【正文】 ，Gemmell等人的研究是基于下列假設(shè)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(dú)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?yàn)闀和?、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(chǔ)中，且讀取的數(shù)據(jù)量至少足夠一個(gè)讀周期的使用。 5. 在一個(gè)讀周期內(nèi)，不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)短缺，要求讀出的數(shù)據(jù)能緊跟實(shí)時(shí)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(huì)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(gè)讀操作之間最大的時(shí)間間隔，關(guān)鍵的問(wèn)題是如何尋找這個(gè)最大的間隔時(shí)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(jìn)行排隊(duì)后讀取的方式，這樣可以減少尋道的時(shí)間和縮短讀周期，從而也減少了對(duì)緩沖的需求量。為此，有讀寫(xiě)請(qǐng)求的通道都被放入到排序集合之中。如果定義每一個(gè)排序集合又是個(gè)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(gè)集合里要對(duì)讀操作進(jìn)行排序以減少尋道時(shí)間。 在這種條件下，有兩種情況比較特殊。 只有一個(gè)排序集合，尋道時(shí)間的優(yōu)化將對(duì)其中所有的通道進(jìn)行。最差的情況就是跨兩個(gè)時(shí)間周期。即對(duì)一個(gè)通道的讀操作可以在前一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)首先執(zhí)行，而在下一個(gè)周期中又于最后一個(gè)執(zhí)行。這樣，在兩次讀操作之間的時(shí)間大約是兩次讀周期的時(shí)間長(zhǎng)度。 一個(gè)排序集合僅有一個(gè)通道，且在每一個(gè)讀周期中讀操作的次序保持固定，那么讀操作之間的時(shí)間間隔最多為一個(gè)時(shí)間周期。由于沒(méi)有對(duì)尋道進(jìn)行過(guò)優(yōu)化，固定排序可能會(huì)有更長(zhǎng)的讀操作周期。 令 T（ sj）為對(duì)排序集合 Sj執(zhí)行讀操作的最大的時(shí)間，其中包括尋道和其它開(kāi)銷(xiāo)。對(duì)于一個(gè)特定的通道 c，考慮最差的情況，所有對(duì) c的讀請(qǐng)求都是在 S的讀周期中第一個(gè)執(zhí)行，而在下一周期時(shí)在最后一個(gè)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(shí)間 Δ max為： 它說(shuō)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(shí)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(dāng)已知 Δ max后，則需要的最小緩沖為 ri Δ max+β ，其中 β 依賴(lài)于磁盤(pán)簇的大小。 介質(zhì)調(diào)度算法 多進(jìn)程的系統(tǒng)中，各個(gè)進(jìn)程分別會(huì)不斷請(qǐng)求文件系統(tǒng)的讀 /寫(xiě)操作。當(dāng)進(jìn)程的發(fā)送請(qǐng)求的速度高于介質(zhì)的響應(yīng)速度時(shí)，在存儲(chǔ)設(shè)備前將形成一個(gè)等待隊(duì)列。傳統(tǒng)操作系統(tǒng)有許多介質(zhì)驅(qū)動(dòng)調(diào)度算法，包括先來(lái)先服務(wù)（ FCFS）、最短尋道時(shí)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(biāo)是為了減少尋道時(shí)間，提高數(shù)據(jù)的流量和對(duì)介質(zhì)的隨機(jī)存取。因此無(wú)法適用于有時(shí)限要求的實(shí)時(shí)任務(wù)。 為了使多媒體操作系統(tǒng)適應(yīng)連續(xù)媒體的要求，就要將各種方法協(xié)調(diào)起來(lái)，以提供實(shí)時(shí)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(mǎn)足周期性的實(shí)時(shí)請(qǐng)求，同時(shí)在實(shí)時(shí)事務(wù)的時(shí)限內(nèi)處理非周期任務(wù)的請(qǐng)求。 最著名的實(shí)時(shí)調(diào)度算法有 EDF和 RMS算法，它們可使任務(wù)按優(yōu)先級(jí)順序的執(zhí)行，所不同的是確定實(shí)時(shí)任務(wù)優(yōu)先權(quán)的方法不同。 最早時(shí)限優(yōu)先法（ EDF：Earliest Deadline First） EDF也稱(chēng)為最早截止時(shí)間優(yōu)先算法， EDF算法中，每個(gè)任務(wù)都是可剝奪的，根據(jù)每個(gè)任務(wù)的最后期限為其分配優(yōu)先級(jí)。為最后期限最早的任務(wù)分配最高優(yōu)先級(jí)，然后將其請(qǐng)求的資源賦給它。 EDF算法 是動(dòng)態(tài)的，系統(tǒng)調(diào)度器在每一次就緒狀態(tài)進(jìn)行調(diào)度。也就是說(shuō)，每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)不是固定不變的，當(dāng)新的任務(wù)到達(dá)時(shí)， EDF進(jìn)程必須搶占目前運(yùn)行的任務(wù)，立即計(jì)算最早時(shí)限并重新分配每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。 如果新的任務(wù)獲得最高的優(yōu)先級(jí)，新的任務(wù)將立即執(zhí)行，被打斷的任務(wù)則根據(jù)其重新獲得的優(yōu)先級(jí)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(kāi)銷(xiāo)高，同時(shí)隨著系統(tǒng)負(fù)載的增加其性能急劇下降，但處理機(jī)的利用率可以達(dá)到 100%。