多處理器硬實時系統(tǒng)的調(diào)度算法研究.pdf

1、硬實時系統(tǒng)要求系統(tǒng)中的每個實時任務都能夠在截止期之前正確響應，否則會帶來難以承受的嚴重后果。硬實時調(diào)度算法構(gòu)造確定性的任務運行秩序，并從理論上證明該運行秩序的可行性，確保任務不會錯失截止期。隨著硬實時系統(tǒng)對計算能力需求的不斷增長，越來越多的復雜硬實時系統(tǒng)開始采用多處理器芯片。和單處理器實時系統(tǒng)相比，多處理器系統(tǒng)由于任務的并行運行，在調(diào)度方面的分析、設計難度較大。因此，高效率的多處理器實時調(diào)度算法是硬實時系統(tǒng)研究的核心內(nèi)容之一。
　

2、　搶占在提高調(diào)度能力和靈活性的同時會帶來額外的系統(tǒng)開銷。特別在多處理器平臺上，搶占帶來的作業(yè)遷移會造成不可忽視的性能下降。以減少不必要搶占為目標，提出多處理器實時系統(tǒng)的全局搶占閾值調(diào)度算法GPTS。GPTS是處于搶占調(diào)度和不可搶占調(diào)度之間的一種混合調(diào)度算法。該算法在作業(yè)開始運行時提升其優(yōu)先級，從而降低了該作業(yè)被搶占的可能性，在保持系統(tǒng)可調(diào)度的基礎上，可以有效減少系統(tǒng)運行過程中的搶占次數(shù)。
　　限制不必要的搶占不僅可以減少資源損耗，

3、還能夠提高調(diào)度能力。將任務整體提升優(yōu)先級會給高優(yōu)先級任務帶來過高的額外干擾，影響高優(yōu)先級任務的實時性。以提高調(diào)度能力為目標，提出多處理器硬實時系統(tǒng)的限制搶占調(diào)度算法FPLPS。該算法在任務的末尾設置一段有較高優(yōu)先級的區(qū)域，減少任務在該區(qū)域內(nèi)運行時被搶占的次數(shù)，同時避免給資源壓力很大的高優(yōu)先級任務帶來過多的額外干擾，從而提高了實時任務集的可調(diào)度性。
　　硬實時系統(tǒng)在運行過程中，不可避免的會出現(xiàn)故障，在出現(xiàn)故障時依然可以正確運行是硬實

4、時系統(tǒng)必須滿足的要求。主副版本機制是硬實時調(diào)度中廣泛采用的容錯方法。在主副版本機制的容錯調(diào)度算法中，主版本出現(xiàn)故障之后對應的副版本才會進入就緒狀態(tài)，可供副版本運行的時間區(qū)間短，容易錯失截止期。針對副版本實時性較差的問題，提出副版本不可搶占的全局容錯調(diào)度算法FTGS-NPB。該算法通過賦予副版本最高優(yōu)先級，使副版本在運行過程中不受干擾并在最短時間內(nèi)響應，改善了副版本的實時性，從而減少了實現(xiàn)容錯所需的額外處理器資源。
　　副版本根據(jù)進

5、入就緒狀態(tài)的時間分為主動副版本和被動副版本。主動副版本在無故障時會消耗大量的額外資源，被動副版本不消耗額外資源，但是實時性較差，并且不適用于主副版本總使用率超過1的任務。同時考慮兩種副版本的優(yōu)缺點，提出副版本延遲的全局容錯調(diào)度算法FTGS-BD。該算法根據(jù)資源使用情況將副版本的就緒時間盡量推遲，同時在不需要副版本響應時及時回收分配給副版本的資源，在保證副版本能夠在對應主版本出現(xiàn)故障的情況下正確響應的同時，減少了副版本在主版本無故障時浪費