【文章內容簡介】 需求來動態(tài)地分配任務的優(yōu)先級。在實時調度算法中， EDF算法給就緒隊列中的各個任務根據(jù)它們的截止期限來分配優(yōu)先級，具有最近的截止期限的任務具有最高的優(yōu)先級。 基于比例共享調度算法 基于優(yōu)先級的調度算法 提供的是一種硬實時的調度，對于軟實時應用，使用比例共享式的資源調度算法（ SD算法）更為適合。比例共享調度算法指基于 CPU使用比例的共享式的調度算法，它按照一定的權重對一組需要調度的任務進行調度，使它們的執(zhí)行時間與它們的權重完全成正比。但是它沒有優(yōu)先級的概念，當系統(tǒng)處于過載狀態(tài)時，所有的任務的執(zhí)行都會按比例地變慢，這將影響實時進程。 實現(xiàn)比例共享調度的算法有兩種：可以調節(jié)各個就緒進程出現(xiàn)在調度隊列隊首的頻率，并調度隊首的進程執(zhí)行。或者逐次調度就緒隊列中的各個進程投入運行，但根據(jù)分配的權重調節(jié)分配個每個進程的運行時間片。 基于時間的進程調度算法 對于具有穩(wěn)定、已知輸入的簡單系統(tǒng)，如很小的嵌入式系統(tǒng)、自控系統(tǒng)、傳感器等應用系統(tǒng)，可以使用時間驅動（ Timedriven:TD）的調度算法，它能夠為數(shù)據(jù)處理提供很好的預測性。實際上屬于靜態(tài)調度方法，在系統(tǒng)的設計階段，在明確系統(tǒng)中所有的處理情況下，對于各個任務的開始、切換、以及結束時間等都事先做出明確的安排和設計。 時限和恢復管理 許多具有強實時性的多媒體應用，要求在規(guī)定時間內完成其處理，同時，所處理的數(shù)據(jù)也往往是“短暫”的，即有一定的有效時間，過時則有新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。實時事務中有多種定時限制，其中最典型的是事務截止期。 很多連續(xù)媒體應用程序具有內在的“軟”時限。例如，在視頻會議系統(tǒng)中，即使大多數(shù)視頻圖像都沒能夠按時處理完畢，也不影響會議繼續(xù)的進行。然而，錯過時限的提示信號對應用來說是相當重要的信息?；谶@些信息，應用可以要求改變服務質量 QoS的級別。 由于實時事務難以接受時間的延遲及其不確定性，因而多媒體操作系統(tǒng)的內存緩沖區(qū)的管理就顯得更為重要。如何及時分配所需緩沖區(qū)、如何讓高優(yōu)先級事務搶占緩沖區(qū)成為主要目標。 各種因素都可能導致 QoS的下降，當程序由于過載、硬件或軟件錯誤而錯過時限時，用戶程序應能夠決定相應的應付措施，也就是實時恢復機制。但是數(shù)據(jù)的可恢復性也并非一致的，有的事務可以在一定的時限內要求重發(fā)，而有的事務則可能要用“補償”、“替代”事務。為了保證實時限制的滿足，恢復也不一定是一致和絕對正確的。 同時，恢復過程也將影響處于活躍狀態(tài)的事務，使有的事務超過截止期，這對硬實時事務是不能接受的。因此，必須開發(fā)新的恢復技術與機制，應考慮到時間與資源兩者的可用性，以確定最佳恢復時機與策略，而不致于影響事務實時性的滿足。 然而在多道程序設計環(huán)境中，必須把調整優(yōu)先權等事物外的操作作為一個原子級操作，這樣可保證恢復任務不能被搶占。 QoS 管理 隨著數(shù)字視頻、音頻等連續(xù)媒體的網(wǎng)絡應用，對實時服務質量 QoS支持的要求也不斷提高。在不同的應用中，用戶對 QoS的要求也不完全相同。多媒體網(wǎng)絡操作系統(tǒng)必須具有增強的管理功能，使得能夠支持更為靈活、更為動態(tài)的 QoS選擇，從而使用戶可以對傳送連接進行適當?shù)募舨靡詽M足自己的特定需要。 在建立端到端的連接時，用戶應能量化和表達對有關 QoS參數(shù)的希望值、可接受值和不可接受值。通信雙方必須就這些參數(shù)進行協(xié)商，以保證這些 QoS參數(shù)值在連接持續(xù)期內得到滿足。通信過程中，即使違背了事先協(xié)商的 QoS值時，操作系統(tǒng)應能提供一定的指示信息。 對 連續(xù)媒體應用的 QoS管理 可以分成 兩種 控制模式：靜態(tài)的和動態(tài)的。靜態(tài)控制模式是指通信前，由用戶指定一個 QoS的級，并在整個連接生存期間都維護這個指定的級。而動態(tài)控制模式則允許用戶在整個連接生存期間調整初始的 QoS值。而修改 QoS級的依據(jù)有 2種，可以根據(jù)系統(tǒng)可用資源進行調整，或者根據(jù)任務的需要來調整。 