如果請(qǐng)求的服務(wù)時(shí)間可以預(yù)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(shí)限優(yōu)先服務(wù)。對(duì)請(qǐng)求的服務(wù)一般按其順序，如果幾個(gè)請(qǐng)求的時(shí)限相同，那么就根據(jù)它們對(duì)應(yīng)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(gè)任務(wù)按照請(qǐng)求速率為其分配一個(gè)唯一的優(yōu)先級(jí)，分配給請(qǐng)求速率最高的任務(wù)的優(yōu)先級(jí)最高，而且這種優(yōu)先級(jí)別是不能動(dòng)態(tài)調(diào)整的。當(dāng)有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)加入時(shí)，它就可以中斷當(dāng)前較低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行。速率單調(diào)算法的優(yōu)先不支持任務(wù)集合的調(diào)度和其他靜態(tài)算法。 對(duì)于周期性任務(wù)，每個(gè)任務(wù)的周期和開(kāi)始時(shí)間是可以給定的。可以根據(jù)速率單調(diào)調(diào)度算法決定每個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，周期短的任務(wù)有高的優(yōu)先級(jí)。 當(dāng)實(shí)時(shí)調(diào)度 n個(gè)任務(wù)時(shí)，要使得每個(gè)任務(wù)在它們的最終期限內(nèi)被成功地調(diào)度，必須滿(mǎn)足下面公式，也被稱(chēng)為 RMA的可調(diào)度性測(cè)試公式。其中 Ci為任務(wù) i在每個(gè)周期的最長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間， Ti為任務(wù) 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(dāng) n的值為無(wú)限時(shí)，最終收斂于 69 ％，也就是處理機(jī)最差的利用率。 對(duì)于非周期任務(wù)將處理為周期任務(wù)，同樣可以賦予一個(gè)優(yōu)先級(jí)。 新一代智能存儲(chǔ)架構(gòu) 隨著存儲(chǔ)介質(zhì)的不斷改進(jìn)，介質(zhì)調(diào)度將出現(xiàn)更適用的技術(shù)。目前，在智能存儲(chǔ)方面已出現(xiàn)了令人鼓舞的趨勢(shì)。同時(shí)，基于對(duì)象的智能存儲(chǔ)技術(shù)也成為研究熱點(diǎn)。例如，新一代智能存儲(chǔ)架構(gòu) ISTORE將引導(dǎo)這種技術(shù)， ISTORE是 UC Berkeley大學(xué)計(jì)算工程系 David Patterson教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組所研究的一個(gè)項(xiàng)目，該研究旨在從可用性、可維護(hù)性和自進(jìn)化性方面改進(jìn)海量存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能，達(dá)到智能存儲(chǔ)和智能管理目的。 其可用性是指當(dāng)系統(tǒng)的硬件或軟件出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)仍能在滿(mǎn)足服務(wù)質(zhì)量 QoS要求的情況下繼續(xù)工作；可維護(hù)性是指無(wú)論系統(tǒng)怎么擴(kuò)充和多么復(fù)雜，都要求最少的人工參與管理；自進(jìn)化性是指系統(tǒng)的性能、可維護(hù)性和可用性應(yīng)隨它們的改進(jìn)或擴(kuò)充而自動(dòng)提高。 ISTORE使用專(zhuān)用的智能硬件和軟件來(lái)構(gòu)造海量的存儲(chǔ)系統(tǒng)。其硬件主要由智能存儲(chǔ)設(shè)備磚和智能底盤(pán)組成。智能存儲(chǔ)設(shè)備磚由磁盤(pán)、快速嵌入式 CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成，智能存儲(chǔ)底盤(pán)是可擴(kuò)展的和可冗余的，由快速網(wǎng)絡(luò) +UPS組成。 ISTORE的硬件結(jié)構(gòu)具有優(yōu)點(diǎn)包括：分布式處理、自我監(jiān)控、即插即用、自動(dòng)檢測(cè)環(huán)境問(wèn)題、自動(dòng)診斷、內(nèi)置的容錯(cuò)能力。而軟件結(jié)構(gòu)必須具備的特點(diǎn)包括：全分布的和不共享代碼、冗余的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、靈活的存儲(chǔ)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(yīng)用的引入而產(chǎn)生的，同樣因?yàn)槎嗝襟w應(yīng)用的環(huán)境、方式和工作重點(diǎn)可以分為多種類(lèi)型。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，多媒體通信是關(guān)鍵技術(shù)。在這個(gè)大前提下，主要有兩種應(yīng)用，一種分布式應(yīng)用，操作系統(tǒng)更多地要考慮多媒體資源的遠(yuǎn)程共享、任務(wù)的分配問(wèn)題，另一種是實(shí)時(shí)應(yīng)用，更多地圍繞著連續(xù)媒體的多任務(wù)、同步和時(shí)限問(wèn)題，更復(fù)雜的情況就是實(shí)時(shí)分布式環(huán)境。 適合與多媒體應(yīng)用的操作系統(tǒng)體系，主要有擴(kuò)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(lái)越來(lái)笨重，也有利于功能的擴(kuò)建。 數(shù)字視頻、音頻等連續(xù)媒體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，對(duì)實(shí)時(shí)服務(wù)質(zhì)量 QoS支持的要求不斷提高。因而在創(chuàng)建任務(wù)調(diào)度的算法時(shí)，必須充分考慮實(shí)時(shí)任務(wù)的多種特征，包括時(shí)限性、搶占性、周期性、優(yōu)先性、重要性、組合性等。