DJ3-4 实时调度

目录

3.4.1  实现实时调度的基本条件

1. 提供必要的信息

2. 系统的处理能力强

3. 采用抢占式调度机制

4. 具有快速切换机制

3.4.2  实时调度算法的分类

1. 非抢占式调度算法

2. 抢占式调度算法

3.4.3  常用的几种实时调度算法

1. 最早截止时间优先 EDF（Earliest Deadline First）算法

2. 最低松弛度优先 LLF（Least Laxity First）算法

---

3.4.1  实现实时调度的基本条件

1. 提供必要的信息

1）就绪时间。这是该任务成为就绪状态的起始时间。

2）开始截止时间和完成截止时间。

3）处理时间。一个任务从开始执行，直至完成所需的时间。  

4）资源要求。任务执行所需的一组资源。

5）优先级。

2. 系统的处理能力强

在实时系统中，通常都有着多个实时任务。若处理机的处理能力不够强，则有可能因处理机忙不过来而使某些实时任务不能得到及时处理。

解决的方法是提高系统的处理能力，其途径有二：

其一仍是采用单处理机系统，但须增强其处理能力，以显著地减少对每一个任务的处理时间；

需要花钱升级单处理机的处理能力

其二是采用多处理机系统。

3. 采用抢占式调度机制

在含有硬实时任务的实时系统中，广泛采用抢占机制。当一个优先权更高的任务到达时，允许将当前任务暂时挂起，而令高优先权任务立即投入运行，这样便可满足该硬实时任务对截止时间的要求。

 

4. 具有快速切换机制

• 对外部中断的快速响应能力
• 快速的任务分派能力

3.4.2  实时调度算法的分类

1. 非抢占式调度算法

1）非抢占式轮转调度算法

1. 调度程序每次选择队列中的第一个任务投入运行
2. 当该任务完成后，便把它挂在轮转队列的末尾，等待下次调度运行

2）非抢占式优先调度算法

如果在系统中存在着实时要求较为严格的任务，则可采用非抢占式优先调度算法，为这些任务赋予较高的优先级。

• 当这些实时任务到达时，把它们安排在就绪队列的队首；
• 等待当前任务自我终止或运行完成后，才能被调度执行。

2. 抢占式调度算法

1）基于时钟中断的抢占式优先权调度算法

某实时任务到达后，如果该任务的优先级高于当前任务的优先级，这时并不立即抢占当前任务的处理机，而是等到时钟中断到来时，调度程序才剥夺当前任务的执行，将处理机分配给新到的高优先权任务。

调度时间 ≤ 两个时间中断之间的间隔时间

2）立即抢占的优先权调度算法

一旦出现外部中断，只要当前任务未处于临界区，便能立即剥夺当前任务的执行，把处理机分配给请求中断的紧迫任务。

只要当前进程执行完当前的那条机器指令，实时进程就立马把它踹了。

3.4.3  常用的几种实时调度算法

1. 最早截止时间优先 EDF（Earliest Deadline First）算法

该算法要求在系统中保持一个实时任务就绪队列：

• 该队列按各任务截止时间的早晚排序
• 具有最早截止时间的任务排在队列的最前面

调度程序总是选择就绪队列中的第一个任务，为之分配处理机，使之投入运行。

1）非抢占式调度 + EDF 算法

2）抢占式调度 + EDF 算法

• 采用抢占式调度
• 任务 A 和 B 周期分别为 20ms 和 50ms
• 任务 A 和 B 每周期执行时间分别为 10ms 和 25ms

2. 最低松弛度优先 LLF（Least Laxity First）算法

1）LLF 算法

松弛度 = 完成截止时间 - 剩余运行时间 - 当前时间

该算法按照松弛度对实时任务的就绪队列进行排序。松弛度最小的任务排在队列最前面，调度程序总是选择就绪队列中的队首任务执行。

2）抢占式调度 + LLF 算法

• 采用抢占式调度：但仅当松弛度 = 0 时才抢占
• 任务 A 和 B 周期分别为 20ms 和 50ms
• 任务 A 和 B 每周期执行时间分别为 10ms 和 25ms

分析过程：

任务切换时机：

• 当前任务执行完毕时，选择松弛度最小的任务执行
• 某一任务松弛度 = 0 时，选择该任务执行

注意：当某一新任务到达时，即使它的松弛度比当前任务的小，只要松弛度不为 0，就不能进行抢占！这样可以减少任务切换的开销。

执行顺序：

3）抢占方式和时机

① 当队列中等待的任务的松弛度 = 0 时才进行抢占。如：20ms 时，虽然 A2 的松弛度比 B1 的松弛度小，但是 A2 并没有抢占 B1 。

② 当任务执行结束或无任务执行时，再比较队列中等待的任务的松弛度，较小的先执行。