基于双层调度框架的开放式实时系统非实时应用调度

在开放式实时系统中,多类型实时和非实时应用同时并存,这给系统调度机制带来了新的需求和挑战。对一种开放式实时系统调度机制进行了简单的介绍,指出了非实时应用调度时不可抢占区可能影响系统可调度性,并提出了一种解决方案,弥补了原有调度机制的缺点,完善了开放式实时系统的双层调度框架,保证了开放式实时系统并存多类型实时及非实时应用的可调度性。     

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.     

硬实时系统中基于软件容错模型的容错调度算法

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因此硬实时系统必须具有实时性和可靠性保障.软件容错模型是提高硬实时系统容错能力的一种有效方法.针对硬实时系统中容错优先级两种分配策略存在的不足,基于软件容错模型提出了一种容错优先级可提升的双重优先级分配策略.该方法通过为替代版本分配双重优先级,不仅能够提高硬实时系统的容错能力,同时还能够显著减少任务间的抢占次数.为了获得双重优先级分配的最佳策略,基于任务最坏响应时间的可调度性分析,首先提出了一种最大的双重优先级配置搜索算法(MDPCSA).然后结合MDPCSA算法,提出了一种最优的双重优先级配置搜索算法（ODPCSA）.仿真实验表明,与两种分配策略相比,在提高系统容错能力和降低抢占开销方面更为有效.     

硬实时系统在强分区约束下的双层分区调度

文中研究了硬实时系统在强分区约束下的双层分区的调度问题,合理建立了强分区约束下的双层分区调度模型,给出了最坏情况下的分区任务集可调度的判定条件.同时,在此基础上,提出了与分区利用率匹配的分区设计方法,导出了该方法下的系统可调度利用率的最小上限.仿真实验表明,在严格实时的条件下,文中提出的方法相对于现有方法更具优越性,并提高了分区可调度利用率的最小上限.     

基于反馈控制的开放式实时系统自适应调度算法设计与实现

对于负载不可预测且资源受限的开放式实时系统,传统"开环"调度算法不能根据系统负载情况调整调度策略,影响系统实时性能或造成资源浪费.采用双闭环反馈控制方法,改进目前开放式实时系统常用的时限驱动总带宽利用率服务器.本方法根据负载情况,动态地为不同实时性能需求的任务分配资源,保证硬实时任务满足时限要求并且提高资源利用率.实验表明,系统负载存在突发的情况下,算法既很好地控制了任务的时限错过率,又得到了较高的资源利用率.     

开放式实时系统资源共享环境下的调度方法分析

介绍Stack Resource Policy及以其为基础的用于开放式实时系统资源共享环境下静态调度策略,分析其存在的两个问题:资源锁定时间过长和任务不可执行,介绍相关解决方法.然后介绍Bandwidth Inheritance及类似的动态调度策略的基本调度规则并重点分析Bandwidth Inheritance在一般情况下,由于软实时任务的动态性,可能出现的软实时任务阻塞硬实时任务,导致硬实时任务截止时间得不到满足的问题.提出一种解决方法:资源隔离机制(Resource Isolation Policy),介绍其基本规则及性质,并分析加入此机制后硬实时任务的可调度性.     

一种帧间相关的窗口限制实时系统的分析与研究

在研究窗口限制实时系统的基础上提出了一种受窗口限制的帧间相关周期模型。首先对该模型的调度性进行了分析与研究,得出了一些结论,然后提出了相应的动态双窗口限制调度算法,该算法充分利用了帧间相关的特点来提高实时任务的可调度性,减少窗口限制违例。同时,还进行了大量的模拟研究,这些模拟以传统的动态窗口限制调度算法为基准,将其应用于帧间相关的周期模型时的窗口限制违例情况与新算法进行比较,模拟结果表明,新算法的表现优于传统的动态窗口限制调度算法。     

实时操作系统调度策略的分析与改进

在RT-Linux的基础上提出一个能统一支持硬实时、软实时和尽力而为应用的调度框架,在该框架之下,硬实时应用的响应时间短且可预测.对软实时应用进行接入控制,从而可以保证软实时应用的QoS.对尽力而为的应用保留CPU资源,从而保证它不会饥饿.     

一种改进的分布强实时系统可调度性分析算法

Holistic算法是用于预测分布强实时系统可调度性的一种有用的方法.对该算法进行改进,扩展了原算法,使其更具普遍性.并且以一种高可靠、强实时、分布信息处理系统为研究背景,对有关应用实例进行了测试和分析.实验结果说明,改进后的算法更加准确、有效.     