支持連續(xù)媒體應用的有關策略 目前，對連續(xù)媒體的支持還缺乏一個全面的規(guī)劃的軟件標準和操作系統(tǒng)所支持的公共功能。如果要開發(fā)一個適合于多媒體處理的操作系統(tǒng)，它應該對連續(xù)媒體應用的支持可以分為三個方面：對資源管理的支持、對程序設計的支持和對文件系統(tǒng)的支持。 管理 為了支持連續(xù)媒體，應該采取新的資源管理模式來提供必須的系統(tǒng)資源，以滿足一定的應用請求級，從而避免出現(xiàn)那些不可預見的延遲和抖動。 基于 QoS的資源控制 在連續(xù)媒體中，可以參數(shù)形式描述其時間特性和空間特性。雖然 QoS參數(shù)大多數(shù)依賴于應用的，但應用系統(tǒng)一般都能提供多種可選的 QoS級，讓用戶選擇適合于自己的資源環(huán)境下工作的 QoS級，而操作系統(tǒng)必須能基于 QoS級對資源進行管理。無論用戶的請求是靜態(tài)的還是動態(tài)的，系統(tǒng)都必須對用戶所請求的級作出反映，當系統(tǒng)資源能夠滿足用戶申請的 QoS級時，系統(tǒng)才會接受用戶的請求并提供所需的系統(tǒng)資源。當資源不足時，系統(tǒng)將通過會話過程和用戶進行協(xié)商，降低 QoS的級，以減少對資源的需求。 存儲器管理 存儲器管理要為任務進程分配存儲器資源。對于連續(xù)媒體數(shù)據(jù)而言，通常都具有數(shù)據(jù)交換量大和嚴格的定時需求。傳統(tǒng)的虛擬內存采用請求頁式調度，在虛存和主存之間進行換頁交換可能要花費許多的時間，缺頁還將延長這段交換時間，從而可能影響實時進程。 如果不采用虛擬內存，可以在進程執(zhí)行期間將連續(xù)媒體數(shù)據(jù)鎖在存儲器中，但是可能影響資源利用率。另一種基于 QoS的方法中，可以利用連續(xù)媒體數(shù)據(jù)的周期性及時預調數(shù)據(jù)。 其他比較重要的實用實現(xiàn)技術包括散布緩沖區(qū)法或傳遞指針法，它們都有效地提高空間使用效率。 散布緩沖區(qū)法 ，就可以將進程地址空間裝入可能不連續(xù)的存儲器區(qū)域。 指針傳遞法 就是通過引用傳遞對象，而不拷貝或移動對象本身。 實時 I/O管理 實時 I/O子系統(tǒng)的主要 功能 是在主存儲器和外部設備之間傳送多媒體數(shù)據(jù)，它的中心任務就是設備管理、中斷延時與實時傳輸。 設備管理為所有硬件構件的控制與管理提供統(tǒng)一界面，通過將物理設備映射成抽象的設備驅動器。多媒體應用中，特別是實時連續(xù)媒體幀的輸入和輸出，必定需要大量的 I/O操作，由此頻繁地中斷內核，從而降低系統(tǒng)吞吐率并影響QoS。 而保證單流的連續(xù)性和多相關流之間的同步的關鍵所在就是 I/O的實時功能。要提高 I/O的實時功能，可以通過改變內核結構以使之具有搶占性、內核中增加安全搶占點集合、或將當前內核轉換成可在微內核上運行用戶程序。 如今，網(wǎng)絡帶寬超過已經(jīng)超過了 1Gbps，而使I/O總線成為了制約系統(tǒng)總體性能的瓶頸。由此可能導致總線的爭用，因此解決 I/O總線已成為急待解決的中心問題。 連續(xù)媒體的程序支持 實時線程 RealtimeThread 在通用的非實時系統(tǒng)中，線程不具備的實時特性，它們只能處于初始態(tài)、就緒態(tài)、非就緒態(tài)、或退出態(tài)之一。實時線程具有普通線程所有的特性和功能，但增加了更多的細致的控制能力，最重要的就是資源的搶占和優(yōu)先級的關系。實時線程可以設定優(yōu)先級，高優(yōu)先級的線程可以安排在低優(yōu)先級線程之前完成。一個應用程序可以通過使用線程中的方法 setPriority(int)，來設置線程的優(yōu)先級大小。 時限管理 實時任務 不僅要求完成每一項工作，并且要按照給定的時限去完成。在時限管理中，能滿足時限要求的有效策略就是可搶占性管理。所謂可搶占性管理 ，是指調度進程是建立在進程的優(yōu)先級別上的。在調度優(yōu)先級中，正確計時是相當重要的。但是在絕大多數(shù)調度策略中，運行時間是一個很難獲得的值，如果調度進程已經(jīng)獲得了事務處理時間的相關信息，而這些信息又可以用來檢測出哪些是最接近時限的事務，那么就可以賦予這些事務更高的優(yōu)先權，或者將那些不會超時的事務掛起。 但是，如果發(fā)生計時錯誤，事實上將改變線程的優(yōu)先級，從而導致不可預測的后果，尤其對實時程序來說就是一種災難性的故障。這就需要時限調度來保證系統(tǒng)的實時性。 當線程產(chǎn)生內存錯誤或浮點運算錯誤時，操作系統(tǒng)會將