面试题：进程管理之专家难度：并发进程的复杂调度与优化

Question

考虑一个具有实时任务和非实时任务的混合系统，实时任务对响应时间要求极高，非实时任务则注重系统整体吞吐量。请设计一种综合的进程调度策略，既能满足实时任务的截止期限要求，又能最大化非实时任务的执行效率。阐述该调度策略的具体实现机制、如何处理任务优先级变化以及应对系统负载波动的方法。

Answer 1

调度策略设计

采用基于优先级的抢占式调度策略，并结合时间片轮转机制。将实时任务赋予较高优先级，非实时任务赋予较低优先级。

具体实现机制

1. 实时任务调度：实时任务一旦到达，立即抢占当前正在执行的低优先级任务（如果有的话）。系统为每个实时任务分配一个截止期限，调度器持续监控实时任务的执行进度，确保其在截止期限前完成。
2. 非实时任务调度：非实时任务在没有实时任务需要执行时，按照时间片轮转的方式共享 CPU 资源。每个非实时任务被分配一个固定的时间片，时间片用完后，调度器将 CPU 分配给下一个非实时任务。

处理任务优先级变化

1. 实时任务优先级固定：实时任务的优先级在任务创建时确定，并且在执行过程中保持不变，以确保其响应时间。
2. 非实时任务优先级动态调整：根据非实时任务的执行情况和系统整体吞吐量，动态调整其优先级。例如，如果某个非实时任务长时间未得到执行，可以适当提高其优先级；反之，如果某个非实时任务占用 CPU 时间过长，可以降低其优先级。

应对系统负载波动的方法

1. 负载监控：系统持续监控实时任务和非实时任务的数量、执行时间等信息，以评估系统当前的负载情况。
2. 动态调整时间片：根据系统负载情况，动态调整非实时任务的时间片大小。当系统负载较低时，适当增大时间片，提高非实时任务的执行效率；当系统负载较高时，减小时间片，确保实时任务能够及时得到处理。
3. 任务拒绝与迁移：当系统负载过高，无法满足所有实时任务的截止期限要求时，可以考虑拒绝一些非实时任务的提交，或者将部分非实时任务迁移到其他空闲的计算资源上执行。