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Linux实时调度策略的研究与改进
Linux实时调度策略的研究与改进
摘要：
实时操作系统允许任务根据严格的时间要求进行调度，同时需要常规操作系统的功能和保证又时性，因此实时调度器成为实时操作系统中的重要组成部分。Linux是常见的实践操作系统之一，但是，内核默认的实时调度策略与实时系统要求不完全吻合，可能导致错误发生。为此，一系列的实时调度策略被提出来以适应不断变化的实时需求。本文将对Linux实时调度策略的研究与改进进行探讨。
关键词：实时调度策略，Linux，优先级，deadline
一、简介
实时操作系统提供一整套功能，并按时满足任务的严格时间要求，是各种应用中最关键的组成部分。实时调度器是实时操作系统中的核心部分，决定了任务何时对CPU进行请求，以及何时释放CPU，从而影响任务完成的时间需求。Linux是一种常见的实时操作系统，但是，内核默认的实时调度策略不能完全满足实时操作系统对实时性的需求。因此，需要对Linux实时调度策略进行研究和改进，以适应不断变化的实时需求，使得实时系统更加稳定，无错误与良好的系统响应时间。
二、Linux实时调度策略
Linux中提供了几个不同的实时调度策略，分别适用于不同类型的任务和应用场景。实时调度策略的选择主要通过其优先级和deadline进行调整，可以对这两个参数进行优化，以适应特定应用需求。
1.优先级
在Linux中的实时调度器中，每个任务都有一个优先级。任务的优先级决定了哪个任务可以访问CPU，以及在发生CPU争用时，哪个任务可以首先访问CPU。Linux实时调度器中存在两个不同的优先级范围，可以分别为每个范围分配优先级，其中一个范围仅供实时任务使用，而另一个范围仅供非实时任务使用。
2.Deadline-Based
deadline-basedreal-timescheduling(DBS)策略是一种新兴的实时调度策略。它在保证CPU资源绝对最后期限的情况下，实现最小化的时延最优调度。Deadline是任务需要完成任务的时间限制，在其deadline之后，任务将不再是有用的，即任务失败。DBS通过分配deadline，减小实时任务的执行在调度中的延迟，提高其响应时间。
三、改进与研究
改进实时调度策略的主要目的是减少任务的时延，优化任务的完成时间。如何有效地改进Linux实时调度策略已经引起了广泛的关注。
1.基于deadline排序的调度策略
将任务按照其deadline进行排序，任务的deadline越小，优先级越高。在任务竞争CPU时，则选择具有最早deadline的任务优先级最高。这种调度策略在实时需求较低的场景中可以发挥良好的作用。
2.合并DBS策略
DBS作为新兴的任务调度策略，可以避免实时性任务的响应时间长。但是，当任务是高并发的，DBS可能出现任务严重缺乏CPU资源等问题。因此，提出了一种合并DBS与其他调度策略的方法。这种方法可以在保证任务执行时间的同时，减少因高并发问题而导致的任务缺乏CPU资源的问题。
3.介于无作为与DBS的新调度策略
无作为调度是传统的预定周期的调度策略，每个预定周期内有一个时间窗口，可以将多个任务分布在该时间窗口内，以便更好地利用系统资源。但是，传统方法不能保证实时性任务的响应时间。提出了一种改进的调度策略，即介于无作为和DBS之间的调度策略。该策略使用动态调整任务的时间窗口，并根据任务的实时情况动态分配时间片。这种策略可以在保证实时性的同时，充分利用CPU资源。
四、结论
Linux的实时调度策略对实时系统的性能和准确性至关重要。本文介绍了Linux中实时调度策略的基本概念和相关算法，并讨论了一些改进其时延的和可靠性的调度策略。目前已经开发出多种新的调度策略来适应不同的实时需求。未来，需要为Linux开发更多的实时调度策略，使其更加灵活和适应各种不断变化的应用场景。