实时调度

实时调度

实时调度的基本条件

• 实时系统必须提供必要的调度信息
  • 运行时间
  • 到达之间
  • 完成截止时间/开始截止时间
  • 资源要求
  • 优先级
• 实时系统的处理能力足够强（在有限的周期内，能够计算完成用户需要的任务）
  • 计算机处理能力是一个周期内完成3个任务，但是分配了四个任务，一定完成不了
• 允许采用抢占式调度方式
• 具有快速的切换机制（为抢断提供条件）
  • 对中断的快速响应
  • 快速的任务分配能力

实时调度算法的分类

根据实时任务的性质

• 硬实时调度算法：所有任务确定时间内必须完成
• 软时间调度算法：大部分任务再确定时间内完成

按照调度方式

非抢占式调度算法（不允许剥夺正在执行的进程）

• 时间片转轮调度算法
  • 响应时间：秒级
  • 同分时操作系统，给所有的任务分配时间片，按时间片轮流执行
• 非抢占式优先权调度算法
  • 响应时间：百毫秒级
  • 为所有进程安排优先权，优先权高的先执行，允许后来的高优先权的程序插队，先执行

抢占式调度算法（允许剥夺正在执行的进程）

• 基于时钟中断的抢占的优先权调度算法
  • 响应时间：几十毫秒级
  • 每到时钟中断的时候，高优先级的程序可以剥夺正在占用CPU执行的程序的使用权。
  • 相当于在非抢占式优先权中，允许进程在时钟中断的时候进行抢占
• 立即抢占优先权调度
  • 响应时间：几毫秒或者几百微妙
  • 一旦有优先级高于当前任务的任务出现，立即中断正在执行的任务，切换至当前优先级最高的任务

常见的调度算法——最早截止时间优先（EDF）

1. 基本思想：截止时间越早，优先级越高
2. 截止时间：开始截止时间和完成截止时间
3. 调度方式：抢占式调度算法
4. 例子

非抢占式

• 任务按照1，2，3，4的顺序到达，但是开始截止时间是按照1，3，4，2的顺序，所以真正执行的顺序是1，3，4，2

抢占式

• 任务到达的顺序是A，B，C，D，E，开始截止时间的顺序是B，C，E，D，A，再结合任务的执行时间发现在A执行完毕的情况，B一定超时，系统报错，所以允许B抢占A的执行资源。

常见的实时调度算法——最低松弛度优先（LLF）

1. 基本思想：任务松弛度越低，优先级越高
2. 任务松弛度：必须完成的时间 - 本身运行的时间 - 当前时间（简而言之，松弛时间就是允许在拖延的时间）
3. 调度方式：抢占式调度算法
4. 例子
   
   

注意：最低松弛度的计算时间点：任务开始截止时间和任务运行完成时间