28、自适应嵌入式多核实时系统调度算法解析

自适应嵌入式多核实时系统调度算法解析

1. 实时系统任务调度背景和传统算法

在实时系统中，所有任务都有一定的紧迫性，需要在特定的截止时间前完成。任务的正确性不仅取决于执行结果，还与是否能在截止时间内完成有关。实时任务可分为软实时任务和硬实时任务：
- 软实时任务 ：允许错过截止时间。例如在嵌入式系统中，打电话时用户需立即按键建立连接，但可容忍轻微延迟。
- 硬实时任务 ：不允许错过截止时间。如自动发动机控制单元，必须在截止时间前完成计算和处理，否则发动机将无法正常工作。

传统的实时系统调度算法主要有 EDF（最早截止时间优先调度）和 H - EDF（分层 EDF）算法：
- EDF 算法 ：在单核心系统中是最优调度算法，属于动态优先级调度算法，任务优先级根据绝对截止时间的接近程度动态变化。若任务集总利用率不大于 1，该任务集可在单核心系统中由 EDF 算法成功调度，公式如下：
[
1 \leq \sum_{i = 1}^{m} \frac{C_i}{T_i} = U
]
其中，任务 (n_i) 的计算时间为 (C_i)，周期为 (T_i)。不过，EDF 算法在多核平台上不一定能发挥良好作用，因为多核系统的最优调度是 NP - 难问题。
- H - EDF 算法 ：是一种简单的分层调度架构，类似于 EDF 算法。在第一层，根据任务类别对任务进行分类；在第二层，根据任务优先级进行调度，以确保硬实时任务不受软实时任务影响，避免错过截止时间。但该算法常忽略软实时任务的需求，导致系统性能下