实时调度算法

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必要的名词解释

开始截止时间:某个任务必须在某个时间之前开始执行

实时调度算法的分类

根据实时任务性质分类
  • 硬实时调度算法:即任务必须在确定的时间内完成
  • 软实时调度算法:即大部分任务必须在确定的时间内完成
根据调度方式分类
关于抢占式和非抢占式的定义这里不讲解
  • 非抢占式
  • 抢占式

最早截止时间优先算法

EDF(Earliest DeadLine First)
这个算法的含义就是,谁完成任务的截止时间早,谁就先执行。好比我们在排队买票的时
候,经常出现有人说,不好意思,我赶时间让我先。

EDF在非抢占式调度方式的应用

我们通过一个例子来讲解(t 是时间轴)

在这里插入图片描述

  1. 首先任务 1 先到达并且执行任务
  2. 在任务 1 执行的过程中,任务 2,3 到达。也就是任务 1 执行完时,有任务 2,3 等待被执行
  3. 比较任务 2,3 的截止时间,也就是最上面的开始截止时间,可得到,任务 3 先执行
  4. 同样的分析方式,可以得出任务 4 先于任务 2 执行
  5. 所以执行顺序是 1,3,4,2

EDF在抢占式调度方式的应用

我们通过一个例子来讲解

在这里插入图片描述

首先,该图的二,三行是为了说明常用的优先级调度不能适用于实时系统,这里不细说,可以不用管,我们直接观察第一行和最后一行。

  1. 在 t = 0 时,A1 和 B1 同时到达。此时比较二者的截止时间(最后期限),可以看出 A1 的截止时间早,所以 A1 先运行。

  2. A1 执行 10ms 后因为 A2 还没有到,所以不存在比较,直接切换 B1 执行。

  3. 当 B1 执行了 10ms 后,A2 到达,比较二者的截止时间,A2 先于 B1。所以A2 抢占处理机,B1 中断。

  4. 此后的调度方式按照上面的分析即可完成

    EDF 在抢占式和非抢占式的区别就是,抢占式就是,当新任务 A 来到的时
    候,如果 A 的截止时间比正在执行的任务 B 的截止时间提前,那么就中断 
    B ,抢夺处理机控制权,转而运行 A。
    

最低松弛度优先算法

LLF(Least Laxity First)
这个算法的思想就是,根据任务的紧急程度判断。任务越紧急,松弛度就越低,优先级就越高

松弛度 = 必须完成的时间 - 本身运行时间 - 当前时间

先举一个下例子。比如此时时间轴为 0ms,任务 A 和 B 同时到达,需要确定先执行哪个任务。

任务 A 需要在 200ms 这个时刻(或之前)完成,而 A 本身要运行 100ms。所以 A 的松弛度就是 200 - 100 - 0 = 100ms。

此时还有一个任务 B ,必须在 400ms 时刻(或者之前)完成,本身需要运行 150ms,所以松弛度为 400 - 150 - 0 = 250

所以,松弛度低(任务越紧急)先执行。

下面给出一个测试,如果大家掌握了上面的思想就可以轻松完成

假如一个实时系统中有两个周期性实时任务 A 和 B,任务 A 每 20ms 运行一次,一次运行 10ms 。

任务 B 每 50ms 运行一次,一次运行 25ms。

通过观察下图,画出 A 和 B 在 LLF 算法下的调度时间轴图。

在这里插入图片描述

下面给出答案
在这里插入图片描述

完!

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