【文章內(nèi)容簡介】 而有的事務(wù)則可能要用 “ 補償 ” 、 “ 替代 ” 事務(wù)。為了保證實時限制的滿足，恢復(fù)也不一定是一致和絕對正確的。同時，恢復(fù)過程也將影響處于活躍狀態(tài)的事務(wù)，使有的事務(wù)超過截止期，這對硬實時事務(wù)是不能接受的。因此，必須開發(fā)新的恢復(fù)技術(shù)與機制，應(yīng)考慮到時間與資源兩者的可用性，以確定最佳恢復(fù)時機與策略，而不致于影響事務(wù)實時性的滿足。然而在多道程序設(shè)計環(huán)境中，必須把調(diào)整優(yōu)先權(quán)等事物外的操作作為一個原子級操作，這樣可保證恢復(fù)任務(wù)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(luò)應(yīng)用，對實時服務(wù)質(zhì)量 QoS支持的要求也不斷提高。在不同的應(yīng)用中，用戶對 QoS的要求也不完全相同。多媒體網(wǎng)絡(luò)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(dāng)?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(yīng)能量化和表達對有關(guān) 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(nèi)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(yīng)能提供一定的指示信息。對 連續(xù)媒體應(yīng)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(diào)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(diào)整，或者根據(jù)任務(wù)的需要來調(diào)整。 支持連續(xù)媒體應(yīng)用的有關(guān)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(yīng)該對連續(xù)媒體應(yīng)用的支持可以分為三個方面：對資源管理的支持、對程序設(shè)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(yīng)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(yīng)用請求級，從而避免出現(xiàn)那些不可預(yù)見的延遲和抖動?；?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(yīng)用的，但應(yīng)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(dāng)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(dāng)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(wù)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(nèi)存采用請求頁式調(diào)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(nèi)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(yù)調(diào)數(shù)據(jù)。其他比較重要的實用實現(xiàn)技術(shù)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(shè)備之間傳送多媒體數(shù)據(jù)，它的中心任務(wù)就是設(shè)備管理、中斷延時與實時傳輸。設(shè)備管理為所有硬件構(gòu)件的控制與管理提供統(tǒng)一界面，通過將物理設(shè)備映射成抽象的設(shè)備驅(qū)動器。多媒體應(yīng)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(nèi)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(guān)流之間的同步的關(guān)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(nèi)核結(jié)構(gòu)以使之具有搶占性、內(nèi)核中增加安全搶占點集合、或?qū)?dāng)前內(nèi)核轉(zhuǎn)換成可在微內(nèi)核上運行用戶程序。如今，網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)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(guān)系。實時線程可以設(shè)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(yīng)用程序可以通過使用線程中的方法 setPriority(int)，來設(shè)置線程的優(yōu)先級大小。時限管理實時任務(wù) 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(diào)度進程是建立在進程的優(yōu)先級別上的。在調(diào)度優(yōu)先級中，正確計時是相當(dāng)重要的。但是在絕大多數(shù)調(diào)度策略中，運行時間是一個很難獲得的值，如果調(diào)度進程已經(jīng)獲得了事務(wù)處理時間的相關(guān)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(wù)，那么就可以賦予這些事務(wù)更高的優(yōu)先權(quán)，或者將那些不會超時的事務(wù)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(dǎo)致不可預(yù)測的后果，尤其對實時程序來說就是一種災(zāi)難性的故障。這就需要時限調(diào)度來保證系統(tǒng)的實時性。當(dāng)線程產(chǎn)生內(nèi)存錯誤或浮點運算錯誤時，操作系統(tǒng)會將它視為一個異常來進行標識和處理。為了應(yīng)對這種錯誤，系統(tǒng)必須提供捕捉計時錯誤的接口，使得用戶能夠以應(yīng)用指定的方式進行處理，這就是實時程序的時限處理。分布式狀況下，因為通信的開銷導(dǎo)致遠程服務(wù)器的響應(yīng)處理時間變得更加不可預(yù)測，因此將使實時控制變得更復(fù)雜。時限調(diào)度策略 。既要針對滿足時限的，又要針對不能滿足時限的。而賦予計時錯誤處理程序的任務(wù)，是要解決線程的后續(xù)執(zhí)行方式。例如，一個周期性的線程錯過了時限時，時限處理程序就必須決定是繼續(xù)運行還是停止。通常，計時錯誤處理程序?qū)彦e誤線程掛起，并向用戶指定的端口發(fā)送一個消息。而另一個線程，將在該端口處獲取出錯的消息并作出有關(guān)反映。實時同步實時同步 是連續(xù)媒體關(guān)鍵的特征，實時線程的排隊是建立在優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)上的，基于 FIFO的次序排列，常常會導(dǎo)致優(yōu)先權(quán)倒置。為了支持實時同步，系統(tǒng)應(yīng)該能提供快速時間標識機制和實時互斥機制?；コ?是用來控制多任務(wù)對共享數(shù)據(jù)進行串行訪問的同步機制。在多任務(wù)應(yīng)用中，當(dāng)兩個或多個任務(wù)同時訪問共享數(shù)據(jù)時，可能會造成數(shù)據(jù)破壞。互斥使它們串行地訪問數(shù)據(jù)，從而達到保護數(shù)據(jù)的目的 .解決互斥有以下幾種方法 :1. 關(guān)閉中斷的方法 (intLock)：能解決任務(wù)和中斷 ISR之間產(chǎn)生的互斥，但使用該辦法會影響實時系統(tǒng)對外部中斷及時響應(yīng)和處理的能力。2. 關(guān)閉系統(tǒng)優(yōu)先級 (taskLock)：它可使當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行只能被中斷，而不能被高優(yōu)先級的任務(wù)搶占。但是，這種方法實際上也不適合于實時系統(tǒng)中的。3. 信號量 (Semaphore)：信號量是解決互斥和同步協(xié)調(diào)進程最好的方法。使用創(chuàng)建信號量Semaphore的辦法，說明任務(wù)的屬性。實時系統(tǒng)中的 IPC實時系統(tǒng) 主要包括多任務(wù)調(diào)度（采用優(yōu)先級搶占方式）、任務(wù)間的同步和進程間通信，這種通信方式被稱為進程間通信機制（ interprocess munication IPC）。進程間通信（IPC）是運行在多任務(wù)操作系統(tǒng)中或聯(lián)網(wǎng)計算機上的程序和進程使用的一組技術(shù)， IPC支持進程間有效的通信， LPC能共享內(nèi)存空間、同步任務(wù)并相互發(fā)送消息。遠程過程調(diào)用被稱為 RPC，它類似于 LPC。網(wǎng)絡(luò)上的客戶機／服務(wù)器模式利用了 RPC機制，客戶在他自己的機器上執(zhí)行部分任務(wù)，但還要依賴服務(wù)器提供的后端文件服務(wù)。RPC為客戶提供通信機制，以使服務(wù)請求發(fā)送到后端服務(wù)器。解決任務(wù)間的同步和進程間協(xié)調(diào)問題可以采用以下的幾種方式：內(nèi)存共享 （ Shared Memory）：用于簡單的數(shù)據(jù)共享。信號量 （ Semaphore）：用于基本的互斥和同步。消息隊列 （ Message queues）和 管道 （ Pipe）：用于單個 CPU中，任務(wù)間的信息傳遞。套結(jié)字 （ Socket）和 遠程調(diào)用 （ Remote procedure calls）：用于網(wǎng)絡(luò)任務(wù)間的通信