时间触发光纤通道调度算法确定性分析

光纤通道以其优良性能,成为下一代航电系统的必然选择。但是基于事件触发的消息调度形式限制了对航电系统性能的分析,为提高消息在网络中传输时间确定性,在时间触发协议的基础上,针对光纤通道提出一种时间触发的消息调度算法。通过对交换式网络建模,采用理论和仿真相结合的方法,对先来先服务调度策略和时间触发调度策略进行分析,结果表明时间触发调度算法可以很好地提高网络消息传输的确定性,满足航电系统安全关键消息的传输要求。     

基于DMS和EDF的CAN总线混合调度算法

针对CAN总线调度问题,分析了CAN网络中信息帧发生传输错误的概率化最大响应时间,融合DMS算法的可预测性良好、处理器开销低以及对数分区EDF算法的灵活性强、网络利用率高的特点,提出一种考虑消息关键性的混合调度算法;在上述研究基础上,利用MATLAB/SimEvents工具箱建立CAN网络模型,并对3种调度算法进行了仿真,当网络利用率达到约85%时,混合调度算法丢包率为0.8%,但丢失的数据不包含硬实时消息,而且成功降低了处理器的额外开销时间,仿真结果表明混合调度算法既能提高系统的实时性,又能减小处理器的运算负担。     

CAN总线混合调度算法及仿真

在CAN总线组成的网络中,随着传输的信息的增多,固定优先级算法已经不能满足系统在信息传输实时性的需求。文章在分析CAN总线信息模型和常用信息调度算法的基础上,提出了一种能有效提高系统性能的混合调度算法,并引入基于利用率的可调度分析方法对该算法进行了理论上的可调度分析。最后,进行了基于LPC2129的仿真平台进行了仿真实验,结果显示了该算法的有效性。     

AFDX虚连接自适应调度策略设计与实现

研究了航空电子全双工交换式以太网端系统虚连接调度方法;针对AFDX网络的不确定性问题,提出了一种基于混合优先级的动态抢占式的虚连接调度策略,该算法在调度的过程中,实时地动态计算混合优先级,综合考虑了航电紧急数据和流量整形的要求,能动态地自适应调整调度算法,平衡网络负载;通过OPNET仿真工具对实例进行仿真,结果显示此算法能明显地减少网络延迟,抑制传输过程中的抖动现象,提高AFDX数据传输性能,较传统FCFS算法具有较高的优越性,能满足航空电子数据传输实时性要求。     

CAN控制系统的时延分析及混合算法

在车载控制器局域网络(CAN)总线的通信中,消息之间的碰撞及低优先级消息的等待时延过长严重影响了通信的稳定性和实时性。通过对CAN控制系统中的消息时延分析,确定排队等待时间是影响通信的关键因素,结合改进的共享时钟算法和动态ID序列算法,提出一种共享ID序列混合算法。将节点消息按ID序列发送,减少消息在同一时刻碰撞,消除消息的排队等待时延,从而提高网络的实时性和稳定性。仿真结果表明,该算法能够避免消息的碰撞,增强消息的确定性,有效改善网络性能。     

事件/时间触发嵌入式操作系统内核的设计

针对分布式实时系统对操作系统内核的新需要,为避免因时间触发任务相互影响而造成的抖动,研究了时间触发任务的调度器设计,提出了一种改进的调度策略;在开放源代码的uCOSII嵌入式操作系统内核的基础上扩展了时间触发功能,设计了支持事件/时间混合触发的嵌入式实时操作内核TTuCOSII（Time-Triggered Micro Operating System II）。仿真实验表明TTuCOSII具有较高的时间触发精度,良好的调度性能,可以满足事件/时间混合触发的要求。     

CAN总线的时间触发调度方法及实验研究

借鉴TTCAN总线时间触发机制和静态调度特点，利用微控制器的硬件周期中断，结合软件编程，提出一种充分利用了CAN 2.0 总线位仲裁特点的时间触发方案，并对以该方案进行数据传输时的总线带宽利用率和传输误码率进行了模拟实验研究．结果表明：将CAN总线和微控制器的周期中断相结合，可以利用CAN 2.0 总线实现时间触发型应用，并获得较高的带宽利用率，该方案可应用于分布式数据采集系统等传输大量周期数据和少量非周期数据的场合．     

