Look-Ahead Routing and Message Scheduling in Delay-Tolerant Networks

Routing is one of the most challenging development issues in Delay-Tolerant Networks (DTNs) because of lack of continuous connection. Existing routing schemes for DTNs provide best effort service, but are unable to optimize QoS and support message priority. In this paper, we present a Look-Ahead Routing and Message Scheduling approach (ALARMS) which exploits more accurate knowledge about various parameters regarding routing to achieve better QoS in the DTN. We assume a variation of the well-known ferry model, in which there are ferry nodes moving along pre-defined routes to exchange messages with the gateway node of each region on the route and also pass to the gateway nodes look-ahead routing information about when it will arrive at each gateway node on the route in the next two rounds and how long it will stay. The gateway nodes use this information to estimate the delivery delay of each message when being delivered by different ferries, and schedule the message to be delivered by the ferry which arrives earliest at the destination. Simulation results show that ALARMS outperforms three existing routing protocols: epidemic routing, Spray-and-Wait, and Spray-and-Focus, in terms of delay time, delivery ratio, and overhead. We also discuss five enhancement strategies on ALARMS and how ALARMS can support message prioritization.     

网络控制系统的调度概述

首先回顾了两种典型处理器任务调度方法，并比较了CPU调度与网络调度的异同．然后，着重分析了网络控制系统的调度研究现状．接着，阐述了控制网络调度协议的类别和工作特点．最后，对控制网络调度研究的发展方向予以展望．     

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。     

网络控制系统的一种变采样周期动态调度策略

提出一种基于网络运行状态的网络控制系统动态调度器的设计方法．首先利用监测器在线获取当前的网络利用率、网络诱导误差和数据包执行时间，基于获取的网络状态，预测下一监测周期内的网络利用率和数据包执行时间．然后按照网络运行性能和控制性能的需求，基于网络利用率和数据包执行时间的预估值分配网络资源，计算控制系统新的采样周期．当数据包传输发生冲突时，采用MEF（Maximum Error First）作为辅助调度策略，确定数据包的发送优先级．最后通过一组仿真结果验证了所设计的动态调度器的有效性．     

Message scheduling for real-time interprocessor communication

In this paper an efficient algorithm is proposed which optimizes periodic message scheduling in a real-time multiprocessor system. The system is based on a many-core single-chip computer architecture and uses a multistage baseline network for inter-core communication. Due to its basic architecture, internal blockings can occur during data transfers, i.e. the baseline network is not real-time capable by itself. Therefore, we propose a scheduling algorithm that may be performed before the execution of an application in order to compute a non-blocking schedule of periodic message transfers. Additionally, we optimize the clock rate of the network subject to the constraint that all data transfers can be performed in a non-blocking way. Our solution algorithm is based on a generalized graph coloring model and a randomized greedy approach. The algorithm was tested on some realistic communication scenarios as they appear in modern electronic car units. Computational results show the effectiveness of the proposed algorithm.     

一种无线网络控制系统的时空实时任务调度算法

提出了一种无线网络控制系统的时间空间混合优先级调度算法(STS)。该算法综合考虑了无线网络控制系统中机器人之间与任务区域的距离和任务有效截止期,将时间和距离两个因素通过多个步骤逐步量化,最终形成最优的优先级队列,移动机器人根据优先级队列逐个解决区域的任务需求。为了验证STS算法的性能,做了大量的仿真实验来证明时间空间混合优先级算法的优势。实验结果表明,在确保高优先级调度成功并提高系统稳定性的前提下,时间空间混合优先级算法在任务请求吞吐率、任务解决成功率和平均响应时间等方面与之前的算法相比都具有更好的调度表现。     

固定优先级抢占调度算法下非周期任务实时性能研究

嵌入式实时系统不仅要在功能上满足需求,而且要在性能上满足实时性需求.给定调度算法,实时性取决于各个任务的到达特征和执行时间.任务的到达特征由应用环境决定.为此,本文研究任务执行时间对实时性能的影响,为嵌入式系统设计提供参考.针对固定优先级抢占调度算法,应用排队论,提出一种非周期实时任务的理论模型.该理论模型包含两个优先级不同的非周期实时任务,给出了任务的执行时间长短对时限错过率、任务响应时间、任务队列长度等实时性能的影响.给出一个应用实例,仿真结果验证了理论模型的正确性.     

