【正文】 ，Gemmell等人的研究是基于下列假設條件的： 1. 各通道可以有不同的消耗速率。 2. 各通道的回放可以獨立控制。部分通道可以暫?；胤?，而其它通道仍繼續(xù)回放。 3. 不固定讀周期中各通道的讀取總量（因為暫停、不同的消耗速率、不同的壓縮率或不同的采樣率等）。 4. 回放所需數(shù)據(jù)被保存在緩沖存儲中，且讀取的數(shù)據(jù)量至少足夠一個讀周期的使用。 5. 在一個讀周期內(nèi)，不會發(fā)生數(shù)據(jù)短缺，要求讀出的數(shù)據(jù)能緊跟實時的需求。 Gemmell的模型是基于排序集合使用的，它是描述任意的塊安排和流調(diào)度模式的一種框架。為了使讀周期內(nèi)不會發(fā)生數(shù)據(jù)短缺，要求讀操作之間的緩存量必須為 rcΔ max的數(shù)據(jù)，其中 Δ max表示給定通道兩個讀操作之間最大的時間間隔，關鍵的問題是如何尋找這個最大的間隔時間。 多數(shù)數(shù)據(jù)在介質(zhì)上的存放都可能是不連續(xù)的，所以系統(tǒng)常采用先進行排隊后讀取的方式，這樣可以減少尋道的時間和縮短讀周期，從而也減少了對緩沖的需求量。為此，有讀寫請求的通道都被放入到排序集合之中。如果定義每一個排序集合又是個通道的集合： {c1， c2?} 。令排序集合為 S1， S2?Ss ，其中 Si={c1，c2?} 。各集合是按固定順序執(zhí)行的，但要在一個集合里要對讀操作進行排序以減少尋道時間。 在這種條件下，有兩種情況比較特殊。 只有一個排序集合，尋道時間的優(yōu)化將對其中所有的通道進行。最差的情況就是跨兩個時間周期。即對一個通道的讀操作可以在前一個時間周期內(nèi)首先執(zhí)行，而在下一個周期中又于最后一個執(zhí)行。這樣，在兩次讀操作之間的時間大約是兩次讀周期的時間長度。 一個排序集合僅有一個通道，且在每一個讀周期中讀操作的次序保持固定，那么讀操作之間的時間間隔最多為一個時間周期。由于沒有對尋道進行過優(yōu)化，固定排序可能會有更長的讀操作周期。 令 T（ sj）為對排序集合 Sj執(zhí)行讀操作的最大的時間，其中包括尋道和其它開銷。對于一個特定的通道 c，考慮最差的情況，所有對 c的讀請求都是在 S的讀周期中第一個執(zhí)行，而在下一周期時在最后一個執(zhí)行， 如圖 113所示。 圖 113 在多流中的特定通道所需的最大延遲 則最大的間隔時間 Δ max為： 它說明，防止某通道在讀操作之間發(fā)生數(shù)據(jù)短缺的必要條件，必須讀足夠多的數(shù)據(jù)，才能保證在讀其它集合和讀同一集合中其它通道時足夠的緩沖數(shù)據(jù)供消耗。該公式可用于分析各種調(diào)度策略。當已知 Δ max后，則需要的最小緩沖為 ri Δ max+β ，其中 β 依賴于磁盤簇的大小。 介質(zhì)調(diào)度算法 多進程的系統(tǒng)中，各個進程分別會不斷請求文件系統(tǒng)的讀 /寫操作。當進程的發(fā)送請求的速度高于介質(zhì)的響應速度時，在存儲設備前將形成一個等待隊列。傳統(tǒng)操作系統(tǒng)有許多介質(zhì)驅(qū)動調(diào)度算法，包括先來先服務（ FCFS）、最短尋道時間優(yōu)先（ SSTF）、掃描法（ SCAN）、循環(huán)掃描法（ CSCAN）、分組掃描法和電梯調(diào)度法等。它們的主要目標是為了減少尋道時間，提高數(shù)據(jù)的流量和對介質(zhì)的隨機存取。因此無法適用于有時限要求的實時任務。 為了使多媒體操作系統(tǒng)適應連續(xù)媒體的要求，就要將各種方法協(xié)調(diào)起來，以提供實時要求和必須的穩(wěn)定數(shù)據(jù)率。連續(xù)媒體的 I/O系統(tǒng)不僅要滿足周期性的實時請求，同時在實時事務的時限內(nèi)處理非周期任務的請求。 最著名的實時調(diào)度算法有 EDF和 RMS算法，它們可使任務按優(yōu)先級順序的執(zhí)行，所不同的是確定實時任務優(yōu)先權(quán)的方法不同。 最早時限優(yōu)先法（ EDF：Earliest Deadline First） EDF也稱為最早截止時間優(yōu)先算法， EDF算法中，每個任務都是可剝奪的，根據(jù)每個任務的最后期限為其分配優(yōu)先級。為最后期限最早的任務分配最高優(yōu)先級，然后將其請求的資源賦給它。 EDF算法 是動態(tài)的，系統(tǒng)調(diào)度器在每一次就緒狀態(tài)進行調(diào)度。也就是說，每個任務的優(yōu)先級不是固定不變的，當新的任務到達時， EDF進程必須搶占目前運行的任務，立即計算最早時限并重新分配每個任務的優(yōu)先級。 如果新的任務獲得最高的優(yōu)先級，新的任務將立即執(zhí)行，被打斷的任務則根據(jù)其重新獲得的優(yōu)先級在以后被重新調(diào)度。 