Статические и динамические алгоритмы
Статичность или динамичность алгоритмов диспетчеризации связана с характером приоритетности поступающих в систему задач. Есть системы со статическими приоритетами, а есть – с динамическими. В первом случае вычислительные процессы имеют фиксированное значение приоритета, а распределение приоритетов, как правило, проводится на этапе проектирования системы. Во втором – приоритеты вычислительных процессов могут меняться при необходимости и в зависимости от хода вычислений. [7]
Примером статического алгоритма является алгоритм планирования со статическим расписанием. Подразумевается, что расписание запуска задач составляется заранее, до старта системы. Диспетчер лишь следует этому расписанию и не составляет его в ходе работы. Строго это относится, разумеется, только к периодическим задачам. Если же имеются еще и спорадические задачи, то диспетчер, естественно, должен выбрать моменты времени запуска таких задач по ходу работы.
К преимуществам данного класса алгоритмов относят следующие обстоятельства:
Исключительная простота, обусловленная отсутствием понятия "процесс"/"поток". Передача управления задаче — вызов подпрограммы
Как следствие, результаты тестирований и поверок весьма надёжны.
Благодаря этим качествам, алгоритмы именно этого типа чаще всего применяются там, где требуется высокая надёжность (например, в системе автопилота).
Среди недостатков алгоритмов такого типа выделяют следующие:
Негибкость. Любое изменение (числа задач, времени исполнения и т.д.) требует остановки системы и пересчёта расписания.
Планировщик фактически "отвязан" от внешнего мира, так как работает по прерываниям от таймера. Учёт спорадических задач довольно сложен.
Размер таблицы с расписанием может оказаться большим при соответствующих соотношениях между периодами задач.
Примерами же динамических алгоритмов могут служить, например, следующие два алгоритма:
EDF (earliest deadline first) — приоритет задачам назначается по принципу: в каждый момент времени наивысший приоритет получает та задача, у которой осталось меньше всего времени до крайнего срока.
LLF (least laxity first) — приоритет задачам назначается по принципу: в каждый момент времени наивысший приоритет получает задача с наименьшим резервом времени (laxity)".
Резервом (запасом) времени называется разность между временем, оставшимся до крайнего срока и временем, которое задаче еще нужно проработать
При этом имеются 2 модификации алгоритма EDF:
с вытеснением задач
без вытеснения задач
Под вытеснением имеется ввиду то, что если во время работы какой-то задачи возникает работа другой задачи с приоритетом выше, чем у работающей в данный момент, то управление передается вновь возникшей задаче.
При невытесняющем EDF задача всегда доделывает свою очередную работу до конца, независимо от того, появились ли во время работы этой задачи более приоритетные или не появились.
Алгоритмы EDF и LLF считаются оптимальными для любого набора задач (периодические с любым соотношением между периодами и крайними сроками, спорадические) если: все задачи независимы, возможно вытеснение, вытеснение не требует временных затрат (что не соответствует реальному положению вещей).
Другим классом динамических алгоритмов являются динамические алгоритмы диспетчеризации со статическими приоритетами. Напомним, что принцип работы любого диспетчера на основании приоритета состоит в том, что в каждый момент времени исполняется та задача, которая имеет наивысший приоритет. В случае динамических диспетчеров со статическими приоритетами задач, приоритет задачи не изменяется с течением времени. Приводимые далее способы назначения приоритетов ориентированы на системы периодических задач.
Существует два распространенных способа назначения приоритетов:
RMS (rate monotonic scheduling). Правило назначения приоритетов таково: чем меньше период задачи, тем выше у неё приоритет. Иными словами, чем чаще (отсюда rate) задача переходит в состояние готовности, тем её приоритет выше.
DMS (deadline monotonic scheduling). В этом алгоритме приоритеты назначаются по немного другому правилу: чем меньше относительный крайний срок задачи, тем выше её приоритет.
Эти алгоритмы неоптимальны, так как при определённых условиях могут привести к превышению дедлайна, однако ввиду их относительной простоты именно они чаще используются в системах реального времени. [8]