处理机调度——实时调度算法EDF和RMS…
实验二 处理机调度——实时调度算法EDF和RMS
一、实验目的
深入理解处理机调度算法，了解硬实时概念，掌握周期性实时任务调度算法EDF(Earliest Deadline First)和RMS(Rate Monotonic Scheduling)的可调度条件，并能在可调度情况下给出具体调度结果
二、实验原理
EDF为可抢先式调度算法，其调度条件为sum(Ci/Ti)£1；
RMS算法为不可抢先调度算法，其调度条件为sum(Ci/Ti)£n(exp(ln(2)/n)-1)。
三、实验内容
在Linux环境中采用用户级线程模拟实现EDF和RMS两种实时调度算法。给定一组实时任务，按照EDF算法和RMS算法分别判断是否可调度，在可调度的情况下，创建一组用户级线程，分别代表各个实时任务，并按算法确定的调度次序安排各个线程运行，运行时在终端上画出其Gantt图。为避免图形绘制冲淡算法，Gantt图可用字符表示。
三、实验设计
1、实时任务用task数据结构描述，设计四个函数：select_proc()用于实现调度算法，被选中任务执行proc()，在没有可执行任务时执行idle()，主函数mian()初始化相关数据，创建实时任务并对任务进行调度。
2、为模拟调度算法，给每个线程设置一个等待锁，暂不运行的任务等待在相应的锁变量上。主线程按调度算法唤醒一个子线程，被选中线程执行一个时间单位，然后将控制权交给主线程判断是否需要重新调度。
四、实验代码
#include"math.h"
#include"sched.h"
#include"pthread.h"
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"semaphore.h"
typedef struct{ //实时任务描述
char task_id;
int call_num; //任务发生次数
int ci; //任务处理时间
int ti; //任务发生周期
int ci_left;
int ti_left; //record the reduction of ti \ci
int flag; //任务是否活跃,0否，2是
int arg; //参数
pthread_t th; //任务对应线程
}task;
void proc(int *args);
void *idle();
int select_proc(int alg);
int task_num=0;
int idle_num=0;
int alg; //所选算法，1 for EDF，2 for RMS
int curr_proc=-1;
int demo_time=100; //演示时间
task *tasks;
pthread_mutex_t proc_wait[10]; //the biggest number of tasks
pthread_mutex_t main_wait,idle_wait;
float sum=0;
pthread_t idle_proc;
int main(int argc,char **argv)
{
pthread_mutex_init(& main_wait , NULL);
pthread_mutex_lock(& main_wait); //下次执行lock等待
pthread_mutex_init(& idle_wait , NULL);
pthread_mutex_lock(& idle_wait); //下次执行lock等待
printf("Please input number of real time task:\n");
int c;
scanf("%d",& task_num); //任务数
tasks=(task *)malloc(task_num *sizeof(task));
while((c=getchar())!='\n' && c!=EOF); //清屏
int i;
for(i=0 ; i
{
pthread_mutex_init( & proc_wait[i] , NULL);
pthread_mutex_lock( & proc_wait[i]);
}
for(i=0;i
{
printf("Pleased input task id,followed by Ci and Ti:\n");
scanf("%c,%d,%d,",&tasks[i].task_id, &tasks[i].ci, &tasks[i].ti);
tasks[i].ci_left=tasks[i].ci;
tasks[i].ti_left=tasks[i].ti;
tasks[i].flag=2;
tasks[i].arg=i;
tasks[i].call_num=1;
sum=sum+(float)tasks[i].ci / (float)tasks[i].ti;
while((c=getchar())!='\n'&&c!=EOF); //清屏
}
printf("Please input algorithm,1 for EDF,2 for RMS:");
scanf("%d",&alg);
printf("Please input demo time:");
scanf("%d", & demo_time);
double r = 1; //EDF算法，最早截止期优先调度
if(alg == 2)
{ //RMS算法，速率单调调度
r=((double)task_num)*(exp(log(2)/(double)task_num)-1);
printf("r is %lf\n",r);
}
if(sum>r) // 综合EDF和RMS算法任务不可可调度的情况
{ //不可调度
printf("(sum=%lf>r=%lf),not schedulable!\n",sum,r);
exit(2);
}
//创建闲逛线程
pthread_create(& idle_proc , NULL , (void*)idle , NULL);
for(i=0 ;i
pthread_create(&tasks[i].th, NULL, (void*)proc, &tasks[i].arg);
for(i=0;i
{
int j;
if((curr_proc=select_proc(alg))!=-1)
{ //按调度算法选择线程
pthread_mutex_unlock(&proc_wait[curr_proc]); //唤醒
pthread_mutex_lock(&main_wait); //主线程等待
}
else
{ //无可运行任务，选择闲逛线程
pthread_mutex_unlock(&idle_wait);
pthread_mutex_lock(&main_wait);
}
for(j=0;j
{ //Ti--,直至为0时开始下一周期
if(--tasks[j].ti_left==0)
{
tasks[j].ti_left=tasks[j].ti;
tasks[j].ci_left=tasks[j].ci;
pthread_create(&tasks[j].th,NULL,(void*)proc,&tasks[j].arg);
tasks[j].flag=2;
}
}
}
printf("\n");
sleep(10);
};
void proc(int *args)
{
while(tasks[*args].ci_left>0)
{
pthread_mutex_lock(&proc_wait[*args]); //等待被调度
if(idle_num!=0)
{
printf("idle(%d)",idle_num);
idle_num=0;
}
printf("%c%d",tasks[*args].task_id,tasks[*args].call_num);
tasks[*args].ci_left--; //执行一个时间单位
if(tasks[*args].ci_left==0)
{
printf("(%d)",tasks[*args].ci);
tasks[*args].flag=0;
tasks[*args].call_num++; //
}
pthread_mutex_unlock(&main_wait); //唤醒主线程
}
};
void *idle()
{
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&idle_wait); //等待被调度
printf("->"); //空耗一个时间单位
idle_num++;
pthread_mutex_unlock(&main_wait); //唤醒主线程
}
};
int select_proc(int alg)
{
int j;
int temp1,temp2;
temp1=10000;
temp2=-1;
if((alg==2)&&(curr_proc!=-1)&&(tasks[curr_proc].flag!=0))
return curr_proc;
for(j=0;j
{
if(tasks[j].flag==2)
{
switch(alg)
{
case 1: //EDF算法
if(temp1>tasks[j].ci_left)
{
temp1=tasks[j].ci_left;
temp2=j;
}
case 2: //RMS算法
if(temp1>tasks[j].ti)
{
temp1=tasks[j].ti;
temp2=j;
}
}
}
}
return temp2; //return the selected thread or task number
};
五、实验结果
