最早截止日期优先 (EDF) CPU 调度算法

简介

最早截止日期优先 (Earliest Deadline First, EDF) 是一种实时系统的 CPU 调度算法。EDF 算法的主要思想是，对于每个任务，设置截止时间，优先处理最先过期的任务。当处理一个任务时，如果其过期时间还未到，那么就应该等待它过期。

原理

EDF 算法是一种抢占式调度算法，也就是说，处理器可以在任何时刻抢占当前正在执行的任务，然后处理更紧急的（即排在队列顶端）任务。因此，EDF 算法可以保证系统对实时任务的响应性，同时保证任务的到期时间得到满足。

具体来说，EDF 算法将所有正在等待处理的任务按其截止日期来排序，最早过期的任务优先处理。如果两个任务的截止日期相同，则按照从先到后的顺序来进行处理。同时，如果一个新任务的截止日期更早，那么它们应该越早进入任务队列，以便优先处理。

代码

下面是一个使用 Python 实现的 EDF 调度算法的代码片段：

from queue import PriorityQueue


class Task:
    def __init__(self, id, deadline):
        self.id = id
        self.deadline = deadline

    def __lt__(self, other):
        return self.deadline < other.deadline


def edf_schedule(tasks):
    task_queue = PriorityQueue()
    for i in range(len(tasks)):
        task_queue.put((tasks[i].deadline, tasks[i]))

    current_time = 0
    while not task_queue.empty():
        task = task_queue.get()[1]
        print(f"Processing task {task.id} with deadline {task.deadline}")
        current_time += 1

在这个例子中，我们定义了一个 Task 类，用来表示待处理的任务。每个任务包括一个 ID 和一个截止日期。我们使用 Python 标准库中的 PriorityQueue 来管理任务队列。在调度算法中，我们将所有任务按照截止日期排序，并依次处理队列中的任务，直到队列为空。