因此， EDF算法 的執(zhí)行必然比較頻繁，調(diào)度開銷高，同時隨著系統(tǒng)負載的增加其性能急劇下降，但處理機的利用率可以達到 100%。如果請求的服務時間可以預知， EDF是一種可行的算法。 另一種與 EDF相結(jié)合的調(diào)度算法是 SCANEDF，它既可以提供尋道優(yōu)化，又可以按最早時限優(yōu)先服務。對請求的服務一般按其順序，如果幾個請求的時限相同，那么就根據(jù)它們對應的位置。 RMS速率單調(diào)調(diào)度法 RMS為速率單調(diào)調(diào)度算法，它是可搶占的調(diào)度算法，每個任務按照請求速率為其分配一個唯一的優(yōu)先級，分配給請求速率最高的任務的優(yōu)先級最高，而且這種優(yōu)先級別是不能動態(tài)調(diào)整的。當有更高優(yōu)先級的任務加入時，它就可以中斷當前較低優(yōu)先級任務的執(zhí)行。速率單調(diào)算法的優(yōu)先不支持任務集合的調(diào)度和其他靜態(tài)算法。 對于周期性任務，每個任務的周期和開始時間是可以給定的?？梢愿鶕?jù)速率單調(diào)調(diào)度算法決定每個任務的優(yōu)先級，周期短的任務有高的優(yōu)先級。 當實時調(diào)度 n個任務時，要使得每個任務在它們的最終期限內(nèi)被成功地調(diào)度，必須滿足下面公式，也被稱為 RMA的可調(diào)度性測試公式。其中 Ci為任務 i在每個周期的最長執(zhí)行時間， Ti為任務 i的周期。 公式左邊的結(jié)果為處理器的利用率 U（ n），一般情況下， U的值隨 n的增加而下降，當 n的值為無限時，最終收斂于 69 ％，也就是處理機最差的利用率。 對于非周期任務將處理為周期任務，同樣可以賦予一個優(yōu)先級。 新一代智能存儲架構(gòu) 隨著存儲介質(zhì)的不斷改進，介質(zhì)調(diào)度將出現(xiàn)更適用的技術。目前，在智能存儲方面已出現(xiàn)了令人鼓舞的趨勢。同時，基于對象的智能存儲技術也成為研究熱點。例如，新一代智能存儲架構(gòu) ISTORE將引導這種技術， ISTORE是 UC Berkeley大學計算工程系 David Patterson教授領導的課題組所研究的一個項目，該研究旨在從可用性、可維護性和自進化性方面改進海量存儲系統(tǒng)的性能，達到智能存儲和智能管理目的。 其可用性是指當系統(tǒng)的硬件或軟件出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)仍能在滿足服務質(zhì)量 QoS要求的情況下繼續(xù)工作；可維護性是指無論系統(tǒng)怎么擴充和多么復雜，都要求最少的人工參與管理；自進化性是指系統(tǒng)的性能、可維護性和可用性應隨它們的改進或擴充而自動提高。 ISTORE使用專用的智能硬件和軟件來構(gòu)造海量的存儲系統(tǒng)。其硬件主要由智能存儲設備磚和智能底盤組成。智能存儲設備磚由磁盤、快速嵌入式 CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡接口構(gòu)成，智能存儲底盤是可擴展的和可冗余的，由快速網(wǎng)絡 +UPS組成。 ISTORE的硬件結(jié)構(gòu)具有優(yōu)點包括：分布式處理、自我監(jiān)控、即插即用、自動檢測環(huán)境問題、自動診斷、內(nèi)置的容錯能力。而軟件結(jié)構(gòu)必須具備的特點包括：全分布的和不共享代碼、冗余的數(shù)據(jù)存儲、靈活的存儲接口、重新?lián)艋钭允」δ堋? 本章小結(jié) 多媒體操作系統(tǒng)是由于多媒體應用的引入而產(chǎn)生的，同樣因為多媒體應用的環(huán)境、方式和工作重點可以分為多種類型。在網(wǎng)絡環(huán)境下，多媒體通信是關鍵技術。在這個大前提下，主要有兩種應用，一種分布式應用，操作系統(tǒng)更多地要考慮多媒體資源的遠程共享、任務的分配問題，另一種是實時應用，更多地圍繞著連續(xù)媒體的多任務、同步和時限問題，更復雜的情況就是實時分布式環(huán)境。 適合與多媒體應用的操作系統(tǒng)體系，主要有擴充傳統(tǒng)操作系統(tǒng)和微內(nèi)核兩種體系結(jié)構(gòu)，微內(nèi)核中保留了最基本的操作系統(tǒng)功能，而把其它大部分功能建立微內(nèi)核之上，這樣既使得微內(nèi)核不至于越來越來笨重，也有利于功能的擴建。 數(shù)字視頻、音頻等連續(xù)媒體的網(wǎng)絡應用中，對實時服務質(zhì)量 QoS支持的要求不斷提高。因而在創(chuàng)建任務調(diào)度的算法時，必須充分考慮實時任務的多種特征，包括時限性、搶占性、周期性、優(yōu)先性、重要性、組合性等。