基于EDF调度策略的端到端实时系统可调度性分析算法

端到端实时任务调度模型可用于描述许多分布式实时系统.提出一种基于EDF调度策略的端到端实时任务调度模型,给出了端到端实时系统的可调度性判定条件,并提出其可调度性分析算法,该可调度性判定条件及可调度性分析算法适用于采用非连续工作型同步协议和连续工作型同步协议控制下的端到端实时系统.与固定优先级的端到端实时任务调度模型及其算法相比,基于EDF调度策略的端到端实时任务调度模型和算法更加简单和易于实现,仿真结果也表明具有较高的性能.     

基于概率的实时任务可调度性分析方法

实时任务可调度分析是保证实时系统正确性的重要手段之一,目前现有的基于周期性任务模型的确定性分析方法比较保守,不适合于多媒体,通讯等软实时系统的可调度性分析,本文提出一个基于概率的分析方法,以概率的形式对系统中实时任务的可调度性进行分析。     

回卷恢复模型下容错实时系统的可调度性分析

实时任务的超时完成将会导致灾难性后果,因此实时系统必须具备严格的实时性及可靠性保障.考虑实时系统的容错需求,本文基于回卷恢复模型,对容错实时系统的可调度性分析进行研究.在基于任务最环响应时间的可调度性分析方法中,容错优先级配置是决定系统可调度性的关键.为了改进系统的可调度性,提出一种容错优先级可降低的配置策略,并推导出此策略下任务最坏响应时间的计算公式,以判断系统的可调度性.降低策略下低优先级任务可挪用高优先级任务的空闲时间来满足自身的截止时限要求.仿真实验表明,降低任务的容错优先级可以有效提升系统的容错能力.     

组合窗口约束(m,k)＾的实时系统分析与研究

在研究基于窗口约束(m,k)模型的实时系统的基础上,提出一种基于非重叠组合窗口约束的实时系统.通过对该实时系统的可调度性条件的研究,提出一种新的组合窗口约束(m,k)＾的调度算法,该算法充分利用组合约束的特点,考虑本次调度对该窗口的可调度的影响来确定任务的优先级,并以此来提高任务的可调度性、减少组合窗口限制违例.仿真试验表明该算法在组合窗口约束的调度上,优于传统的独立比较两个约束确定优先级的调度算法.     

EDF调度算法可调度性分析方法的改进研究

任务集的可调度性分析是实时系统研究和应用的关键问题。针对抢占式与不可抢占式EDF(earliest deadline first)调度算法, 分别给出了实时任务集新的可调度性测试条件, 针对任务集为可调度时可以实现快速判定。通过与已有的EDF算法的可调度性判定充要条件相结合, 提出了改进的抢占式与不可抢占式EDF算法的可调度性分析方法。仿真实验表明, 相对现有EDF算法的可调度性分析方法, 所提出的方法能有效提高算法性能。     

组合窗口约束（m，k）^∧〈h，k〉的实时系统分析与研究

在研究基于窗口约束（m,k）模型的实时系统的基础上,提出一种基于非重叠组合窗口约束的实时系统.通过对该实时系统的可调度性条件的研究,提出一种新的组合窗口约束（m,k）^∧〈h,k〉的调度算法,该算法充分利用组合约束的特点,考虑本次调度对该窗口的可调度的影响来确定任务的优先级,并以此来提高任务的可调度性、减少组合窗口限制违例.仿真试验表明该算法在组合窗口约束的调度上,优于传统的独立比较两个约束确定优先级的调度算法.     

基于改进型统一调度算法改善任务集的可调度性

实时系统要求任务在最差情况下能在其截止时间前获得结果,若超过了其截止时间,也会认为是错误的行为,所以改进任务可调度性分析、提高任务集可调度性尤其重要。统一调度能结合固定优先级调度的优点,防止不必要的抢占,降低资源额外销耗,能够提高任务集合的可调度性;但其任务的可调度性分析方法过于粗糙,影响任务最差响应时间分析的结果,降低了任务集的可调度性。针对存在的问题,基于统一调度,增加任务运行阶段数,重新建立任务模型,并提出通过分配任务抢占阈值、调整运行阶段的抢占阈值与长度,优化任务可容忍阻塞,改善任务集可调度性的算法。最后,实验表明,与统一调度算法及其他算法相比,所提出的调度算法能够有效改善任务集的可调度性。     

