開放式實時系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度的研究.pdf

1、隨著計算機硬件技術(shù)的巨大進(jìn)步，獨立開發(fā)與發(fā)布的硬實時、軟實時與非實時應(yīng)用程序一起運行于快速、通用目的的工作站與個人計算機系統(tǒng)的情況成為了可能，并且這些應(yīng)用程序可以動態(tài)地進(jìn)入或退出系統(tǒng)，這種系統(tǒng)就是“開放式實時系統(tǒng)”，它是目前研究最熱的實時計算領(lǐng)域之一。實時系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是實時調(diào)度。傳統(tǒng)的實時調(diào)度理論與方法雖然已經(jīng)相當(dāng)成熟，但它們用于傳統(tǒng)實時系統(tǒng)，專門針對某一特定類型的實時應(yīng)用。如何調(diào)度開放式實時系統(tǒng)中的任務(wù)是一個新的挑戰(zhàn)性問題。

2、 二維優(yōu)先級實時調(diào)度機制不僅劃分任務(wù)優(yōu)先級，還劃分調(diào)度策略優(yōu)先級。首先設(shè)置各種調(diào)度策略的優(yōu)先級，如：將EDF（Earliest Deadline First）策略優(yōu)先級設(shè)為最高，其次是RM（Rate-Monotonic），再其次是軟實時調(diào)度策略SD（Share-Driven），優(yōu)先級最低的是用于調(diào)度非實時任務(wù)的策略。然后劃分各調(diào)度策略內(nèi)部任務(wù)的優(yōu)先級。二維優(yōu)先級調(diào)度機制中任務(wù)的執(zhí)行順序由任務(wù)的調(diào)度策略優(yōu)先級與任務(wù)的優(yōu)先級共同決定。這

3、種算法不僅解決了傳統(tǒng)優(yōu)先級調(diào)度方法中調(diào)度策略依賴于調(diào)度機制的問題，還克服了以往開放式實時調(diào)度架構(gòu)不適合并行分布式實時應(yīng)用的缺點，適用于具有特權(quán)等級的場合。 但是，二維優(yōu)先級實時調(diào)度機制中，高優(yōu)先級調(diào)度策略的實時任務(wù)可能會讓較低優(yōu)先級策略的任務(wù)長時間得不到CPU（Central Processing Unit）而處于死等狀態(tài)，并且不適合公平性的場合。基于常量利用率服務(wù)器的混合調(diào)度架構(gòu)為每個實時調(diào)度策略分配一個常量利用率服務(wù)器，在底

4、層，一個全局的EDF 調(diào)度器負(fù)責(zé)調(diào)度和維護頂層各服務(wù)器。這種調(diào)度架構(gòu)不僅解決了以往方案中存在的問題，而且彌補了二維優(yōu)先級調(diào)度機制的不足，適用于公平性場合。通過引入空閑帶寬回收及任務(wù)溢出控制機制對常量利用率服務(wù)器進(jìn)行改進(jìn)，其性能可以得到進(jìn)一步提升。 常量利用率服務(wù)器的大小是固定的，而開放式系統(tǒng)的負(fù)載是動態(tài)變化的，因此，常量利用率服務(wù)器大小的設(shè)置會影響系統(tǒng)性能，若其大小大于任務(wù)實際需求，會浪費多余CPU 資源；若小于實際需求，會將一

5、些本可接受的任務(wù)拒之門外。可變利用率服務(wù)器的大小能根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的變化而變化，且其維護算法優(yōu)于常量利用率服務(wù)器。實驗結(jié)果表明，基于可變利用率服務(wù)器的二級層次調(diào)度架構(gòu)的性能更優(yōu)，更適合開放式實時系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度。 隨著應(yīng)用規(guī)模的擴大，若干相互獨立開發(fā)與發(fā)布的實時應(yīng)用程序與非實時應(yīng)用程序一起協(xié)同運行于一個分布式系統(tǒng)的需要在不斷增長。這類分布式開放實時系統(tǒng)對任務(wù)調(diào)度提出了新的要求。基于處理節(jié)點歸類分配（CPNA，Classified-Pro

6、cessingNode Allocation）算法與啟發(fā)式和FCF（First Committed First）調(diào)度算法結(jié)合的實時調(diào)度架構(gòu)比較適合同構(gòu)系統(tǒng)，且有較好的性能，但當(dāng)處理節(jié)點太少或節(jié)點歸類不多時，調(diào)度機制與調(diào)度策略分離程度不高，開放程度受限，其優(yōu)勢不能發(fā)揮出來。基于最大需求優(yōu)先與最空閑適應(yīng)分配算法及可變利用率服務(wù)器算法的實時調(diào)度架構(gòu)克服了以往方案的缺點，適合多種任務(wù)模型，支持調(diào)度機制與策略相分離，適合復(fù)雜的并行分布式應(yīng)用程序，