Планирование процессов реального времени
Планирование в реальном времени относится к средствам, с помощью которых процессу по мере необходимости обеспечивается квант процессора. Такая схема характерна для некоторых типов приложений, например, в робототехнике или управлении полетом. Вообще, поддержка планирования в реальном времени важна там, где требуется гарантированное время реакции системы на внешнее событие: в системах управления технологическими процессами, военных системах, коммуникационных системах и т.п. При написании приложения, которое управляет ракетой, заслонкой дозатора краски или даже простым видеотелефоном, приходится гарантировать время его реакции на прерывание, вызванное внешним событием, чтобы обеспечить разумное поведение приложения. Может выйти накладка, если ракета пролетит мимо цели, краски в крем для торта выльется больше, чем сливок, а изображения разных частей лица на видеофоне не будут синхронизированы во времени.
Существуют три варианта планирования процессов реального времени: его поддержки нет совсем, существует строгая поддержка реального времени (для приложений соблюдаются все предельные сроки) и выполняется нестрогая поддержка реального времени (предельные сроки могут быть пропущены, но поддерживается статистический минимум). Solaris - это среда с нестрогой поддержкой реального времени. А потому, для управления ракетой она может и не подойти - это зависит от алгоритма управления. Поддержка статистического минимума означает, что ракета может пролететь мимо, но зато вернется (если ее не собьют раньше или не закончится топливо).
В нестрогой среде реального времени период реакции должен иметь гарантированную конечную продолжительность (например, верхний предел времени, за которое приложение должно освободить процессор; в Solaris такой период составляет 5 миллисекунд).
В большинстве систем UNIX поддержки реального времени нет. Это связано с тем, что:
- "промахи" обращения к памяти из-за отсутствия страниц в оперативной памяти могут вызвать непредсказуемую задержку вследствие необходимости подгрузить требуемую страницу в память из swap-раздела;
- хотя ядро является выгружаемым (preemptable) - т.е. оно может быть смещено из процессора при запуске другого процесса, - в некоторых ситуациях все же не допускается выгрузка ядра из процессора, например, при обработке прерывания; элементы кода, которые не могут быть выгружены из процессора во время выполнения, называются "точками невыгружаемости" (nonpreemption points).
Решение первой из этих проблем в Solaris состоит в том, что все страницы процесса реального времени в памяти блокируются и их выгрузка на диск запрещается. Вторая проблема решается за счет того, что ядро Solaris - многопотоковое, обработчики прерываний реализованы как отдельные потоки, что делает возможным установить для них отдельный приоритет; более того, в Solaris есть возможность priority lending - "одалживание приоритета". Это означает, что когда более приоритетный процесс нуждается в результатах работы менее приоритетного процесса, он может "одолжить" последнему на время свой высокий приоритет для выполнения требуемой задачи.