基于CAN总线的时钟同步机制研究

作为一种典型的多主系统,CAN总线具有高实时性特点,在应用中,需要根据实际系统的要求选定恰当的调度算法,满足其消息传输的实时性要求。在CAN总线中有效地实施调度算法,必须提供高精度的时钟同步机制。在此基础上,分析了如何把“后期协商”时钟同步算法应用于CAN总线,设计了一种改进的容错性“后期协商”同步算法,提供了高精度的时钟同步机制,实现了在CAN总线中有效地实施调度算法,提供了一定的容错能力,减少同步开销。     

无线传感器网络环境下基于卡尔曼滤波的PTP协议

作为分布式系统的重要组成部分,精确时间同步是对时间敏感的工业无线网络的核心技术.基于时间信息包交换的IEEE 1588精确时间同步协议（PTP）主要针对有线网络提出,其同步精度受制于时间戳的精度和传输延迟抖动.在无线传感网中,节点难以获取精确时钟戳,同时由于信道共享、包冲突和信道衰落,无线网络的传输延迟抖动非常明显. 研究了无线网络中PTP的性能与时间戳精度之间的关系,提出了一个自回归模型来描述时钟漂移,将PTP中的包交换过程抽象为一组状态空间方程,将延迟抖动等作为观测噪音,从而利用卡尔曼滤波器予以滤除.仿真结果表明,在不同时间戳精度和延迟抖动下,卡尔曼滤波能有效改善时钟误差和稳定性.     

AFDX交换机的队列整形调度研究

AFDX交换机的静态优先级非抢占式队列调度(SPUS)算法不能消除输出分组中的随机抖动。为此,采用将虚拟时钟作为分组调度发放合法时间的方法对SPUS算法进行改进。在发往级联端口的分组输出之前,先经过整形调度使数据流均匀地输出,以确保交换机的服务质量。仿真结果表明,改进后的算法可消除输出分组随机抖动,适用于交换机级联端口。     

基于TTCAN协议的井下通信网络研究

针对煤矿井下CAN通信网络中低优先级数据延迟较大而存在实时性与确定性较差的问题,提出了一种基于时间触发机制的TTCAN协议;给出了由主站节点和多个从站节点构成的TTCAN网络系统硬件结构,详细介绍了基于Level 1同步方式的TTCAN调度算法的设计。实验结果表明,与标准的CAN网络相比,TTCAN网络的最大响应时间和最大发送周期抖动指标几乎不受信息量的增加与优先级减小的影响,具有更好的实时性与确定性。     

车载FlexRay网络调度算法综述

FlexRay是为车载网络系统中高速率通信需求而开发的网络通信标准,将事件触发和时间触发2种方式相结合,以满足汽车安全性和可靠性的需求。由于其良好的发展前景,得到了学界和企业界的广泛关注,在提高网络利用率和可靠性方面开展了很多研究。而消息调度算法在提高网络性能方面起着至关重要的作用,为此,从静态段消息调度、动态段消息调度和CAN/FlexRay混合网关消息调度等3个方面对近年来消息调度相关研究进行了详细的总结和分析,并指出了当前研究的不足和未来可能的研究方向。     

CAN总线及其高层网络协议在无人飞行器航空电子系统中的应用

为了提高无人飞行器航空电子系统的工作效率,提出利用CAN总线进行航空电子系统内部的数据传输;分析了CAN总线的特点,并指出了CAN总线作为无人飞行器航空电子系统总线的优缺点,介绍了CAN总线高层网络协议CANaerospace的报文类型和结构、定时触发的总线调度及对系统的冗余支持等方面优于基本CAN总线协议的各项特点,在此基础上,给出了基于CAN总线和CANaerospace协议的无人飞行器航空电子系统设计实例.实践证明,该设计能够满足无人飞行器数据传输可靠性、实时性等方面的要求.     

基于LM3S811的时间触发多任务调度器设计

多任务调度是嵌入式系统的关键问题之一,时间触发具有实时性和时间可预见的特点。本文设计时间触发模式多任务调度器．提出一种包含时间进程和任务状态的时间表结构,以时间进程映射任务周期,以任务状态标识任务就绪,以状态传递函数来控制系统状态转移。结合LM3S811硬件平台,实现了接球游戏中的时间触发模式调度器设计。     

TDCS: a new scheduling framework for real-time multimedia OS

ABSTRACT

The emerging real-time hyper-physical system (CPS), such as autonomous vehicle and live interactive media application, requires time deterministic behaviour. This is challenging to achieve by using the traditional general purpose operating system (GPOS). This paper presents a new design of the real-time operating system (OS) scheduling mechanism called ‘time deterministic cyclic scheduling’ (TDCS) mainly for live multimedia tasks processing. This new scheduler shares a similar philosophy as classic cyclic execution but with flexibility and dynamic configuration. This hybrid design is based on both time-reserved based cyclic execution and priority-based pre-emptive scheduling for mixed criticality applications. The simulation results show that this scheduling scheme can achieve predictable timing behaviour of task delay and jitter under high CPU utilisation. This shows that the proposed scheme is promising for low latency high-performance multimedia censoring tasks that occur in a periodic manner.     