多处理器实时系统可调度性分析的UPPAAL模型

随着多处理器实时系统在安全性攸关系统中的广泛应用,保证这类系统的正确性成为一项重要的工作.可调度性是实时系统正确性的一项关键性质.它表示系统必须满足的一些时间要求.传统的可调度性分析方法结论保守或者不完备,为了避免这些方法的缺陷,提出使用模型检测的方法来实现可调度性分析.提出了一个用于多处理器实时系统可调度性分析的模板,将与系统可调度性相关的部分包括实时任务、运行平台和调度管理模块都用时间自动机建模,并使用UPPAAL验证可调度的性质是否总被满足.符号化模型检测方法被用于推断可调度性,但是由于秒表触发的近似机制,符号化模型检测方法不能用于证明系统不可调度.作为补充,统计模型检测方法被用于估算系统不可调度的概率,并在系统不可调度时生成反例.此外,在系统可调度时,通过统计模型检测方法获取一些性能相关的信息.     

不可抢占式EDF调度算法的可调度性分析

现有的不可抢占式EDF调度算法的可调度性分析判定条件限定实时任务的截止期必须等于其周期,限制了它的使用范围。论文突破这一限制,提出了更具一般性的可调度性分析判定充要条件。通过对可调度性判定充要条件的分析,提出了基于不可抢占式EDF调度算法的周期性实时系统可调度性分析算法。     

嵌入式系统的细粒度多处理器实时抢占式调度算法

现有的嵌入式实时系统调度算法一般以任务级为调度单位,对此提出一种细粒度的线程级多处理器实时调度算法。采用DAG图描述实时系统的任务,并采用任务分解法将其分解为线程形式;为任务级调度采用基于干扰的可调度性分析,为线程级调度采用基于工作负载的可调度性分析;将线程的偏移、截止期与优先级作为三个调度目标,设计混合线程级调度算法。仿真实验结果表明,算法对于多线程任务的实时系统具有较好的性能。     

分布式控制系统中多种混合任务的容错调度

分布式控制系统中存在有强实时、软实时和非实时等多种实时性的任务,其中强实时任务必须在其时限前完成,否则会出现灾难性后果,因此必须为分布式控制系统提供一定的容错能力。首先给出了用于调度多种实时性任务的单处理器调度算法——双优先级队列调度算法,并分析算法的可调度性条件。针对分布式控制系统,考虑基版本与副版本的执行时间不同时,结合版本复制技术和单处理器调度算法提出了一种新的容错调度算法。分析了算法的可调度行,给出了可任务集的可调度条件判断方法和基版本任务时限的设置方法。在此基础上,采用启发式静态任务分配算法,保证各处理器的负载均衡。本算法在保证任务容错可调度的条件下,可提高系统中各处理器的利用率,仿真结果表明该算法是有效的。     

应用于实时系统的DMS算法可调度性分析

固定优先级任务的可调度性判定是实时系统调度理论研究的核心问题之一。本文提出了一种可行的DMS可调度性判定方法——确切性判定方法（precised schedulability test algorithln,简称PSTA）,利用DMS调度的充要条件,保证任何任务集均可被判定,并且判定结果是确切的。首先给出了DMS调度模型,介绍了可调度性判定的基本思想,然后进一步通过实验提出并证明了PSTA相关的定理。     

一种改进的RM可调度性判定算法

固定优先级任务可调度性判定是实时系统调度理论研究的核心问题之一.目前已有的各种判定方法可归结为两大类:多项式时间调度判定和确切性判定.多项式时间调度判定通常采用调度充分条件来进行,为此,许多理想条件下基于RM(rate monotonic)调度算法的CPU利用率最小上界被提了出来.确切性判定利用RM调度的充要条件,保证任何任务集均可被判定,并且判定结果是确切的.但是由于时间复杂度较差,确切性判定方法难以实现在线分析.提出了一种改进的RM可调度性判定方法(improved schedulability test algorithm,简称ISTA).首先介绍了任务调度空间这一概念,并提出了二叉树表示,然后进一步提出了相关的剪枝理论.在此基础上,研究了任务之间可调度性的相关性及其对判定任务集可调度性的影响,提出并证明了相关的定理.最后基于提出的定理,给出了一种改进的伪多项式时间可调度性判定算法,并与已有的判定方法进行了比较.仿真结果表明,该算法平均性能作为任务集内任务个数的函数具有显著提高.     

