Prioriteringsinversion

Prioriteringsinversion är ett problem i förhandsavgränsad multitasking där en lågprioriterad uppgift innehar en resurs som en högprioriterad uppgift behöver. Som följd blir den högt prioriterade uppgiften fördröjd trots sin höga prioritet, vilket kan leda till försämrad uppfyllelse av deadlines i realtidssystem.

Orsak och mekanism: När flera uppgifter delar en låsbar resurs (till exempel en mutex) och den lågt prioriterade uppgiften håller resursen medan en mellanprioriterad uppgift körs, kan den högt prioriterade uppgiften blockeras länge. Eftersom mellanprioriterade uppgifter får köra medan den högt prioriterade väntar uppkommer en inversion mellan prioriteringarna, vilket bryter den avsedda användningen av högprioriterad tid.

Konsekvenser: Förseningen kan leda till missade deadlines, sämre svarstider och i kritiska system ökad risk. Inom inbyggda och realtidssystem är undvikandet av prioriteringsinversion en central designfråga.

Motåtgärder: Flera mekanismer används för att förhindra eller lindra inversionen. Vanliga metoder är prioriteringsarv (priority inheritance protocol), där den lågt prioriterade uppgiften temporärt får den högsta relevanta prioriteten tills resursen frigörs, och prioriteringstak (priority ceiling protocol), där resursen tilldelas en fast högsta prioritet. Andra strategier inkluderar icke-blockerande synkronisering, låsningsfria datastrukturer, att begränsa längden på kritiska sektioner samt användning av tidsgränser och noggrann uppgiftsdesign.

Implementation och relevans: Inom moderna realtidssystem implementeras ofta sådana protokoll i operativsystemets schemaläggare. Fenomenet kan analyseras med tidsmätnings- och profileringsverktyg, och valet av synkroniseringstekniker är centralt för att undvika prioriteringsinversion.