EDF可调度性证明
EDF调度算法

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一、引入 2、国内外研究概况
当然,RM是基于这样一种比较理想的硬实时周期任务模型: i. 所有的任务都是周期任务 ii. 所有的任务都是不相关的,即它们没有共享资源 iii.所有任务都有一个固定的执行时间或最大执行时间 iv.所有任务的相对截止时间 都等于它们的周期 v. 所有任务都是可抢占的 vi.系统只有一个处理器 注:若iv不成立,则RM不是最优的固定优先级调度算法。这 事可采用另一种算法:时限单调(deadline monotonic)调度算 法DM,其按任务的相对时限来分配优先级:相对时限越短, 优先级越高。
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一、引入 2、国内外研究概况
软实时任务和偶发任务的调度 因为软实时任务允许运行时间错过截止期,所以其调度目标 是在保证满足硬实时周期任务的时限前提下,提高软实时任 务的响应时间。目前主要的调度算法有:
i. 后台运行法
ii. 轮询服务器法 iii. 挪用法
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一、引入 2、国内外研究概况
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一、引入 2、国内外研究概况
还有其他的动态优先级调度算法,e.g 最小空闲时间优先 (Least Slack Time First,LST)算法。
一个任务在t时刻的空闲时间等于: 截止时刻- t -该任务的剩余执行时间
虽然LST也是具有最优性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ但需随时监视所有就绪任务,运行 时的开销较大,且如果两个任务的空闲时间接近,很容易产生 调度的颠簸现象,所以实际使用中一般不适用。
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一、引入 1、背景、目的及意义
从实时系统理论的发展来看,主要有以下几个方面: 有资源互斥的硬实时任务调度: 提出几种资源互斥协议来防止优先级反转和死锁问题, 并给出相应的可调度判定条件。 多处理器实时任务调度,前面的研究都是假定系统中只有 一个处理器,忽略实际复杂的因素,将注意力集中到调度算 法、资源访问控制和可调度性分析判定的基本原理上。这部 分将这些理论应用于包含多个处理器的实时系统中,并处理 在单处理器系统中未出现的问题。
最早期限优先调度算法(EDF)的特点和实现

最早期限优先调度算法(EDF)的特点和实现摘要:最早期限优先调度算法是基于优先级的动态调度方法,是最优的单处理器调度算法,具有灵活性高、能充分利用CPU计算能力的特点。
但是同时也具有调度开销增大、不能确定优先级低的任务截止之间能否得到满足的缺点,从而产生了EDF算法的优化算法NEDF和DPDS,较好的解决了上述问题,平衡了CPU使用率、响应时间、公平性和截止时间的问题。
关键词:任务调度;动态调度;优先级;EDF引言:随着计算机的发展,多道程序处理的出现需要强大的调度算法来对多任务进行调度,以确定多任务环境下任务的执行顺序以及占有CPU时间。
相对于静态、不可抢占的调度方法,EDF的出现使之凭借灵活性高、CPU占有率高很快成为最优的单处理器调度算法。
一、任务调度的基本概念在计算机发展的初期,需要使用计算机时,通常要集中在计算机所在的地方,人为的以作业的方式把工作内容一件一件的交给计算机处理,也就不存在调度的概念。
随后,出现了计算机的批处理方式,计算机把作业按照先来先服务的方式进行处理,体现了一种非常简单的调度概念。
随着多道程序处理方式的出现,调度逐渐变得重要和复杂起来。
在多任务的实时操作系统中,调度是一个非常重要的功能,用来确定多任务环境下任务执行的顺序和获得CPU资源后能够执行的时间长度。
操作系统通过一个调度程序看来实现调度功能,调度程序以函数的形式存在,用来实现操作系统的调度算法。
调度程序是影响系统性能(如吞吐率、延迟时间等)的重要部分。