Task automata: Schedulability,decidability and undecidability

We present a model, task automata, for real time systems with non-uniformly recurring computation tasks. It is an extended version of timed automata with asynchronous processes that are computation tasks generated (or triggered) by timed events. Compared with classical task models for real time systems, task automata may be used to describe tasks (1) that are generated non-deterministically according to timing constraints in timed automata, (2) that may have interval execution times representing the best case and the worst case execution times, and (3) whose completion times may influence the releases of task instances. We generalize the classical notion of schedulability to task automata. A task automaton is schedulable if there exists a scheduling strategy such that all possible sequences of events generated by the automaton are schedulable in the sense that all associated tasks can be computed within their deadlines. Our first technical result is that the schedulability for a given scheduling strategy can be checked algorithmically for the class of task automata when the best case and the worst case execution times of tasks are equal. The proof is based on a decidable class of suspension automata: timed automata with bounded subtraction in which clocks may be updated by subtractions within a bounded zone. We shall also study the borderline between decidable and undecidable cases. Our second technical result shows that the schedulability checking problem will be undecidable if the following three conditions hold: (1) the execution times of tasks are intervals, (2) the precise finishing time of a task instance may influence new task releases, and (3) a task is allowed to preempt another running task.     

面向分布式实时系统的安全驱动调度算法研究

针对现有实时调度算法无法适应动态安全需求的问题,构建了一种安全驱动调度模型,该模型从系统安全级别、系统安全服务和任务安全策略三个方面描述了实时系统的动态安全需求,并设计了一种基于安全驱动的实时任务调度器框架。以该模型和框架为基础,提出了一种安全驱动调度算法(Security Driven Scheduling Algorithm,SDSA)。从全局角度对新到达任务进行可调度性检查,并将可调度任务分配到合适的处理机上运行。按照系统安全级别来动态调整已分配到各处理机上实时任务的安全策略,使其达到安全性和可调度性的最优平衡。采用优先级抢占式策略对各实时任务进行调度。仿真结果表明,SDSA算法与其他同类算法相比,在系统动态安全需求的适应性、关键任务的可调度性以及安全防危能力等方面具有较好的表现。     

基于时间需求迭代和排队模型的开放式实时系统可调度性分析算法研究

基于RM调度策略和可延期服务器调度的开放式实时系统,以往的可调度性分析算法造成较低资源利用率.结合时间需求分析和服务台休假M/M/1/K排队模型,考虑带宽保留服务器,提出一种高资源利用率的可调度性分析算法,对系统中所有周期任务进行可调度性分析测试.给出其在临界点的响应时间;根据非周期事件到来率和接收缓冲定量分析非周期事件的平均响应时间和事件丢失率.实验表明,提出的可调度性分析方法通过估计任务的响应时间范围,能够在较高资源利用率下,验证多任务系统的可调度性.     

多处理器EPDFPfair算法的可调度性判定

针对多处理器实时调度中的最早伪时限优先(EPDF)Pfair算法,分析了EPDF算法在M个处理器平台上的可调度利用率约束,根据基于利用率的充分可调度性判定,提出了一种改进的可调度性判定方法。这种方法可以得到更多的可调度任务集,从而使得满足判定的强实时系统和使用tie-breaking规则困难的动态任务系统的调度有较小的开销。实验结果表明,改进的可调度性判定方法增加了判为可调度的任务集数量,具有较好的性能。     

实时系统最坏执行时间分析*

实时系统开发过程中必须强调时间的重要性和支持时间的可预报性。最坏执行时间分析与可调度性分析构成了实时系统时间方面操作可信的基础。最坏执行时间分析计算任务执行时间的上界,这些任务的上界用来分配正确的CPU时间给实时任务。最坏执行时间是可调度分析工具的输入,可调度分析决定了一组任务在一个给定的目标系统下是否可调度。对最坏执行时间分析方面的研究进行了综述,给出在这一领域所取得的进展。 还讨论了在最坏执行时间分析方面存在的问题,给出了将来的研究方向。     

控制系统中强实时任务的调度

文章通过对控制系统中强实时任务进行分析,指出系统存在的各类强实时任务。针对控制系统中任务的特点,提出了一种实时任务调度方法。对这种调度算法进行了可调度性分析,指出实时控制系统中任务可调度的条件。     

优先级受限系统中可调度判定方法

在通信、雷达、导航以及各种消费类电子产品等民用和军事领域,嵌入式实时调度已逐渐成为电子电气系统的控制核心。针对同优先级任务使用FIFO调度的静态优先级系统,使用反例指出给定同优先级任务初始执行顺序的前提下,Katcher可调度判定条件的必要性不成立,提出并解析证明了FP可调度的充要条件。随机实验表明,对于高利用率下任务间执行时间差异较大的情况,约有15%的可调度任务集会被Katcher条件错判为不可调度。进一步的仿真和实例分析表明,Liu、Lehoczky、Bini等提出的条件不能判定相同优先级的情况,Katcher条件的必要性不成立,论文提到的条件能够正确判定任务集的可调度性。提出方法为实时系统调度的顶层设计提供了快速离线工具。