求解无等待流水调度的基于禁忌搜索的混合算法

本文提出了解决最小完工时间的无等待流水调度问题的基于禁忌搜索的混合算法。算法结合了调度规则和禁忌搜索算法的优点,首先利用调度规则构造较好的初始解,既可以加快禁忌搜索算法的收敛速度,也可以降低整个算法的运算量,使算法有更好的工程实用性;然后使用变邻域结构的禁忌搜索算法改进当前解。在保持可达性的基础上,该算法缩小了邻域规模和减少了计算时间。数值仿真实验表明,该算法是有效的。     

基于多传感器的控制系统实时调度算法

将简单反馈控制与任务准入/回归、可达/夭折等策略相结合,设计新的动态调度框架。在此基础上,综合截止期、关键度和最坏执行时间3种特征参数,提出基于反馈控制的混合策略调度算法,该算法也适用于对任务的其他多种特征参数的综合。从截止期错失率、错失任务平均关键度和CPU有效利用率3个方面,分析算法的性能。实验结果表明,该算法在混合任务和动态负载下与最早截止期优先和最高价值优先算法相比具有更好的性能。     

实时系统调度算法综述

在多道程序环境下,主存中有多个进程,其数目往往多于处理机数目。操作系统通过处理机调度程序,按照某种调度算法动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程,使之执行。处理机是重要的计算机资源,提高处理机的利用率及改善系统性能（吞吐量、响应时间）,很大程度上取决于处理机调度性能的好坏,因而操作系统的调度算法是非常重要的。通过研究基本的操作系统作业（进程）调度算法,详尽分析和对比这些调度算法的优势和劣势。最后对新兴的实时系统研究现状进行介绍和展望,为以后实时系统调度算法研究提供了有效的参考价值。     

基于嵌入式RTOS的闭环反馈调度算法的研究

分析了常见调度算法的特点,提出一种基于嵌入式实时操作系统的闭环反馈控制调度策略。针对任务的特点,从任务的周期与非周期性、I/O消耗和处理器消耗型两个方面对任务进行相应的反馈控制,使调度器具有一定程度上的自适应功能。并对实时操作系统μC/OS-II的内核调度算法进行改进,同时与EDF算法进行对比测试,可以看出改进后的调度算法在系统负载较重或系统过载的情况下表现良好。     

一种用于无线网络中实时业务的跨层调度算法

就同时包含了有线链路和无线链路的异构网络上的实时应用,提出了一种满足其端到端服务质量(QoS)需求的无线网络MAC(media access control)层调度算法(real-time cross-layer scheduling algorithm for real-time application,简称RTCLA).该算法采用跨层的思想,结合了自适应调制编码(adaptive modulation and coding,简称AMC)技术和选择性自动请求重传(selective repeat-automatic repeat request,简称SR-ARQ)技术,在满足应用的系统误包率(packet error rate,简称PER)要求、尽可能减少基站中等待超时分组数目的前提下,提高系统吞吐性能和频谱利用率.通过仿真来验证算法分组超时率、平均系统有效吞吐率和公平性3个方面的性能,并与改进的比例公平算法(modifiedpro portional fair,简称MPF)、最早到期优先(earliest deadline first,简称EDF)和改进的最大加权延时优先(modified largest weighted delay first,简称M-LWDF)等3种广泛使用的算法进行了比较.仿真结果还表明,综合考虑实时应用的严格时延要求和无线网络资源稀缺以及信道的时变特性,RTCLA更适合于对时延敏感的实时应用,尤其是分组超时率性能方面表现突出.此外,仿真结果还表明,RTCLA在稳定性方面的表现与其他3种算法基本相同.     

TSLBS: A Time-Sensitive and Load Balanced Scheduling Approach to Wireless Sensor Actor Networks

Existing works on scheduling in Wireless Sensor Actor Networks (WSANs) are mostly concerned with energy savings and ignore time constraints and thus increase the make-span of the network. Moreover, these algorithms usually do not consider balance of workloads on the actor nodes and hence, sometimes some of the actors are busy when some others are idle. These problem causes the actors are not utilized properly and the actors’ lifetime is reduced. In this paper we take both time awareness and balance of workloads on the actor in WSANs into account and propose a convex optimization model (TAMMs) to minimize make-span. We also propose a protocol called LIBP to improve load balancing that allocates tasks to actors according to their measured capabilities in such a way to enhance balances of workloads on the actors. Finally, by combination of TAMMs and LIBP, a time-sensitive and load balanced scheduling approach (TSLBS) is proposed. TSLBS considers both local and global tasks and the distribution requirements of WSANs (i.e. WSANs with hybrid architecture). The results of simulations on typical scenarios shows that TSLBs is more efficient in terms of both the make-span and load balancing compared to stochastic task scheduling algorithm (STSA). We also show that TSLBs performs significantly better than STSA in terms of actor’s lifetime.     

