调度理论(Scheduling Theory)
RTOS 的核心不是调度机制,而是调度可证明性(Schedulability & Determinism)。
Temporal Determinism
WCET Analysis
Feasibility Model
1. 核心定义
调度理论研究在有限 CPU 资源下,任务集合是否满足时间约束。
本质是一个可行性问题:
∀Ti : FinishTime(Ti) ≤ Di
调度结果不是“优化最优”,而是“是否可证明成立”。
2. 形式化模型
Ti = (Ri, Ci, Di, Pi)
Ri:释放时间 / Ci:WCET / Di:截止时间 / Pi:优先级
CPU 利用率约束(简化):
Σ(Ci / Ti_period) ≤ 1
超过该边界 → 系统不可调度(not schedulable)
3. 调度核心原则
Worst-case determinism first
- 设计基于 WCET,而非平均性能
- 目标是 deadline guarantee,而非吞吐量
- 必须支持最坏情况分析
4. 可调度性分析流程
- 任务建模
- WCET 计算
- 响应时间分析
- Deadline 检查
任何一步不可建模 → 理论失效(无法保证实时性)
5. 不可调度的本质原因
- WCET 不可界定
- 中断延迟不可预测
- 锁竞争不可建模
- 动态内存干扰
- 缓存行为不可控
不可分析 = 不属于 RTOS 理论体系
6. 系统意义
调度理论用于定义系统是否属于“实时系统”,而不是实现任务执行。
- 定义时间正确性边界
- 提供系统可证明性基础
- 连接中断 → 调度 → 内核执行