我正在寻找消息调度的最佳算法。我所说的消息调度是指当我们有许多消费者以不同的速率在总线上发送消息的一种方式。
示例： 假设我们有数据 D1 到 Dn . D1 每 5ms 发送给多个消费者 C1 每 19ms C2 每 30ms C3 每 30ms Cn 每 Rn ms . Dn 每 10ms 发送到 C1，C2 每 31ms，Cn 每 50ms
以最佳性能（CPU、内存、IO）调度此操作的最佳算法是什么？
问候
【问题讨论】：
标签： algorithm optimization scheduling
我能想到很多选择，每一种都有自己的成本和收益。真正归结为您的需求是什么——真正为您定义“最佳”的东西。我在下面对几种可能性进行了伪编码，希望能帮助您入门。
选项 1：每个时间单位（在您的示例中为毫秒）执行以下操作
func callEachMs
time = getCurrentTime()
for each datum
for each customer
if time % datum.customer.rate == 0
sendMsg()
这具有不需要一致存储的内存的优点 - 您只需在每个时间单位检查您是否应该发送消息。这也可以处理未在time == 0 发送的消息——只需存储消息最初发送的时间以速率为模，并将条件替换为if time % datum.customer.rate == data.customer.firstMsgTimeMod。
此方法的一个缺点是它完全依赖于始终以 1 毫秒的速率被调用。如果 CPU 上的另一个进程导致延迟并且它错过了一个周期，那么您可能会完全错过发送消息（而不是延迟发送）。
选项 2：维护一个元组列表，其中每个条目代表需要在该毫秒内完成的任务。使您的列表至少与最长速率除以时间单位一样长（如果您的最长速率是 50 毫秒并且您要以毫秒为单位，那么您的列表必须至少为 50 长）。当你启动你的程序时，放置第一个消息将被发送到队列中。然后每次发送消息时，在下次发送时更新该列表。
func buildList(&list)
for each datum
for each customer
if list.size < datum.customer.rate
list.resize(datum.customer.rate+1)
list[customer.rate].push_back(tuple(datum.name, customer.name))
func callEachMs(&list)
for each (datum.name, customer.name) in list[0]
sendMsg()
list[customer.rate].push_back((datum.name, customer.name))
list.pop_front()
list.push_back(empty list)
这具有避免许多不必要的模数计算选项 1 所需的优势。但是，这会带来内存使用量增加的成本。如果您的各种消息的速率存在很大差异，则此实现也不会有效（尽管您可以修改它以更有效地处理具有更长速率的算法）。而且它仍然必须每毫秒调用一次。
最后，您必须非常仔细地考虑您使用的数据结构，因为这将对其效率产生巨大影响。因为您在每次迭代时从前面弹出并从后面推送，并且列表是固定大小的，所以您可能希望实现 circular buffer 以避免不必要的值移动。对于元组列表，由于它们只被迭代（不需要随机访问），并且经常添加，因此单链表可能是您的最佳解决方案。
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显然，您可以通过更多方式来做到这一点，但希望这些想法可以帮助您入门。另外，请记住，您运行它的系统的性质可能会对哪种方法效果更好，或者您是否想要完全做其他事情有很大的影响。例如，这两种方法都要求能够以一定的速率可靠地调用它们。我也没有描述并行化实现，如果您的应用程序支持它们，这可能是最好的选择。
【讨论】：
就像 Helium_1s2 描述的那样，还有第二种方法，它基于我所谓的调度表，这就是我现在使用的方法，但这种解决方案有其局限性。
如您所见，我们必须提取调度表，并且必须确定重复传输周期和 IDLE MINIMUM PERIOD 的值。事实上，在 1ms 或 1ns 或 1mn 或 1h（视情况而定）的最小时间周期上循环是没有用的，但它并不总是最好的时间段，我们可以如下优化此循环。
例如一个（C1 在 6 和 C2 在 9），我们注意到有一个循环从 0 到 18 重复。两个连续发送事件的最小差异等于 3。 所以：
HCF(6,9) = 3 = IDLE MINIMUM PERIOD
LCM(6,9) = 18 = transmission cycle length
LCM/HCF = 6 = size of our schedule table
时间表是：
发送循环看起来像：
while(1) {
sleep(IDLE_MINIMUM_PERIOD); // free CPU for idle min period
i++; // initialized at 0
send(ScheduleTable[i]);
if (i == sizeof(ScheduleTable)) i=0;
}
这种方法的问题是，如果 LCM 增长，这个数组会增长，如果我们有不好的组合，比如 rate = 素数等。
【讨论】：