NFRL:一种分布系统的实时容错调度算法

在硬实时系统的应用中,如果硬实时任务不能在规定的时限完成,将会产生人员伤亡, 失等严重后果,为了保证在系统出错的情况下,硬实时任务仍然在能戴止时限之前完成,必须研究实时容错技术。本文从实时容错调度算法的角度出发,提出一种基于分布式系统的实时容错调度算法,并研究了该算法的时间复杂度,同时给出一个实例说明该容错调度算法的调度过程。这种容错调算法称为“无容错需求后调度算法（ＮＦＲＬ）,该实时容错调度算法     

混合型实时容错调度算法的设计和性能分析

以往文献中研究的实时容错调度算法都只能调度单一的具有容错需求的任务.该文建立了一个混合型实时容错调度模型,提出一种静态实时容错调度算法.该算法能同时调度具有容错需求的实时任务和无容错需求的实时任务.该文还提出了一个求解最小处理机个数的算法,用于对静态实时容错调度算法的性能进行模拟分析.为了提高静态调度算法的调度性能,提出了一种动态调度算法.最后,通过模拟实验分析了静态和动态调度算法的性能.实验表明,调度算法的性能与实时任务的个数、任务的计算时间、周期和处理机个数等系统参数相关.     

实时容错调度算法的自动模拟系统模型与设计

实时容错技术是实时系统中的关键技术之一,而实时容错调度算法则是实时容错研究领域中需要重点研究的问题.传统的实时容错调度算法的性能模拟是通过手工完成的,如果采用自动模拟方法,可以提高模拟实验的效率和准确性.首先给出一个实时容错调度算法的自动模拟系统模型,该模型定义了自动模拟系统中的关键参数.然后,提出了实时容错调度自动模拟算法.最后,研究了该自动模拟系统的软件结构.文章研究的自动模拟系统具重要的指导意义,可以参考该系统设计其他类型的调度算法的自动模拟系统.该系统的实现可大大节省用于研究实时容错调度算法的时间和费用.     

基于RTLinux/Linux的容错计算机联锁控制系统设计与实现

计算机联锁控制系统作为车站关键基础信号设备，不仅要具有高度的安全性、可靠性、实时性、可维护性、可用性，强大、快速的处理能力以及良好的可扩展性，还应具有良好的性能价格比。基于RTLinux／Linux的容错计算机联锁系统采用软硬件多级混合容错技术，确保系统可靠性和安全性的实现；利用RTLinux的实时多任务处理能力，提供系统在分布式环境下实时通信能力；利用源代码公开的特点，保证系统具有良好的可扩展性及良好的性能价格比。     

基于异构分布式系统的实时容错调度算法

目前文献中研究的实时容错调度算法都是基于同构分布式系统，系统中的所有处理机完全相同。该文首先建立了一个基于异构分布式系统实时容错调度模型，异构分布式系统中的各个处理机均不相同。基于该异构分布式系统模型，该文引入了可靠性代价（reliability cost）概念，并提出两种静态实时容错调度算法（RTFTNO和RTFTRC）用于调度周期性实时容错任务。算法RTFTRC在调度任务时，尽量使系统的可靠性代价最小；而算法RTFTNO在调度实时任务时，没有考虑系统的可靠性代价。该文详细讨论了两种调度算法的性能。性能模拟实验分别比较了两个算法的可靠性代价，超时比率和可调度性；并研究了任务的计算时间与可靠性代价的关系以及调度长度阈值与最小处理机个数的关系。实验结果表明，算法RTFTRC的性能优于算法RTFTNO。     

基于RTLinux/Linux的双机热备计算机联锁控制系统研究与实现

介绍了基于RTLinux的容错计算机联锁控制系统的软硬件体系结构,分析了其构成和特性,讨论了系统实现的关键技术.     

