভাবে সাজানো হবে: C → B → A। এটি নিশ্চিত করবে যে প্রক্রিয়া C প্রথম সম্পন্ন হবে, তারপর B এবং শেষ হবে A।

সর্বনিম্ন কাজের পরবর্তী (SJN) পদ্ধতি অপারেটিং সিস্টেমে প্রক্রিয়া পরিচালনার একটি কার্যকর কৌশল, তবে এর কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে। সঠিকভাবে কাজ করার জন্য এটি পূর্বাভাসের উপর নির্ভর করে এবং ব্যবহারের সময় সতর্কতার সাথে প্রক্রিয়াগুলির সময় নির্ধারণ করতে হয়।

প্রায়রিটি স্কেজুলিং (Priority Scheduling)

ভূমিকা: অপারেটিং সিস্টেমে প্রায়রিটি স্কেজুলিং হল একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়া যা CPU সময়ের জন্য প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে প্রতিযোগিতাকে নিয়ন্ত্রণ করে। এই পদ্ধতিতে প্রতিটি প্রক্রিয়াকে একটি প্রায়রিটি দেওয়া হয়, এবং CPU সেই প্রক্রিয়াগুলিকে প্রথমে অগ্রাধিকার দেয় যাদের প্রায়রিটি বেশি।

কিভাবে কাজ করে: ১. প্রক্রিয়া সৃষ্টি: যখন একটি প্রক্রিয়া তৈরি হয়, তখন এটি একটি নির্দিষ্ট প্রায়রিটি পায়। এই প্রায়রিটি সংখ্যায় হতে পারে, যেখানে ছোট সংখ্যা উচ্চ প্রায়রিটির নির্দেশ করে (যেমন 1 হল সর্বোচ্চ প্রায়রিটি)।

২. প্রক্রিয়া নির্বাচনের নীতি: CPU সময় বরাদ্দ করার সময়, অপারেটিং সিস্টেম সেই প্রক্রিয়াগুলিকে নির্বাচন করে যাদের প্রায়রিটি বেশি।

৩. প্রক্রিয়া পরিচালনা: যখন একটি উচ্চ প্রায়রিটির প্রক্রিয়া তৈরি হয়, তখন এটি কার্যরত প্রক্রিয়াকে পুনঃশৃঙ্খলিত করতে পারে, অর্থাৎ, নিম্ন প্রায়রিটির প্রক্রিয়া CPU ব্যবহার থেকে বেরিয়ে যাবে।

ধরন:

·         স্ট্যাটিক প্রায়রিটি স্কেজুলিং: প্রক্রিয়া সৃষ্টি হওয়ার সময় প্রায়রিটি নির্ধারণ করা হয় এবং তা পরিবর্তন হয় না।

·         ডায়নামিক প্রায়রিটি স্কেজুলিং: প্রক্রিয়ার অবস্থান অনুযায়ী প্রায়রিটি পরিবর্তিত হয়, উদাহরণস্বরূপ, একটি প্রক্রিয়া যদি দীর্ঘ সময় ধরে CPU ব্যবহার না করে, তবে এর প্রায়রিটি বৃদ্ধি পায়।

সুবিধা:

·         দ্রুত প্রতিক্রিয়া: উচ্চ প্রায়রিটির প্রক্রিয়াগুলি দ্রুত সম্পন্ন হয়, যা সময়সীমা পূরণে সাহায্য করে।

·         প্রাধান্য প্রদান: গুরুত্বপূর্ণ কাজগুলির জন্য সঠিক সময়সীমার নিশ্চয়তা প্রদান করা হয়।

অসুবিধা:

·         স্টারভেশন: নিম্ন প্রায়রিটির প্রক্রিয়াগুলি দীর্ঘ সময় ধরে CPU ব্যবহার থেকে বঞ্চিত হতে পারে।

·         কমপ্লেক্সিটি: প্রায়রিটি ব্যবস্থাপনা প্রয়োগ করা জটিল হতে পারে এবং এটি সঠিকভাবে পরিচালনা করা প্রয়োজন।

প্রায়রিটি স্কেজুলিং একটি কার্যকর পদ্ধতি যা বিভিন্ন প্রক্রিয়ার মধ্যে সঠিকভাবে CPU সময়ের বন্টন করে। যদিও এটি কিছু অসুবিধা নিয়ে আসে, তবে সঠিকভাবে পরিচালনা করা হলে এটি সিস্টেমের কার্যকারিতা এবং প্রতিক্রিয়াশীলতা বাড়াতে সাহায্য করে।

