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首先，“實時操作系統(tǒng)”可以說是一個“盜用”了“實時”這個概念的名詞，其真正原型是“實時系統(tǒng)”。我注意到上面很多人把實時系統(tǒng)當(dāng)作實時操作系統(tǒng)，這是
一個很大的錯誤，真正的實時系統(tǒng)是指的一個由硬件、軟件所搭配起來的完整系統(tǒng)，軟件既包括操作系統(tǒng)，又包括應(yīng)用，也就是那些有實時特性的應(yīng)用。
對于一個有“任務(wù)”概念的實時系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度策略就是“實時調(diào)度”。請注意，真正的實時調(diào)度是指關(guān)心任務(wù)的“時間特性”并去保證時間特性的調(diào)度。 實時調(diào)度通常按照實時任務(wù)調(diào)度的時間嚴(yán)格性劃分為硬實時（hard real-time）和軟實時（soft real-time）兩大類。所謂“實時任務(wù)”，是指擁有明確的完成時間期限（deadline）的任務(wù)；所謂“時間嚴(yán)格性”，是指對于實時任務(wù) deadline監(jiān)督的嚴(yán)格程度，如果超過deadline就必定導(dǎo)致任務(wù)的失敗就是硬實時，而允許一定程度的越過dealine則通常稱為軟實時，因 此，兩者的關(guān)鍵區(qū)別也就是“guaranteed”和“best-effort”的區(qū)別。不同的硬實時系統(tǒng)中任務(wù)失敗的嚴(yán)重性是不一樣的，有的可能導(dǎo)致整 個系統(tǒng)運作的失?。ū热鐧C車自動控制系統(tǒng)），有的則可以通過錯誤恢復(fù)機制來作某些彌補，還有的就簡單的忽略掉這個任務(wù)（如媒體處理系統(tǒng)丟幀），因此，“硬 實時系統(tǒng)”并不嚴(yán)格是一個“可靠性系統(tǒng)”（當(dāng)然，實時系統(tǒng)本身的可靠性是相當(dāng)高的）。 我們再看看動態(tài)（Dynamic）調(diào)度與靜態(tài)（Static）調(diào)度，兩者關(guān)鍵區(qū)別在于任務(wù)的調(diào)度決定是否可以在運行期間動態(tài)的決定。靜態(tài)調(diào)度通常 是在系統(tǒng)配置過程中就決定了所有任務(wù)的執(zhí)行時間，而動態(tài)調(diào)度則在系統(tǒng)運行過程中可以根據(jù)實際情況靈活決定任務(wù)的執(zhí)行時間。在這里，需要說明的是，最佳化的 硬實時系統(tǒng)通常都是靜態(tài)調(diào)度的，也就是說，避免不可預(yù)知的任務(wù)（運行中也不會允許插入新任務(wù)），比如醫(yī)院的病員供氧系統(tǒng)，靜態(tài)調(diào)度可以說就是安排一張日程 表，算法可以復(fù)雜，也可以手工排列完成。但是，諸如導(dǎo)彈預(yù)警這樣的系統(tǒng)就無法做到這一點，所以不得不使用動態(tài)調(diào)度。 實時系統(tǒng)內(nèi)容很廣泛，我只介紹一下實時調(diào)度策略（也就是“動態(tài)調(diào)度”）。實時系統(tǒng)中，一個任務(wù)通常用（相位，周期，執(zhí)行時間，完成期限）四元組來 描述，保證一個任務(wù)的實時性，就是要滿足上面四元組的一些自然約束。真正的實時調(diào)度器，必定是對上面的四元組進(jìn)行滿足的（這也正是不具備這樣的調(diào)度器的那 些“實時操作系統(tǒng)”盜用“實時”概念的原因）。 著名的實時調(diào)度算法有，RM算法（速率單調(diào)性算法）、EDF算法（最早完成期限優(yōu)先算法）、LLF算法（最小松弛度算法）等，每個算法本身十分簡單，但是對于這些算法及其變種的時間滿足特性的證明則非常復(fù)雜。 我們再看看“實時操作系統(tǒng)”，這里的“實時”，如上面所說，實際上大多情況下是失去其本色的（只有小部分實時操作系統(tǒng)允許使用上面說過的實時調(diào)度器）。 那么“實時操作系統(tǒng)”的“實時”是什么呢？其實一般就是對2個指標(biāo)的衡量，一是“最大中斷處理延遲”，二是“最大任務(wù)調(diào)度延遲”。一般來說，市面 上的實時操作系統(tǒng)把這兩個指標(biāo)列出來，當(dāng)它們都足夠小時（沒有確定的尺度，大致的尺度是最大中斷處理延遲在十微秒數(shù)量級，最大任務(wù)調(diào)度延遲在百微秒到毫秒 數(shù)量級內(nèi)），就可以說是一個“實時操作系統(tǒng)”。 這兩個指標(biāo)跟什么有關(guān)系呢？首先，處理器的速度（準(zhǔn)確的說是執(zhí)行代碼的計算機的速度）很重要，執(zhí)行代碼越快，這兩個延遲就越小，這是理所當(dāng)然的。然后我們分別考察這兩個指標(biāo)： 先看最大中斷處理延遲，最影響這個指標(biāo)的是處理器關(guān)中斷以及中斷控制器mask掉中斷整個區(qū)域的代碼量，無論是操作系統(tǒng)內(nèi)核還是driver還是應(yīng)用程序 （某些實時操作系統(tǒng)允許應(yīng)用程序關(guān)中斷），都會影響整個這個指標(biāo)。軟件需要可能減小關(guān)中斷時間來保證這個指標(biāo)。另外影響這個指標(biāo)的是內(nèi)核代碼在正式調(diào)用中 斷處理代碼前的運行開銷，比如查找中斷號之類的動作，某些情況下這個開銷可能比較大。最后，很不幸，這個指標(biāo)實際上是跟應(yīng)用環(huán)境相關(guān)的，在真實的應(yīng)用環(huán)境 里，很可能存在突發(fā)密集中斷的情形，這種境況下，最大中斷延遲根本無法預(yù)料（當(dāng)然了，處理器速度越快就會越有改善）。 再看最大任務(wù)調(diào)度延遲，一般來說，可以用當(dāng)前運行低優(yōu)先級任務(wù)的系統(tǒng)中出現(xiàn)了高優(yōu)先級任務(wù)的時刻到高優(yōu)先級任務(wù)被調(diào)度后開始運行的這段時間來衡量。 linux2.4之所以“實時性”不好，很大程度上就是因為這個指標(biāo)與任務(wù)數(shù)量成正比，新的o(1)調(diào)度器就會好很多。另一個嚴(yán)重影響這個指標(biāo)的是“內(nèi)核 搶占性”，對于一個分開用戶級和內(nèi)核級的操作系統(tǒng)而言，如果內(nèi)核不可搶占，那就意味著最大任務(wù)調(diào)度延遲指標(biāo)會受到運行時間最長的那個系統(tǒng)調(diào)用時間的影響 （想想為什么吧），因此2.6內(nèi)核也對這個做了改進(jìn)。比上個指標(biāo)更加不幸的是，這個指標(biāo)在有虛存的操作系統(tǒng)上更加難以確定（你根本不好預(yù)料缺頁后的一系列 行為，萬一訪問硬盤就...），這也正是大多數(shù)時實操作系統(tǒng)不使用虛存的原因。 就說到這里了，差不多講清楚了吧 |
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