实时双机嵌入式容错系统实现与可调度性研究

针对电力直流监控系统的可靠性要求,采用实时双机嵌入式容错系统的设计以实现功能.采用了基于内核抢占式的实时多任务操作系μC/OS-Ⅱ进行容错设计、修改了内核调度,并讨论、验证了容错的任务可调度性.可靠性检测结果表明,双机容错系统的功能可以满足实际要求.     

分布式系统中基于主/副版本的实时容错调度综述

对分布式系统中基于主/副版本技术的实时容错调度算法进行了归纳和总结,从主/副版本执行的关系、任务的调度方式以及调度环境等各个方面深入分析和比较了近年来基于主/副版本的实时容错调度算法,并指出它们各自的优缺点和适应环境。最后指出了本研究领域的未来研究发展方向。     

分布式实时系统的容错调度算法

提出了两种分布式实时容错调度算法：副版本后调度算法（ＢＫＣＬ）及无容错需求后调度算法（ＮＦＲＬ）,并研究了算法的时间复杂度,这两种容雕工算法能同时调度具有容错需求的实时任务和无容错需求的实时任务,ＢＫＣＬ和ＮＦＲＬ所产生的调度可保证：在分布式系统中一个节点机失效的情况下,具有容错需求的实时任务仍然可在截止时间内完成,在描述了两个实时容错调度算法之后,分别证明了这两个算法的容错调度正确性。接着,阐述     

实时容错调度算法的自动模拟系统模型与设计

实时容错技术是实时系统中的关键技术之一,而实时容错调度算法则是实时容错研究领域中需要重点研究的问题。传统的实时容错调度算法的性能模拟是通过手工完成的,如果采用自动模拟方法,可以提高模拟实验的效率和准确性。首先给出一个实时容错调度算法的自动模拟系统模型,该模型定义了自动模拟系统中的关键参数。然后,提出了实时容错调度自动模拟算法。最后,研究了该自动模拟系统的软件结构。文章研究的自动模拟系统具重要的指导     

单机实时系统中的一种混合型实时容错调度算法

目前研究单机实时系统的调度算法文章大多只能调度单一类型的任务。本文在PKSA算法的基础上，建立了一种混合型实时容错模型，提出一种调度算法不仅可以调度有容错需求的周期任务，同时也能够调度无容错需求的周期任务和非周期非实时任务，实现了调度混合型任务的目的。     

单机实时系统中的一种混合型实时容错调度算法

目前研究单机实时系统的调度算法文章大多只能调度单一类型的任务。本文在PKSA算法的基础上,建立了一种混合型实时容错模型,提出一种调度算法不仅可以调度有容错需求的周期任务,同时也能够调度无容错需求的周期任务和非周期非实时任务,实现了调度混合型任务的目的。     

三模容错多处理器动态实时调度算法

实时系统现在面临着越来越迫切的容错要求。目前流行的主副备份方式对于任务集有着特殊要求,要求时间限能够允许主副备份串行地执行,并且系统需要提供相应的硬件来检测处理器错误,因此限制了容错的应用范围。本文提出基于三模冗余比较的实时容错算法,采用了副本重载技术和主副本串并行混合调度策略。分析和实验结果表明,该算法具
有更好的适应性。     

异构集群系统中具有QoS 需求的实时任务容错调度

容错调度是调度问题中一个重要的研究内容,是提高系统可靠性的有效手段.目前已有很多集群系统中实时任务的容错调度算法,但是这些算法都没有考虑到任务的QoS需求问题.提出了一种异构集群系统中具有QoS需求的实时任务容错调度算法FTQ(fault-tolerant QoS-based scheduling).该算法采用主版本/副版本(primary/backup,简称PB)技术,综合考虑了任务的时间限制、任务的QoS需求、系统的可靠性和系统资源的利用率,能够自适应地根据系统负载情况动态地调整任务的QoS级别和副版本的执行模式,从而提高了系统的灵活性、可靠性、可调度性和资源的利用率.对系统的可靠性进行了定量分析,并将其引入到容错调度算法中,提高了系统的可靠性.同时,在调度过程中尽量提前主版本的开始时间,推迟副版本的开始时间,以使任务的副版本采用被动执行模式或者使任务主版本和副版本的重叠部分尽量少,提高了资源的利用率.此外,采用了副版本重叠技术,并分析了副版本的最晚开始时间及其约束条件,提高了任务的调度成功率.通过大量的模拟实验,对FTQ,NOFTQ和DYFARS算法进行了比较.实验结果表明,FTQ算法的性能优于其他方法,具有更好的调度质量.     