一种可行的容错实时系统可调度性分析

针对容错实时系统中容错优先级两种分配策略存在的不足,通过对容错实时任务进行基于最坏响应时间的可调度性分析,提出了允许容错优先级降低的分配策略以提高系统的容错能力.经过深入的分析和实验证明,这种容错优先级的分配策略能够在以前两种分配策略无法提高系统容错能力的情况下,有效地提高系统的容错能力,设计并实现了改进的最佳容错优先级分配因子的搜索算法,并通过模拟实验进行了验证.     

开放式实时嵌入式系统自适应调度模型研究

开放式实时嵌入式系统中多类型实时任务并存和资源受限的情况给实时调度机制带来了新的需求和挑战。通过引入准入控制、资源管理、调度服务器、自适应调节机制等,提出了一个形式化的自适应调度模型。它能适应开放计算环境的不确定性,有控制地接受不同类型任务的运行;可根据系统资源和任务需求的最新变换情况计算带宽变化,自适应地调节任务的优先等级,使得系统运行在最优的实时性能上;该模型在某航空机载系统设计中得到了实际应用,同其它类似系统相比,该模型的应用提高了系统的调度性和系统稳定性。     

多处理器系统实时调度的可预测性

在多处理器实时系统中,由于调度的不规则性,系统的可预测性判定问题尤为重要。针对多处理器系统中实时任务调度的可预测性问题,给出了不可预测的实时任务集反例,证明了一种可预测的实时任务集合。对于多处理器实时系统中常用的最早截止期零松弛调度算法(earliest deadline zero laxity,EDZL)的可预测性,利用EDZL算法的基本性质,用一种简捷的方法证明了EDZL算法是可预测的。通过仿真系统验证了证明的正确性,该方法可用于多处理器及分布式实时系统的设计和验证。     

实时调度EDZL算法的可调度性判定

针对多处理器实时调度中的EDZL调度算法,利用多任务之间的相互干涉关系,找出与多处理器之间的时间约束条件,提出了一种可调度性判定的方法,并对给出的判定方法进行了证明。给出了一种判定多处理器实时EDZL可调度性的算法,这种方法可在设计多处理器实时系统时使用。     

长释放时间间隔优先的混合任务调度算法

针对混合任务实时调度的需求和MUF算法的局限性,提出了一种长释放时间间隔优先的混合任务实时调度算法LRIF,该算法除了可对周期性硬实时任务提供调度保证外,同时还可确保非周期性软实时任务的可调度率。论文还提出了LRIF调度算法的可调度性分析方法,并讨论了LRIF调度算法的实现方法。     

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.     

嵌入式Forth操作系统实时调度算法研究

针对目前嵌入式Forth操作系统中缺乏实时调度机制的问题,对基于Forth虚拟机架构的嵌入式操作系统中多任务调度的关键技术进行了研究。采用Forth虚拟机技术,新定义了一种中断任务类型来处理实时突发事件,并给出了一种新的任务调度算法来调度 Forth系统中终端任务、后台任务以及中断任务顺利运行。实验结果表明,改进后的 Forth 系统能够通过实时调度处理突发事件,并且实时响应度高,尤其适用于对实时性有要求的嵌入式环境中,以满足日趋复杂的嵌入式环境对高效操作系统和 Forth 技术的应用需求。     

实时系统中弹性调度策略

弹性调度面向负载可变的实时系统,通过动态调整任务属性以满足系统的灵活性要求,是一种高效的任务调度策略。针对弹性调度研究中的成果及问题,概述了弹性调度的研究背景,从任务模型、调度模型以及调度算法三个方面对弹性调度的国内外研究进展进行综述,探讨当前研究中存在的问题,并对弹性调度未来研究工作进行分析和展望。     

改进的异构多处理器的实时任务调度算法研究*

现有的很多调度算法存在时间复杂度过高或调度成功率低的问题。提出一种新的调度算法(HRTSA),提高实时任务的调度成功率。HRTSA首先通过METC策略初始化分簇,降低算法的时间复杂度;再在放置任务时根据处理器的负载均衡进行处理器负载的有效控制;最后通过任务复制调度以提高任务调度成功率。对比实验分析表明提出的HRTSA算法时间复杂度与RTSDA相比较低,调度成功率较高。