在设计调度程序时,通常要综合考虑如下因素:CPU的使用率、输入、输出设备的吞吐率、响应时间、公平性和截止时间。
这些因素之间有一定的冲突性,在设计调度程序时需要优先考虑最重要的需求,然后再各种因素之间进行折中处理。
二、调度方法的分类对于大量的实时调度方法来说,主要存在以下几种划分方法:1、离线(off-line)和在线(on-line)调度根据获得调度信息的时机,调度算法可以分为离线调度和在线调度两类。
时限调度算法给出的调度顺序

时限调度算法给出的调度顺序时限调度算法是一种常用的任务调度算法,它主要用于在有限的时间内,合理地安排多个任务的执行顺序,以提高系统的效率和性能。
本文将介绍时限调度算法的基本原理和常见的调度顺序。
一、先来了先服务(FCFS)调度顺序先来了先服务(First-Come-First-Served)调度顺序是最简单的一种调度算法,它按照任务到达的先后顺序进行调度。
当一个任务到达后,系统就立即执行它,直到任务结束或发生阻塞。
这种调度顺序的优点是简单易实现,但缺点是无法根据任务的重要程度和紧急程度进行优先级调度,容易导致低优先级任务长时间等待。
二、最短作业优先(SJF)调度顺序最短作业优先(Shortest-Job-First)调度顺序是根据任务的执行时间长度进行调度的算法。
当多个任务同时到达时,系统会选择执行时间最短的任务先执行。
这种调度顺序的优点是能够最大程度地减少平均等待时间,提高系统的响应速度。
然而,它也存在着一定的缺点,即可能导致长任务的饥饿问题,即长任务可能一直等待短任务执行完毕而得不到执行。
三、优先级调度顺序优先级调度顺序是根据任务的重要程度和紧急程度进行调度的一种算法。
每个任务都有一个优先级,优先级越高的任务越先执行。
这种调度顺序能够根据任务的紧急程度进行调度,保证重要任务得到及时处理。
然而,它也存在着可能导致低优先级任务长时间等待的问题,因此需要合理设置任务的优先级。
四、时间片轮转(RR)调度顺序时间片轮转(Round-Robin)调度顺序是一种基于时间片的调度算法,它将每个任务分配一个固定长度的时间片,当一个任务的时间片用完后,系统会将其放入等待队列,并执行下一个任务。
这种调度顺序能够公平地分配系统资源,避免某个任务长时间占用资源,但也可能导致任务的响应时间较长。
五、最早截止时间优先(EDF)调度顺序最早截止时间优先(Earliest-Deadline-First)调度顺序是根据任务的截止时间进行调度的一种算法。
EDF调度算法在Linux2.6上的实现

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点和非实时进程动态优先级含义不 同. 以认为, 可 实时进程的静态优先级仅用于计算时间片, 而动态优先级则
收稿 日期 : 0 80 -0 2 0 .31 作者简介 : 张奎 良 (9 1 , 男,成都信息工程学院计算机系 硕: 研究生,研究方向为实时软仆 工程、算法分析 与设计 18 - )
造成 实时性 能更 强更适合嵌入 式应用的 系统.文章 最后介 绍 了对改造后 的 系统所进行 的检验 ,实验结 果证 明改进后 的 实时性能相对原 来的 l u26版本有 明显 的提 高. i x. n
关 键 词 : DF E ;抢 占式 内核 ;调度 ;动 态 中图法分类号: P 1 T 36 文献标识 码: A
.Leabharlann 程的时间片和非实时进程在—个量程内. ‘ 可区分实时进程和非实时进程的地方有两处: 调度策略 p lyS H D R S H D FF ) o c(C E R 或 C E IO 和动态优先级 i ER R _ RO , pi t 于 MA US r (x oJ X T P I) 实际使用上后者作为检验标准. 实时进程的动态优先级在 st hd l0 e ceu r 中设 s e 置( 相当于 a pi i ) 并且不随进程的运行而改变, r ry, ot 所以实时进程总是严格按照设置的优先级进行排序。 这一
2 调度 器的实时性能分析
21 iu . . Ln x26对于 实 时应用 的加 强 Ln x26内核 调 度 系统有 两点新 特 性对 实时应 用至 关重 要 :内核抢 占和 o 1 度 , 两点 都保 证实 时 进程 i . u () 调 这