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。     

容错优先级可提升的抢占阈值容错调度算法

基于软件容错模型,提出了允许容错优先级提升的抢占阈值容错调度算法(extended fault-tolerantfixed-priority with preemption threshold,简称FT-FPPT*).该算法能够在抢占式容错调度算法(fault-tolerantfixed-priority preemptive,简称FT-FPP)和抢占阈值容错调度算法(fault-tolerant fixed-priority with preemptionthreshold,简称FT-FPPT)无法提高系统容错能力的情况下,进一步提高系统的容错能力.为了获得系统中任务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,提出了一种最优的优先级配置搜索算法(priorityassignment search algorithm,简称PASA).经过深入分析和实验证明,与FT-FPPT算法相比,FT-FPPT*算法能够有效地提高硬实时系统的容错能力.     

Exploiting Redundancies to Enhance Schedulability in Fault-Tolerant and Real-Time Distributed Systems

In the past decades, distributed systems have been widely applied to real-time applications, most of which have fault-tolerance requirements to assure high reliability. Due to the stringent space constraints of real-time systems, the issue of schedulability becomes a major concern in the design of fault-tolerant and real-time distributed systems. Most existing real-time and fault-tolerant scheduling algorithms, which are based on the primary-backup scheme for periodic real-time tasks, introduce unnecessary redundancies by aggressively using active-backup copies. To solve this problem, we propose two novel fault-tolerant techniques, which are seamlessly integrated with fixed-priority-based scheduling algorithms. These techniques leverage redundancies to enhance schedulability in fault-tolerant and real-time distributed systems. Our fault-tolerant techniques make use of the primary-backup scheme to tolerate permanent hardware failures. The first technique (referred to as Tercos) terminates the execution of active-backup copies, when corresponding primary copies are successfully completed. Tercos is designed to reduce scheduling lengths in fault-free scenarios to enhance schedulability by virtue of executing portions of active-backup copies in passive forms. The second technique (referred to as Debus) uses a deferred-active-backup scheme to further minimize schedule lengths to improve the schedulability performance. Debus schedules active-backup copies as late as possible, while terminating active-backup copies when their primary copies are completed. Experimental results show that, compared with existing algorithms in literature, Tercos can significantly improve schedulability by up to 17.0% (with an average of 9.7%). Furthermore, empirical results reveal that Debus can enhance schedulability over Tercos by up to 12% (with an average of 7.8%).     

实时异构系统中的积极复制容错调度算法

在设计实时异构系统中的容错调度算法时,既要考虑到实时性的约束,又要最大化系统的可靠性.此外,异构系统中的并行应用调度问题已经被证明了是NP完全问题.现有的容错调度算法大多采用复制技术来提升系统的可靠性,但是任务的多次执行会导致应用执行时间变长,系统实时性下降.为此,提出了一个基于积极复制技术的容错调度算法,该算法连续的复制任务集中对当前系统实时性影响最小的任务,然后将任务集中的所有任务调度至最早完成的处理器,用以在满足实时性约束的同时,提升系统的可靠性.实验表明,相比于同样着眼于实时异构系统的DB-FTSA算法,该算法在实时性约束严格的情况下,可靠性有较大提升.     

基于GA的DCS中任务的容错优化调度

分布式控制系统(DCS)中的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DCS提供一定的容错能力。该文基于EDF算法和版本复制技术给出了DCS的容错调度算法。在此基础上采用启发式任务分配算法分配任务,通过遗传算法对基版本任务时限进行优化,以提高处理器的利用率。仿真结果表明该算法是有效的。