单处理器容错硬实时调度算法

高可靠实时系统的用户要求系统在出现硬件或软件错误的情况下仍能在规定的实现要求前输出正确的结果。基于时间冗余的容错实时调度是实时系统容错的主要手段。该文对单处理器容错实时调度进行系统、全面的论述,并给出近年来的一些研究成果。     

一种启发式与/或优先约束任务调度算法

系统描述了与或网模型及与或优先约束任务调度的可行性判定算法.以顶点覆盖问题为基础,证明与或优先约束任务调度最小完成时间问题是NP完全的.提出一种启发式调度算法,解决与或优先约束任务调度最小完成时间问题.仿真结果表明,该算法在降低算法复杂度的同时较其它相关算法具有更好的调度性能,从而证明在实时优先约束任务调度中引入图优化的理论是解决优先约束任务调度问题的一个有效途径.     

面向SDN数据中心网络最大概率路径流量调度算法

随着数据中心网络规模的迅速增长,网络带宽利用率低下导致的网络拥塞问题日益突出,通过负载均衡提高数据中心网络链路带宽利用率和吞吐量成为了研究热点.如何结合流量特征、链路状态和应用需求进行流量的合理调度,是实现网络链路负载均衡的关键.针对数据中心突发性强、带宽占用率高的大象流调度问题,提出一种面向SDN数据中心网络最大概率路径流量调度算法,算法首先计算出满足待调度流带宽需求所有路径,然后计算流带宽与路径最小链路带宽之间的带宽比,结合所有路径的带宽比为每一条路径计算路径概率,最后利用概率机制选择路径.算法不仅考虑了流带宽需求和链路带宽使用情况,而且全局地考虑了流调度和链路带宽碎片问题.实验结果表明,最大概率路径调度算法能够有效地缓解网络拥塞,提高带宽利用率和吞吐量,减少网络延迟,从而提高数据中心的整体网络性能和服务质量.     

实时多处理器动态调度算法的研究与应用

实时多处理器系统的动态调度算法一直是实时系统研究中的重要课题。该文首先介绍了实时多处理器动态调度的几种方法,并对这些方法进行了分析、对比和研究。然后针对水下航行器制导系统多任务特点,讨论了水下航行器制导系统的动力学、运动学模型及控制、导引方程,并对其任务进行详细划分。最后结合任务的偏序关系、运行时间及截止期,对水下航行器多任务模型进行了实时多处理器动态调度,给出最佳调度方案。     

一种可行的分布式硬实时容错调度算法

针对分布式硬实时系统发生处理机故障后,当前周期内的任务实例和后续实例相对截止期限的不同紧迫程度,提出非紧迫周期内延迟策略——DNUP(delay in non-urgent period).该策略能够尽可能地推迟非紧迫实例的执行,使得低优先级实例有更多的机会完成其紧迫周期内的执行,从而实现处理器空闲(slack)资源的合理挪动.仿真实验结果表明,与其他几个著名的分布式容错调度算法相比,DNUP策略能够提高任务的可调度性,从而有效减少了所需处理机的数目.     

异构分布式控制系统中实时任务的调度算法

分布式控制系统是一种应用极为广泛的异构分布式实时系统，系统中同时存在有多种实时任务，如何将这些任务分配到各个处理器上并保证它们的时限是系统关键技术之一．在结合启发式任务分配算法和单处理器任务调度算法的基础上，提出了一种分布式控制系统的调度算法．该算法考虑了各个处理器的负载均衡，同时又能满足所有任务的时限．仿真结果表明了算法的有效性．     

多回路网络化控制系统级联反馈调度

针对动态环境下的多回路网络化控制系统，本文基于反馈控制与网络调度协同设计的思想，提出一种级联反馈调度策略．以优化系统整体控制性能为目标，根据可用带宽资源的动态变化，对控制回路采样周期进行在线调节，将截止期错过率控制在期望的较低水平，并对可用带宽进行优化分配．仿真实验结果表明，相对于传统设计方法，该方法能够明显改善整体控制性能．