能在可预计的时间内得到Ⅱ应. 向 这种“ 限时Ⅱ应” 向 的特点符合软实时( fr lm ) s te t e o a i 的要求, 但距“ 立即响应” 的硬实 时(a r l ) hr e t  ̄有一定距离. d ai me 并且, . 2 调度系统仍然 没有提供除 C U以外的其他资源的剥夺运行, 6 P 因此, 它 的实时性并没有得到根本改观. 2 . 2实时进程的优先级 y 2. Lnx .系统中, i 4 u2 实时进程的优先级通过 r pro i t irt 属性表示, 与非实时进程不同. 6在静态优先级之外引
最早期限优先调度算法(EDF)实验报告

实验报告实验名称:最早期限优先调度算法(EDF)实验一、实验目的1)了解实时调度,了解最早截止期优先算法(EDF算法);2)使用C语言实现最早截止期优先算法(EDF算法);3)计算多个任务的调度顺序。
二、实验原理最早截止期优先算法(EDF),也称为最早死限调度算法(DDS),是一种采用动态调度的优先级调度算法,任务的优先级根据任务的截止时间来确定。
任务的截止时间越近,任务的优先级越高;任务的截止时间越远,任务额优先级越低。
当有新的任务处于就绪状态时,任务的优先级就有可能需要进行调整。
EDF算法的测试如果所有的任务都是周期性的,并且对应的时间限等于它们的周期,对任务集的调度性的测试是非常简单的:如果任务集的总利用率不大于1,那么任务集就可以由EDF算法在一个单处理器上进行合理的调度。
对于那些任务的时间限并不全等于其周期的情况,没有简答的调度性测试。
在这样的情况下,需要使用EDF算法生成一个时间表,来判断是不是在一个给定的时间区间内所有的时间限都被满足。
在这种情况下EDF的一个可调度性测试如下:定义,以及(这里的“lcm”表示最小公倍数)。
定义是任务集T中所有满足其时间限的绝对值小鱼t的任务执行时间之和。
一个由n个任务构成的集合不是可行的EDF的充分必要条件是:或存在某个使得(其中n为任务集中任务的数量;为任务的执行时间;为周期任务的周期;为任务的相对时间限;为在绝对时间不迟于t的任务集合T中,所有重复的任务执行时间和。
)三、实验仪器硬件:PC机;软件:Windows7,Visual Studio 2010集成开发环境四、实验步骤1)理解EDF调度算法的原理并通过实例用EDF算法判断多任务的调度顺序。
2)新建EDF.h 头文件,在其中定义变量,结构体,函数。
3)新建input.c文件,用input函数从键盘获取多个任务的名称、执行时间、周期和释放时间,将任务分成一个个时间片存在数组中,并输出数组和各时间片属性。
两种改进的EDF软实时动态调度算法

LIQi
BA e W i
Байду номын сангаас
( c o l f Elcr nca d I f r t n,Da in U ie s y o eh o o y,D l n Lio ig 1 2 ) S h o eto i n n o mai o o l n v ri f T c n lg a t a i , a nn 0 4 a 1 6 ( a i nS ini i T s a d C n r l c n l n ttt ,D l n io i g 1 6 1 ) D l c t c et n o to h oo Y I s u e a i ,L a nn 1 0 3 a e f Te g i a
第 3 卷 第 5 4 期 21 0 1年 5月
计
算
机
学
报
V o . 34 No. 5 1
M a O11 y2
CHI NES (U RNA L OF COM P TERS E J) U
两 种 改进 的 E DF软 实 时动 态 调 度 算 法
李 琦¨
Abta t s r c
I of e ltm e s s e s he CPU e o c s w a t d by s ic i to ly a d t n s tr a —i y t m ,t r s ur ei s e w t h ng op i na l n he
