基于反饋機(jī)制的軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度算法研究

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1、基丁反饋機(jī)制的軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度算法研究摘要隨著嵌入式系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展與普及，一種運(yùn)行于開(kāi)放和不可預(yù)測(cè)環(huán)境的軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)正在迅速崛起，為實(shí)時(shí)系統(tǒng)的研究提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度算法大多都是開(kāi)環(huán)調(diào)度的，此類(lèi)算法在靜態(tài)或者特定動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中均具有較好的性能，但是在不可預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中其性能會(huì)急劇下降。因此，將反饋機(jī)制應(yīng)用到軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度算法中已經(jīng)成為調(diào)度算法研究的一個(gè)熱點(diǎn)。系統(tǒng)過(guò)載問(wèn)題一直是調(diào)度研究的主題，任務(wù)過(guò)載率對(duì)于軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)的有效性和可靠性至關(guān)重要；任務(wù)間的公平性是軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的又一個(gè)重要問(wèn)題，不同的任務(wù)有著不同的重要性，

2、如何公平的給它們分配資源還有待進(jìn)一步研究。針對(duì)上述需求，本文在國(guó)家自然科學(xué)基金《異構(gòu)多核片上系統(tǒng)自適應(yīng)實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度機(jī)制及算法研究》的資助下，對(duì)基于反饋控制的軟實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度中的部分問(wèn)題進(jìn)行了完善和改進(jìn)。本文的主要工作如下：針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)載問(wèn)題，目前的研究基本都是針對(duì)系統(tǒng)發(fā)生過(guò)載后，如何通過(guò)反饋來(lái)及時(shí)有效的制止，沒(méi)有從跟本上解決過(guò)載發(fā)生的必然性。本文利用回歸模型與非精確計(jì)算設(shè)計(jì)了一種提前預(yù)防系統(tǒng)過(guò)載的策略，該策略面向多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)任務(wù)進(jìn)行跟蹤，并在所有任務(wù)利用率之和大于系統(tǒng)最大利用率時(shí)提前進(jìn)行調(diào)整，從而避免過(guò)載現(xiàn)象的發(fā)生。針對(duì)任

3、務(wù)公平性調(diào)度問(wèn)題，已有的研究或者沒(méi)有考慮任務(wù)之間的公平性，隨著系統(tǒng)根據(jù)反饋信息對(duì)所有任務(wù)服務(wù)等級(jí)進(jìn)行調(diào)整，就會(huì)出現(xiàn)某些任務(wù)持續(xù)運(yùn)行在很高或者很低的服務(wù)等級(jí)；或者考慮了任務(wù)間的公平性問(wèn)題，但未進(jìn)一步考慮不同任務(wù)的權(quán)重差異，將所有任務(wù)等同對(duì)待。本文利用反饋控制描述了一種任務(wù)權(quán)重公平化的策略。該策略加入了任務(wù)的權(quán)重因素，根據(jù)各個(gè)任務(wù)的相對(duì)權(quán)重對(duì)其服務(wù)等級(jí)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，以保證任務(wù)之間公平地得到處理器資源。為了驗(yàn)證本文算法的有效性，基于現(xiàn)有的非精確計(jì)算任務(wù)調(diào)度模型實(shí)現(xiàn)了一個(gè)模擬系統(tǒng)，對(duì)本文提出的算法和現(xiàn)有的相關(guān)經(jīng)典算法進(jìn)行模擬比較。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

4、明：過(guò)載避免算法在系統(tǒng)負(fù)載存在突發(fā)的情況下，算法不僅很好地體現(xiàn)了任務(wù)的實(shí)時(shí)性，而且有效地增強(qiáng)了系統(tǒng)的容錯(cuò)能力；任務(wù)公平性算法在合理保證系統(tǒng)利用率和錯(cuò)失率的同時(shí)，有效地提高了系統(tǒng)任務(wù)之間的公平性。關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)系統(tǒng)；反饋控制；非精確計(jì)算；回歸模型；過(guò)載；公平性AbstractAIongwiththedevelopmentandapplicationoftheembeddedsystemandrelatedtechn0109Y．a(chǎn)kindofsoftreal—timesystemsthatrunsonopenandunPredlctabl

5、eenvironmentisspreadingquickly．Thecategoryofthesoftreal·timesystemresearchisnumerous，whichbringnewchallengestotheresearchofreal-timetheories·Thetraditionalreal-timeschedulingalgorithmismostlyopen—loopscheduling，andsuchaIgorithmhasbetterperformanceinstaticorspecificdyna

6、micsystems，butitsperformancewillbesharplyworseninginunpredictabledynamicsystems·Therefore，feedbackmechanismsappliedtosoftreal-timeschedulingalgorithmhavebecomeahotspotofschedulingalgorithm．Svstemoverloadisalwaystheschedulingresearchtopic，theoverloadrateisvervimportantf

7、orthevalidityandreliabilityoftaskschedulingresearchintosoftreal-timesystem；theequitybetweentasksisanotherimportantissueofsoftreal?！癿eschedulingsystem，differenttaskshavingdifferentimportance·Howtoallocateresourcesforthemfairlystillneedsfurtherresearch．InviewoftheaboVere

8、舀uirements，thepaperfundedbythenationalnaturalsciencefunds-”researchonadaptivereal．timetasksschedulingmechanismandalgo