AFDX端系统虚拟链路层的研究与仿真

AFDX总线符合航空ARINC664-P7标准,广泛应用于民用飞机的系统集成领域,但是国内对于AFDX总线的协议研究一直没有很成熟.研究了航空以太网AFDX通信总线端系统虚拟链路层的调度方法,为了提高AFDX端系统发送端调度效率同时降低数据抖动,设计了一种反馈式的发送调度器,利用采用优先级+轮询的调度方式,可以根据Ji...     

Multi-criteria and satisfaction oriented scheduling for hybrid distributed computing infrastructures

Assembling and simultaneously using different types of distributed computing infrastructures (DCI) like Grids and Clouds is an increasingly common situation. Because infrastructures are characterized by different attributes such as price, performance, trust, and greenness, the task scheduling problem becomes more complex and challenging. In this paper we present the design for a fault-tolerant and trust-aware scheduler, which allows to execute Bag-of-Tasks applications on elastic and hybrid DCI, following user-defined scheduling strategies. Our approach, named Promethee scheduler, combines a pull-based scheduler with multi-criteria Promethee decision making algorithm. Because multi-criteria scheduling leads to the multiplication of the possible scheduling strategies, we propose SOFT, a methodology that allows to find the optimal scheduling strategies given a set of application requirements. The validation of this method is performed with a simulator that fully implements the Promethee scheduler and recreates an hybrid DCI environment including Internet Desktop Grid, Cloud and Best Effort Grid based on real failure traces. A set of experiments shows that the Promethee scheduler is able to maximize user satisfaction expressed accordingly to three distinct criteria: price, expected completion time and trust, while maximizing the infrastructure useful employment from the resources owner point of view. Finally, we present an optimization which bounds the computation time of the Promethee algorithm, making realistic the possible integration of the scheduler to a wide range of resource management software.     

基于Linux的多核实时任务调度算法改进

嵌入式实时系统通常被实现为多任务系统,以满足多个外部输入的响应时间的最后期限约束。Linux内核中已经实现了基于EDF(Earliest Deadline First)调度算法的DL调度器,使得实时任务能在截止期限内运行完成。但对于多核处理器,由于实时任务在EDF算法下会出现Dhall效应,论文对 Linux内核中实时任务调度算法进行了改进。在EDF算法的基础上,实现LLF(Least Laxity First)调度算法并对其加以改进,通过降低任务上下文切换频率以及减少松弛度的计算来减小调度过程中的颠簸现象。实验证明该方法既避免了Dhall效应,又减少了任务上下文切换带来的系统开销,并使得任务能在截止期限内完成调度,取得了较好的调度性能。     

Kubernetes异构资源细粒度调度策略的设计与实现

在异构资源环境中高效利用计算资源是提升任务效率和集群利用率的关键。Kuberentes作为容器编排领域的首选方案,在异构资源调度场景下调度器缺少GPU细粒度信息无法满足用户自定义需求,并且CPU/GPU节点混合部署下调度器无法感知异构资源从而导致资源竞争。综合考虑异构资源在节点上的分布及其硬件状态,提出一种基于Kubernetes的CPU/GPU异构资源细粒度调度策略。利用设备插件机制收集每个节点上GPU的详细信息,并将GPU资源指标提交给调度算法。在原有CPU和内存过滤算法的基础上,增加自定义GPU信息的过滤,从而筛选出符合用户细粒度需求的节点。针对CPU/GPU节点混合部署的情况,改进调度器的打分算法,动态感知应用类型,对CPU和GPU应用分别采用负载均衡算法和最小最合适算法,保证异构资源调度策略对不同类型应用的正确调度,并且在CPU资源不足的情况下充分利用GPU节点的碎片资源。通过对GPU细粒度调度和CPU/GPU节点混合部署情况下的调度效果进行实验验证,结果表明该策略能够有效进行GPU调度并且避免资源竞争。