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Escalonamento de taxa monotônica (RMS)

1973
  • C. L. Liu
  • James Layland
Estação de trabalho em uma sala de controle analisando o escalonamento Rate-Monotonic para sistemas em tempo real.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O Rate-Monotonic Scheduling (RMS) é um algoritmo de escalonamento com prioridade estática para tarefas periódicas em um sistema de tempo real. Ele atribui prioridades com base na frequência da tarefa: quanto menor o período de uma tarefa (maior sua taxa), maior sua prioridade. O RMS é um algoritmo de prioridade estática ótimo, o que significa que, se qualquer algoritmo de prioridade estática puder escalonar um conjunto de tarefas, o RMS também poderá. A capacidade de escalonamento pode ser verificada por meio de um teste baseado em utilização. Traveling salesman problem applications also include sequencing jobs, a combinatorial task related to real-time scheduling. Scheduling theory, like the linear programming developed by Dantzig, aims for the best use of limited resources.

O escalonamento Rate-Monotonic (RMS) é um pilar da teoria de sistemas de tempo real, introduzido em um artigo seminal de 1973 por Liu e Layland. Ele fornece um método simples, porém poderoso, para escalonar um conjunto de tarefas independentes, preemptíveis e periódicas em um único processador. O princípio fundamental é atribuir uma prioridade fixa a cada tarefa, inversamente proporcional ao seu período. Uma tarefa que precisa ser executada a cada 10 ms terá uma prioridade maior do que uma tarefa que é executada a cada 100 ms.

A importância do RMS reside em sua otimalidade e na existência de um teste de escalonabilidade simples. Está comprovado que ele é uma política de escalonamento de prioridade estática ótima. Isso significa que, se um conjunto de tarefas pode ser escalonado por qualquer algoritmo de prioridade estática, ele também pode ser escalonado pelo RMS. A escalonabilidade de um conjunto de tarefas sob o RMS pode ser determinada usando um teste de limite de utilização. Para um conjunto de n tarefas, a utilização total do processador U é a soma do tempo de execução Ci dividido pelo período Ti para cada tarefa i: U = ∑i=1n Ci/Ti. Liu e Layland provaram que se essa utilização total for menor ou igual a um limite específico, [latex]U le n(2^{1/n}-1)[/latex], então o conjunto de tarefas tem garantia de ser escalonável (ou seja, nenhum prazo será perdido). À medida que n tende ao infinito, esse limite converge para [latex]ln(2) approx 0,693[/latex]. Isso fornece uma condição suficiente, mas não necessária, para a escalonabilidade. Um teste mais preciso, porém complexo, chamado análise exata ou análise de tempo de resposta, também pode ser usado.

UNESCO Nomenclature: 1203
Ciência da Computação

Tipo

Software/Algoritmo

Interrupção

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • teoria das filas
  • pesquisa operacional
  • primeiros trabalhos sobre algoritmos de agendamento de computadores
  • desenvolvimento de sistemas operacionais de tempo compartilhado

Aplicações

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • Analisadores de escalonabilidade para sistemas de criticidade mista
  • algoritmos de agendamento com eficiência energética que adaptam as taxas de tarefas
  • Agendamento particionado para sistemas de tempo real multi-core
  • RMS adaptativo para tarefas com tempos de execução variáveis ​​em aplicações de IA
  • Agendamento de pacotes de rede em switches de rede sensíveis ao tempo (tsn).
  • protocolos de reserva de recursos para computação em nuvem em tempo real
  • Estruturas de análise composicional para sistemas distribuídos de tempo real em larga escala
  • Análise probabilística de escalonabilidade para sistemas com tempos de execução incertos
  • Agendamento com reconhecimento de segurança para prevenir ataques de canal lateral baseados em tempo.
  • agendamento conjunto de tarefas em tempo real e aplicações que não exigem tempo real em um único processador
Relacionado a: escalonamento monotônico por taxa, RMS, sistemas de tempo real, algoritmo de escalonamento, prioridade estática, tarefas periódicas, análise de escalonabilidade, limite de utilização, Liu e Layland, escalonamento ótimo.

Contexto histórico

Escalonamento de taxa monotônica (RMS)

1970
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1973
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1970-01-01
1975-06-01
1980
1980
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(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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