s he ul b lt ft y t m s d c e s d b hel sng o v r a a ks The c nc pto yn mi c d a iiy o he s s e i e r a e y t o i fo e m ny t s . o e fd a c f z y t r s ol s i r du e n t i pe ,ba e u z h e h d i nt o c d i h s pa r s d on whih t m p ov d EDF c du i g a g — c wO i r e s he ln l o rt m s a e p op e . The d a lne o hee c tng t s sdea e o s v h e ou c n o e a — ih r r os d e d i ft xe u i a k i l y d t a e t e r s r e i n l g ihm n s s r e o i c e s he r to o UC ・ Si heo he .I hi a r,t or ort a d i ho t n t n r a e t a i fS C S n t t r n t s p pe e he f mul eo a f t e c ii a a ue o u z hr s l r v n a d t e s he ul b lt s d s us e h rtc l v l f r f z y t e ho d a e gi e n h c d a iiy i i c s d. Fi ly,t e na l h
基于EDF调度算法的端到端延迟保证方法

E F调度算法是为每个数据包赋予一个期限 , D 并按照期限 由小 到大 的顺序发送数据包 。在单个网络节 点中, 基本 的 E F D 算 法 是 为每 个 流 i 定 一 个 允许 的最 大 延 迟 d 如 果 流 。 设 的一
个 数 据包 P到 达 时 间 为 . 令其 期 限 (e d n ) 则 dal e 为 + 令 A. i 毗 ( ) 表 流 在 时 阃段 , 到 达 的数 据 包 长 度 总 和 -0 , 代 内 > )并 定 义 A.) ( , 为漉 i ( 0f f ) 的流 量 函 数 。若 对 于 任 意 0 有 A (.) A ( s , 中 A () 一 个 增 函 数 , 满 足 tO时 5f< ()t )其 - - f是 且 < A t)O 毋I 且 () t- ,l - 称 1是符 合 ^‘t的 . 作 ^ () 1。A. ) .) 记 ‘ t<^ () ’t ( 称为流 i 的流 量 包 迹 ( I伍c E vl e 函 数 , 即 是 其 流 量 特 _a neo ) r p 也 征 参 数 若对 于 每 个 流 i ^. ) 50, 基 本 E F算 法 为 有 ( < ( 则 D 所 有 数 据 包提 供 延 迟 保 证 的 一 个 充 分条 件 是 … :
传辅 链路 带宽 的调度是提供 服 务质量保证 的重要 手段 。 E F E retD a l e Frt是 一种 高效 的调度算 法 , D ( al s e di i ) i n s 在单 节
点情 况 下 , 连 接 接 纳 能 力 是 最 优 的_ 但 是 , 本 的 E F箅 法 其 l l 。 基 D ( 即根 据 数 据包 的 到 达 时 间 为 其 赋予 期 限 )无 法 直 接 应 用 于 提 供端 列 端 延 迟保 证 这是 固为 在 网络 环境 下 , 个 流 的流 量 特 一 征 在 网络 内 部 与 进 ^ 网 络 时 相 比突 发 性 会 变 得 更强 ; 而 E F D
不可抢占式EDF调度算法的可调度性分析

摘 要 现有的不可抢 占式 E F调 度算法的可调度性 分析 判定条件限定 实时任 务的截止期 必须等 于其周期 , D 限制 了它
的使 用 范 围。论 文 突破 这 一 限制 , 出 了更 具 一般 性 的 可 调 度性 分 析 判 定 充要 条 件 。通过 对 可调 度性 判 定 充 要 条 件 的 分 提
l 引言
