04. Escalonamento e troca de contexto

Este capítulo nasce das 30 questões publicadas sobre Escalonamento e troca de contexto. A leitura do acervo revelou 30 núcleos de conhecimento, aqui reorganizados como uma explicação progressiva: primeiro o vocabulário e o modelo mental, depois os mecanismos, as decisões de implementação, os limites e a forma de verificar o comportamento do sistema.

Com modelos e componentes definidos, estudamos tarefas que avançam no tempo e disputam recursos. Ordem, estado compartilhado, sincronização, cancelamento e falhas precisam ser analisados em conjunto. Este é o capítulo 4 de 20 da disciplina Programação Assíncrona e Concorrência. Ele retoma Processos e threads e utiliza essa base para avançar. Na sequência, estudaremos Condições de corrida e seções críticas.

O fio condutor

O desenvolvimento de software começa com um problema e avança por decisões que precisam permanecer compreensíveis e verificáveis. Requisitos orientam modelos; modelos orientam código e arquitetura; testes verificam comportamento; e a operação devolve informações para o próximo ciclo. Uma falha importante no início tende a se espalhar pelas etapas seguintes.

Neste capítulo, use Escalonamento e troca de contexto para acompanhar quatro perguntas: qual problema precisa ser resolvido, como o mecanismo funciona, que consequências a escolha produz e como o resultado será verificado. Essa sequência transforma termos técnicos em decisões que podem ser explicadas e testadas.

Parte 1 — Fundamentos e vocabulário

Começamos por Parte 1 — Fundamentos e vocabulário, pois essa base organiza os conceitos e exemplos que aparecerão no restante do capítulo.

Preempção

O ponto de partida é estabelecer o significado do conceito e o problema que ele procura organizar. A preempção permite que o escalonador retire a CPU de uma thread, normalmente em resposta a uma interrupção de temporizador ou ao despertar de trabalho mais prioritário. Isso impede que a continuidade da execução dependa exclusivamente da cooperação do código corrente. A propriedade é central em sistemas de propósito geral que precisam repartir o processador entre tarefas independentes. A regra ganha sentido quando suas consequências orientam a implementação.

Para aplicar Preempção, acompanhe a execução desde a entrada até a saída e anote pré-condições, mudança de estado, custo e falhas possíveis. Assim o conceito deixa de ser um rótulo e passa a orientar decisões.

Use como teste da compreensão: Em escalonamento preemptivo, o sistema pode interromper uma thread em execução sem que ela invoque voluntariamente uma operação de cessão da CPU. Depois verifique a afirmação com execução controlada, teste automatizado, análise do contrato, medição ou documentação da versão correspondente. A evidência deve reproduzir a propriedade afirmada, inclusive nos casos de erro e de fronteira.

Um modelo cooperativo puro transfere o controle quando a unidade em execução termina,

A partir dessa distinção, o próximo elemento completa o fluxo. Um modelo cooperativo puro transfere o controle quando a unidade em execução termina, bloqueia de maneira integrada ao runtime ou o cede explicitamente. A expiração forçada de um quantum caracteriza preempção, não cooperação pura. Assim, uma corrotina que nunca suspende pode monopolizar a thread executora. Observe como definição, mecanismo e efeito permanecem ligados.