实时事务调度

实时事务调度并非易事。数据库必须保证逻辑一致性，同时安排事务以满足其截止期限，并尽量减少错过截止期限的事务数量。我们提供两种主要的调度策略：

高优先级最早截止期限优先（EDF）算法：事务首先按优先级排序，然后在相同优先级内按截止期限排序。相应的事务管理器基于 MURSIW。
优先级继承（PI）算法：事务管理器（PI-TM）依赖于实时操作系统（RTOS）的调度，并通过特定使用操作系统同步原语提供必要的提示。创建数据库时分配固定数量的同步原语作为互斥锁。事务开始时，线程获取一个或多个互斥锁（只读事务随机选择一个；读写事务获取所有互斥锁，防止死锁），并在事务结束时释放它们。操作系统调度程序可以识别持有关键互斥锁的线程，并在需要时应用“优先级继承”，即临时提高低优先级线程的优先级，使其更快完成并释放互斥锁（例如，在 Linux 和 FreeRTOS™ 中）。更多解释见“EDF 与 PI-TM”。
同步原语的数量由 mco_db_params_t.max_pi_readers 设置，定义了可并行运行的只读事务的最大数量。默认值为 1，意味着 PI-TM 行为类似于 EXCL（mcotexcl）。建议将 max_pi_readers 设置为不超过 CPU 核心数。如果启动了多个只读事务，其中 max_pi_readers 个事务将运行，其余事务将等待，直到至少有一个正在运行的事务完成。
PI-TM（mcotmpi）支持的操作系统包括 Linux、LynxOS-178®、FreeRTOS、embOS、INTEGRITY™ 和 VxWorks™。

事务执行由事务管理器控制，确保正确的序列化（读写事务按顺序执行，只读事务在没有读写事务时并行执行）。优先级规则如下：

高优先级读写事务会抢占所有低优先级只读事务（先回滚），除非有更高优先级的只读事务正在运行。此时，读写事务根据其优先级和截止时间排队。
如果新事务的截止时间早于当前事务的剩余时间，高优先级只读或读写事务会抢占低优先级读写事务（先回滚）。否则，不会抢占，以避免两个事务都回滚。

SmartEDB/rt 事务管理器在多个验证检查点测试事务的运行时间，确保不超出设定的截止期限。如果事务用完分配的时间片，则被标记为“事务中断”状态（MCO_E_INTERRUPTED），控制权返回给应用程序。应用程序应回滚事务，事务管理器确保数据库恢复到一致状态，并在应用程序响应时保证回滚在截止期限内完成。因此，事务可能错过截止期限但不会导致内部不一致。

EDF与PI-TM

在包含高优先级线程（H_DB）、低优先级线程（L_DB）和不与数据库交互的中优先级线程（M）的情况下，PI-TM 具有显著优势。

考虑以下场景：L_DB 启动事务后，M 线程因优先级更高而抢占 L_DB，将其暂停。随后 H_DB 到达，但由于 L_DB 正在执行事务，H_DB 无法立即启动新事务。在 EDF 调度下，H_DB 必须等待 L_DB 完成事务。而在 PI-TM 中，操作系统会在 H_DB 到达时临时提升 L_DB 的优先级，使其抢占 M 并完成事务，从而为 H_DB 让出路径。

对于 CPU 密集型事务的 PI-TM，应考虑以下要点：

初始分配的同步原语数量应等于 CPU 核心数。允许的只读事务数量不应超过可同时运行的核心数，否则会增加每个事务的执行时间。
分配的同步原语越多，启动读写事务越困难，因为它可能需要等待所有竞争的只读事务释放其原语。因此，PI-TM 更适用于具有 1 至 4 个 CPU 内核的硬件配置。

“先发制人”模式

当设置以下选项时：

db_params.mode_mask |= MCO_DB_PREEMPTIVE;

具有更高优先级（在 MCO_TRANS_PRIORITY 意义上）的事务将抢占正在运行的低优先级事务，并立即终止它们，同时返回 MCO_E_INTERRUPTED 错误。

此选项既适用于 EDF 事务管理器，也适用于 PI 事务管理器。