রাউন্ড রবিন (Round Robin) প্রক্রিয়া ব্যবস্থাপনা

রাউন্ড রবিন (RR) হল একটি শিডিউলিং অ্যালগরিদম যা অপারেটিং সিস্টেমে প্রক্রিয়া ব্যবস্থাপনার জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি একটি সময় ভাগাভাগির ভিত্তিতে কাজ করে, যেখানে প্রতিটি প্রক্রিয়াকে নির্দিষ্ট সময়ের জন্য CPU (Central Processing Unit) দেওয়া হয়। এর মাধ্যমে প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে সুবিচার নিশ্চিত করা হয় এবং প্রতিটি প্রক্রিয়া সমানভাবে CPU এর সময় পায়।

মূল বৈশিষ্ট্যসমূহ:

1.   সময় স্লট (Time Quantum):

o    রাউন্ড রবিন অ্যালগরিদমে একটি নির্দিষ্ট সময় স্লট (যেমন ১০ মিলিসেকেন্ড) নির্ধারণ করা হয়। প্রতিটি প্রক্রিয়া এই সময়ের মধ্যে কাজ করতে পারে। যদি কাজ সম্পন্ন না হয়, তবে প্রক্রিয়াটি পরবর্তী প্রক্রিয়ায় চলে যায় এবং CPU অন্য প্রক্রিয়াকে সময় দেয়।

2.   প্রক্রিয়ার সারি:

o    প্রক্রিয়াগুলি একটি সারিতে থাকে। CPU প্রথম প্রক্রিয়াকে সময় দেয় এবং সময় স্লট শেষে তা পরবর্তী প্রক্রিয়ায় চলে যায়। এটি একটি চক্রের মতো চলতে থাকে।

3.   সুবিচার (Fairness):

o    রাউন্ড রবিন অ্যালগরিদমের প্রধান সুবিধা হল এটি প্রতিটি প্রক্রিয়াকে সমান সময় দেয়, যা সুবিচার নিশ্চিত করে। এতে কোনো প্রক্রিয়া দীর্ঘ সময় ধরে CPU থেকে বঞ্চিত হয় না।

4.   মৌলিক প্রয়োগ:

o    রাউন্ড রবিন অ্যালগরিদম সাধারণত মাল্টিটাস্কিং সিস্টেমে ব্যবহৃত হয় যেখানে একাধিক প্রক্রিয়া একসাথে চলে। এটি ইন্টারেক্টিভ সিস্টেমের জন্যও কার্যকর।

সুবিধাসমূহ:

• সরলতা: রাউন্ড রবিন অ্যালগরিদমের প্রক্রিয়া এবং কার্যকরী প্রয়োগ সহজ।
• দ্রুত প্রতিক্রিয়া: ইন্টারেক্টিভ প্রোগ্রামে দ্রুত প্রতিক্রিয়া সময় নিশ্চিত করে।
• সুবিচার: প্রতিটি প্রক্রিয়ার জন্য সমান সুযোগ দেয়।

অসুবিধাসমূহ:

• অতিরিক্ত সময়: যদি সময় স্লট খুব ছোট হয়, তবে প্রতিটি প্রক্রিয়ার জন্য কনটেক্সট সুইচিং এর সময় বৃদ্ধি পায়, যা কর্মক্ষমতা হ্রাস করে।
• প্রক্রিয়ার দীর্ঘমেয়াদী কাজ: দীর্ঘমেয়াদী প্রক্রিয়া সম্পন্ন করতে সময় বেশি লাগে, কারণ এটি প্রায়শই প্রক্রিয়ার সারিতে ফিরে আসে।

রাউন্ড রবিন শিডিউলিং অপারেটিং সিস্টেমে একটি জনপ্রিয় এবং কার্যকরী পদ্ধতি। এটি প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে সুবিচার নিশ্চিত করে এবং মাল্টিটাস্কিং সিস্টেমে দক্ষতার সাথে কাজ করতে সহায়ক। তবে, এর কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে যা বিবেচনা করা প্রয়োজন, বিশেষত সময় স্লট নির্বাচন করার সময়।

মাল্টি-লেভেল কিউ শিডিউলিং (Multilevel Queue Scheduling) - অপারেটিং সিস্টেমে

পরিচিতি

মাল্টি-লেভেল কিউ শিডিউলিং একটি অপারেটিং সিস্টেমের শিডিউলিং কৌশল যা একাধিক কিউ (queue) ব্যবহার করে। প্রতিটি কিউর নিজস্ব শিডিউলিং এলগরিদম থাকতে পারে এবং বিভিন্ন শ্রেণীর প্রক্রিয়াগুলির জন্য বিভিন্ন স্তরের কিউ তৈরি করা হয়। এর মাধ্যমে বিভিন্ন প্রকারের কাজ এবং প্রক্রিয়া নির্বাহ করার সময় কার্যকরভাবে সংস্থানগুলি ব্যবহার করা যায়।

