实时调度与负载均衡

共 17 题
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1. 工作窃取的任务粒度中任务过小使窃取开销大于收益、过大导致负载不均,如何设置窃取阈值与队列策略?

A 任务越小越好,窃取开销可忽略
B 任务过小窃取开销大于收益,过大则负载不均,需用切分阈值平衡 ✓ 正确答案
C 任务越大越好,负载越均衡
D 任务粒度与窃取效率无关
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2. Cilk 的 work-first 与 help-first 中 child steal 与 continuation steal 的区别,对栈空间与调度开销的影响?

A work-first 让父线程执行子任务、窃取者取延续,栈空间小、调度开销低 ✓ 正确答案
B continuation steal 让父线程执行延续
C work-first 的调度开销高于 help-first
D Cilk 采用 help-first,父线程挂起等待子任务
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3. 截止期单调(DM)调度中当任务截止期小于周期时为什么按截止期排序优于按周期排序,其可调度条件如何表述?

A DM 与 RM 在所有情况下完全等价
B 当截止期小于周期时按截止期排序比按周期排序更合理,DM 是最优固定优先级调度 ✓ 正确答案
C DM 在 D<T 时按周期排序
D DM 的可调度性与截止期无关
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4. 周期任务的实现细节中定时器链与位图就绪队列如何降低调度器开销,与 Linux CFS 的红黑树就绪队列差异?

A 位图就绪队列用位运算 O(1) 找最高优先级,适合实时调度;CFS 红黑树按 vruntime 保证公平,O(log n) ✓ 正确答案
B 位图就绪队列需要遍历所有任务找最高优先级
C CFS 红黑树按静态优先级选择任务
D 定时器链与就绪队列无关
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5. 并行任务调度的局部性中工作窃取优先从本地队列尾部(LIFO)取任务,缓存局部性与窃取频率如何权衡?

A 本地应取队头任务以最大化局部性
B 本地从队尾 LIFO 取任务利用缓存局部性,窃取从队头 FIFO 取大任务保均衡 ✓ 正确答案
C 窃取频率越高缓存局部性越好
D 工作窃取不考虑缓存局部性
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6. 工作窃取(work stealing)调度器中为什么空闲线程从其他队列尾部窃取任务能平衡负载,与全局队列的差异?

A 工作窃取使用一个全局共享队列
B 全局队列比工作窃取更能利用局部性
C 工作窃取用分布式队列+空闲线程从队尾窃取平衡负载,避免全局队列的锁竞争 ✓ 正确答案
D 工作窃取无法平衡负载
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7. 多核实时调度中全局调度与分区调度的取舍,分区调度如何把单核 RM/EDF 分析扩展到多核?

A 全局调度任务不可迁移
B 分区调度的可调度性分析比全局调度更困难
C 分区调度每个核使用不同的调度算法
D 分区调度把任务固定到核、复用单核 RM/EDF 分析,简单可靠但负载均衡差;全局调度均衡好但复杂 ✓ 正确答案
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8. EDF(最早截止时间优先)调度的最优性条件中何时可调度,与 RM 调度的利用率界限对比?

A RM 的利用率上界高于 EDF
B EDF 与 RM 的利用率界限完全相同
C EDF 是静态优先级调度的最优
D EDF 可调度充要条件是 U≤1,RM 充分条件是 U≤n(2^(1/n)-1),EDF 利用率上界更高 ✓ 正确答案
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9. 实时调度的基础模型中周期性任务集 (C_i, T_i) 的利用率 U=ΣC_i/T_i,为什么 U≤1 是必要条件但非充分条件?

A U≤1 是必要非充分条件,可调度性还取决于调度策略与任务时序 ✓ 正确答案
B U>1 时任务集仍可调度
C U≤1 既是充分也是必要条件
D 利用率与可调度性无关
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10. 负载均衡的会话保持中一致性哈希与最小连接在长连接场景的取舍,节点增删时的会话迁移与重放如何处理?

A 最小连接天然保证会话保持
B 一致性哈希无法固定会话
C 节点增删不影响会话状态
D 一致性哈希用固定映射保证会话保持但可能负载不均,最小连接均衡但不是会破坏会话保持 ✓ 正确答案
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11. RM 与 EDF 的利用率上界中为什么 RM 的可调度充分条件是 U≤n(2^{1/n}-1),EDF 的充要条件是 U≤1,两者的保守性差异?

A RM 的界是充要条件
B EDF 的界比 RM 更保守
C RM 的 U≤n(2^(1/n)-1) 是充分非必要(保守),EDF 的 U≤1 是充要条件,EDF 利用率更高 ✓ 正确答案
D RM 与 EDF 的利用率上界相同
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12. Liu & Layland 的 RM 最优性中为什么静态优先级下 RM 最优,n→∞ 时利用率上界 n(2^{1/n}-1) 趋于 ln 2 的含义?

A RM 是最优的调度器,利用率可超过 100%
B n→∞ 时 RM 的利用率上界趋于 1
C RM 在静态优先级抢占式调度下最优,任务数趋无穷时利用率上界趋于 ln2≈0.693 ✓ 正确答案
D RM 不适用于静态优先级
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13. 硬实时系统中的软实时任务中轮询服务器/零星服务器(sporadic server)如何在不破坏硬实时任务保证的前提下服务软任务?

A 软任务可以直接插入调度而不影响硬任务
B 轮询服务器可以无限制地执行软任务
C 零星服务器没有预算限制
D 用服务器预算(capacity)隔离软任务,保证其占用不超过预算从而不破坏硬任务保证 ✓ 正确答案
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14. 实时调度的可调度性判定中 RM 的利用率上界 n(2^(1/n)-1) 与 EDF 的 U 小于等于 1 何时适用,周期性任务如何检查?

A RM 上界是充要条件,无需更多分析
B EDF 的 U≤1 是充分非必要
C RM 上界是充分条件且保守,EDF 的 U≤1 是充要,RM 界不满足时需用 RTA 精确判定 ✓ 正确答案
D U>1 时任务集仍可被 EDF 调度
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15. 优先级反转与优先级继承中低优先级任务持锁会阻塞高优先级任务,优先级继承如何消除无界阻塞(Mars Pathfinder 案例)?

A 优先级反转只影响低优先级任务
B 低优先级持锁被中优先级抢占使高优先级无界等待,优先级继承临时提升持锁者优先级以消除 ✓ 正确答案
C 优先级继承会永久改变任务优先级
D 优先级反转无法解决
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16. 可调度性分析的充分与必要中利用率测试 U≤n(2^{1/n}-1) 是充分非必要,何时需要响应时间分析(RTA)获得精确判定?

A 利用率测试充分非必要,界不满足时用 RTA 迭代方程精确判定是否可调度 ✓ 正确答案
B 利用率测试不满足就必然不可调度,无需 RTA
C RTA 比利用率测试更保守
D RTA 只能用于 EDF
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17. 响应时间分析(RTA)中如何用迭代方程 R_i = C_i + Σ_{j∈hp(i)} ⌈R_i/T_j⌉·C_j 计算任务最坏响应时间?

A RTA 只计算自身执行时间,忽略高优先级干扰
B ⌈R_i/T_j⌉ 表示任务 j 的优先级
C R_i 等于自身执行时间加上高优先级任务在 R_i 期间释放次数乘其执行时间,迭代至收敛判定 ✓ 正确答案
D RTA 方差与可调度性无关