实 时 系统 的正 确 性 不 仅 依 赖 于计 算 的 逻 辑 结 果 , 取 决 于 还 获得 计 算 结 果 的时 间 的 正 确 性 。 在航 空 航 天 、 电信 、 造 、 防 制 同 等 领 域 , 实 时 系统 有 着 强烈 的应 用 需 求 。实 时 处 理 和实 时 系 对 统 的研 究 和应 用 T 作 已 经 有 了相 当长 的历 史 , 实 时 任 务 调 度 在 理 论 、 时 操作 系统 、 时 通 信 等 方 面取 得 了 大 量 成 果 。 其 巾 , 实 实 实 时 任 务 调 度 理 论 是 实 时 处 理技 术 的核 心 和 键 。 经 典 的 实 时 调 度 理 论 对 单 处 理 器 上 的 周 期 性 硬 实 时 任 务 研 究 较 多[ 优 先级 驱 动 的 调度 方 法 是 实 时 调 度 方 法 和理 论 中 1 l 。 最 重 要 的 一 类 方 法 . 据 不 同 的 优 先 级 赋 值 策 略 , 以 分 成 静 根 可 态 优 先 级 调 度 和 动 态 优 先 级 调 度 两 类 。 Lu L y n i& al d在 f1 提 a 2中
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即存在 中任务的一组释放时刻( 的作业在时刻0释放,而其他任务的作业均在时刻 释放),使得 ,与 可调度矛盾。
故必要性成立,即如果 在不可抢占式EDF调度算法下可调度,以上条件总成立,再证充分性。
(1)
(2)
该判定条件仅限于任务的截止期等于其周 Nhomakorabea的情况。在截止期不等于其周期的情况下,以上判定条件并不适用。
定理1:令周期性硬实时任务集 ,其中, 为任务 的最坏执行时间。 为任务 的周期, 为任务 的截止期.则当且仅当以下条件成立, 在不可抢占式EDF调度算法下可调度:
其中, 。
证明:
先证必要性。假设存在一个周期性硬实时任务集 , 在不可抢占式EDF调度算法下可调度,但不满足条件,即 ,使得 ,其中 。令 ,其 中。
情形1:截止期大于 的所有作业在[ , ]内均未被调度执行,即[ , ]内得到调度的作业均是截止期小于或等于 的。
情形2:存在着某个(或某些)截止期大于 的作业在[ , ]内被调度执行。
以下将分别按这两种情形来讨论。
情形1:因有任务在 错过截止期,故 。由式(2)有:
由于 为空闲区间的结束时刻,所以[ , ]区间内调度的作业都在 或者 后被释放,且[ , ]内调度的作业其截止期小于或等于 ,即存在作业在[ , ]内释放,又在[ , ]内到达截止期,所以 。
EDF算法可调度性证明
截止期最早的任务优先调度(Earliest Deadline First,EDF)算法。该算法规定任务的截止期限越小,优先级越高。EDF调度又可以分为可抢占模式和不可抢占模式。但如果基于不可抢占模式实现EDF算法,调度的开销要远小于可抢占模式。故而只讨论不可抢占EDF调度算法。
针对周期性硬实时任务在单处理器上基于不可抢占式EDF调度算法的可调度分析,在时间离散的假设前提以及任务截止期等于周期的情况下,有人提出可调度性判定的充要条件:令 为有n个任务的任务集,其中 是一系列按周期非递减顺序排列的周期性任务, 为任务 的最坏执行时间。 为任务 的周期,则当且仅当以下条件成立, 在不可抢占式EDF调度算法下可调度;
而因为 错过截止期,且 内无空闲区间,所以 。
因此, ,
使得 与条件矛盾。
综合情形1和情形2,EDF算法得证。
仍然采用反证法。如 在不可抢占式EDF调度算法下不可调度,令 为作业最早错过截止期的时刻,令 为 前最后一个空闲区间的结束时刻,如 前无空闲区间,则 =0。
因为 为空闲区间的结束时刻,所以 之前被释放的作业在 之前都已被调度完毕。故[ , ]区间内的时间需求:
当所有任务的作业都在 释放时等式成立。
的调度情况可以归纳为以下两种情形:
即 ,
使得 与条件矛盾。
情形2:令 为截止期大于 ,且在[ , ]内被调度的任务中最迟被调度的任务。令 为任务 的最靠近 的被调度时刻,显然 ,且[ , ]内无空闲区间。令 为 在错过截止期的任务。 错过截止期的那个作业必在 间被释放(否则将先调度kT而非iT),所以 ,故 。
由于 截止期大于 且在[ , ]内被调度,则所有先于 释放且截止期小于或等于 的所有作业都已调度完成(由EDF调度原则可知),所以 间 的时间需求: