面试题：进程管理之中等难度：实时系统中常见进程调度策略及特点

Question

请简述实时系统中两种常见的进程调度策略，例如最早截止时间优先（EDF）和速率单调调度（RMS），并说明它们各自的特点及适用场景。

Answer 1

最早截止时间优先（EDF）

1. 策略简述：根据任务的截止时间来安排调度顺序，截止时间越早的任务越优先执行。只要系统中有任务，调度器就会选择截止时间最早的任务运行。
2. 特点
   • 优点：理论上能为所有具有不同截止时间的任务提供最优调度，在可调度的情况下可确保所有任务都能在截止时间内完成，灵活性较高，对各种类型任务负载适应性强。
   • 缺点：需要动态计算任务的截止时间，调度开销相对较大；对系统的处理能力要求较高，如果任务负载过重，无法保证所有任务都能按时完成时，缺乏有效的过载处理机制。
3. 适用场景：适用于任务截止时间严格且任务执行时间和到达时间具有不确定性的实时系统，如多媒体流处理、航空航天飞行控制系统等，其中每个任务都有明确且不同的截止期限要求。

速率单调调度（RMS）

1. 策略简述：基于任务的周期来分配优先级，任务周期越短，优先级越高。假设所有任务都是周期性的，且每个周期内任务执行时间固定。
2. 特点
   • 优点：调度算法简单，静态优先级分配，调度开销小，在系统负载较轻时能有效保证各个任务周期性执行。系统可调度性分析相对容易，有成熟的可调度性判定条件（如Liu和Layland定理）。
   • 缺点：灵活性较差，仅根据任务周期分配优先级，未考虑任务实际的截止时间等其他因素，当任务特性较为复杂时可能无法满足所有任务的时间约束。对非周期性任务支持不好。
3. 适用场景：适用于任务具有周期性且执行时间相对固定、系统负载较为稳定的实时系统，如工业自动化控制系统中的周期性数据采集与控制任务等。