প্রক্রিয়া

মাল্টি-লেভেল কিউ শিডিউলিংয়ে সাধারণত তিনটি প্রধান উপাদান থাকে:

1.   মাল্টি-লেভেল কিউ: একাধিক কিউ যার প্রতিটিতে ভিন্ন ভিন্ন শ্রেণীর প্রক্রিয়া রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, এক কিউতে উচ্চ প্রাধিকারযুক্ত প্রক্রিয়া থাকতে পারে, অন্যটিতে নিম্ন প্রাধিকারযুক্ত প্রক্রিয়া থাকতে পারে।

2.   কিউ শিডিউলিং এলগরিদম: প্রতিটি কিউর জন্য আলাদা শিডিউলিং এলগরিদম থাকতে পারে। যেমন:

o    প্রথম কিউ: রাউন্ড রবিন (Round Robin)

o    দ্বিতীয় কিউ: ফার্স্ট কাম, ফার্স্ট সার্ভ (First Come, First Served)

3.   সিস্টেমের প্রাধিকার: কিছু কিউতে প্রক্রিয়াগুলির জন্য উচ্চতর প্রাধিকার থাকতে পারে, যা অন্য কিউ থেকে প্রক্রিয়াগুলিকে আগে সম্পন্ন করতে সাহায্য করে।

বৈশিষ্ট্য

·         প্রক্রিয়ার শ্রেণীবিভাগ: প্রক্রিয়াগুলি বিভিন্ন কিউতে বিভক্ত করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, ইন্টারেক্টিভ প্রক্রিয়া, ব্যাচ প্রক্রিয়া, ইত্যাদি।

·         সামঞ্জস্য: মাল্টি-লেভেল কিউ শিডিউলিং সিস্টেমটি ডাইনামিকভাবে প্রক্রিয়াগুলির প্রাধিকার পরিবর্তন করতে সক্ষম, যা ব্যবহারকারীর প্রয়োজন অনুযায়ী পরিবর্তিত হতে পারে।

·         কার্যকরী সংস্থান ব্যবস্থাপনা: বিভিন্ন প্রকারের কাজগুলির জন্য সঠিক কিউ ব্যবহার করে, মাল্টি-লেভেল কিউ শিডিউলিং সিস্টেমটি CPU এবং অন্যান্য সম্পদের সঠিক ব্যবহার নিশ্চিত করে।

সুবিধা

·         দ্রুত প্রতিক্রিয়া: ইন্টারেক্টিভ প্রক্রিয়াগুলির জন্য দ্রুত প্রতিক্রিয়া প্রদান করে।

·         সুষম ব্যবস্থাপনা: উচ্চ প্রাধিকার এবং নিম্ন প্রাধিকার প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে সুষম ব্যবস্থাপনা করে।

·         অবশ্যই ব্যবহারকারী প্রাধিকার: ব্যবহারকারীর প্রয়োজন অনুযায়ী কিউ এবং প্রক্রিয়া শিডিউল করা সম্ভব।

অসুবিধা

·         জটিলতা: মাল্টি-লেভেল কিউ শিডিউলিং সিস্টেমগুলি জটিল হতে পারে এবং শিডিউলিং এলগরিদমগুলি কার্যকরভাবে পরিচালনা করা কঠিন হতে পারে।

·         স্টারভেশন: কিছু প্রক্রিয়া দীর্ঘ সময় ধরে অপেক্ষা করতে হতে পারে, বিশেষ করে যদি তাদের প্রাধিকার কম হয়।

·         সংস্থান বণ্টন সমস্যা: কখনও কখনও সংস্থানগুলি সঠিকভাবে বণ্টিত না হলে কিছু প্রক্রিয়া ক্ষতিগ্রস্ত হতে পারে।

মাল্টি-লেভেল কিউ শিডিউলিং অপারেটিং সিস্টেমে কার্যকর প্রক্রিয়া পরিচালনার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ কৌশল। এটি ব্যবহারকারী এবং প্রক্রিয়ার প্রয়োজন অনুযায়ী সিস্টেমের কার্যকারিতা বৃদ্ধি করতে সাহায্য করে। তবে এর কিছু জটিলতা এবং অসুবিধাও রয়েছে, যা সঠিকভাবে পরিচালনা করা উচিত।