实时多任务系统可调度性工程评估方法研究

在实时多任务系统中,偶发任务的不可预见性会对实时系统的可调度性造成影响,甚至导致实时系统崩溃;针对此问题研究了对实时多任务系统进行工程评估的方法,将偶发任务对实时系统的影响进行了充分考虑和分析,建立了任务调度的目标规划模型,定义了超时百分比;仿真结果和物理实验都表明,最坏情况(图1中第三种情况)下,如果实时系统的超时百分比小于35%,系统任务就可以在任务时限内完成,这说明该评估方法能够保证实时系统可调度.     

Rate—Monotonic调度方式下的超时故障分析

本文提出了一种方法，用于计算多任务实时系统周期任务的超时故障率，使之可以成为实时软件可靠性模型中的故障参数。     

树突细胞算法在线分析组件的研究

原始树突状细胞算法（DCA）的离线分析过程,将会导致时间差异,从而产生假警报,增加了虚警率,也会导致攻击的成功发生,这对一个人侵检测系统来说是致命的。因此,文中的目的就是在不影响检测精度的前提下提高检测速度。于是文中提出了分片思想的在线分析组件与DCA相集成的方法,即根据抗原采样数量或者时间将一系列已处理的信息分割成为更小的部分,使得每个分片独立地进行实时的、周期性的分析,这样在每个分片内的入侵攻击就能及时地被识别出来。文中给出了DCA在线分析模块的伪代码描述,并且将其应用于SYN端口扫描的检测实验中。结果表明,DCA在线分析模块在不影响检测精度的前提下有效地提高了检测速度。     

基于软件容错的动态实时调度算法

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因而硬实时系统具有严格的时间及可靠性限制奈件．目前实时容错调度算法大部分针对硬件的容错,很少考虑软件运行的故障．提出了一种类似EDF基于软件容错的动态实时调度算法EBPA(expectation-based probing algorithm),该算法在任务执行过程中通过基于期望值的若干试探性检测步骤,提高了任务可执行性的预测,尽可能避免了任务早期的错误对后续任务的影响,因此提高了任务的完成率并同时有效地减少了浪费的CPU时间片．通过实验测试,同目前所知的同类算法相比,具有更佳的调度性能-调度成本比．     

拟态多执行体架构下的超时阈值计算方法

针对当前超时策略算法难以应对任务量起伏剧烈情况的问题,提出了一种应用于拟态防御架构系统的基于等效比例执行时间的超时阈值预测算法,利用拟态防御架构中多个功能等价执行体任务执行时间正相关的原理,预测任务执行时间并设置合理的超时阈值。仿真结果表明,所提算法能够针对不同任务情况动态地预测并设定超时阈值,有效地提高了超时判决效率,尤其适用于任务量变化剧烈的场景。     

基于树突状细胞算法的蠕虫检测模型

树突状细胞算法DCA（Dendritic Cell Algorithm）是受人工免疫学中的危险理论启发的,具有实时检测异常的能力。树突状细胞DC（Dendritic Cell）能够将抗原-9环境信号关联起来激活或抑制人体的免疫响应。按照树突状细胞的功能、作用,建立对蠕虫进行实时检测的模型,实验结果显示,模型能够实时地检测出已知蠕虫和未知蠕虫,并且具有效率高、负载小与低误报率的优点。     

基于软件容错的动态实时调度算法

在硬实时系统中，由于任务超时完成将会导致灾难性后果，因而硬实时系统具有严格的时间及可靠性限制条件．目前实时容错调度算法大多针对硬件的容错，很少考虑软件运行的故障．提出了一种类似EDF的软件容错的动态实时调度算法PKSA(Probng-step Algorithm)，本算法在任务执行过程中，通过若干试探性检测步骤，提高了任务可执行性的预测，尽可能地避免了任务早期的失败对后续任务的影响，因此提高了任务的完成率，并同时有效地减少了浪费的CPU时间片．通过实验测试．同目前所知的同类算法相比，具有更佳的调度性能-调度成本比.     

硬实时系统中基于软件容错的动态调度算法

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因而硬实时系统具有严格的时间及可靠性限制条件.目前实时容错调度算法大部分针对硬件的容错,很少考虑软件运行的故障.提出了两种类似EDF(earliest deadline first)的软件容错的动态实时调度算法:PKSA(probing K-step algorithm)和CUBA(changing utilization-based algorithm).两种算法在任务执行过程中,通过若干试探性检测步骤,提高了任务可执行性的预测,尽可能地避免了任务早期的失败对后续任务的影响,因此提高了任务的完成率,同时也有效地减少了浪费的CPU时间片数量.通过实验测试,与目前所知的同类算法相比,具有更佳的调度性能--调度成本平衡性.     

基于PowerPC的多任务运行状态监控方案

针对嵌入式操作系统中,对多个任务的运行调度情况进行实时监控的需求。通过对PowerPC处理器中内置看门狗定时器的使用,以及需监控实时任务运行特性的分析,提出了一种使用监控任务链表来对各实时任务的调度情况进行统一监测的方案。该方案设计了一个专门的监控任务,用来进行看门狗定时器的操作以及监控任务链表中各结点信息的查询,并根据查询结果来确定所监控各任务的实际调度情况,从而决定是否进行系统的复位处理。另外还给出了看门狗定时器以及各实时任务超时时间的设定方法。通过该方案的使用,可实现一个看门狗定时器同时对多个任务中调度异常情况的有效监控,从而避免系统长期处于故障运行状态。     

实时多任务软件系统的可靠性模型

在一个实时多结点，多任务系统中，软件系统的故障是由多种原因引起的，比如，某一个结点上一个任务模块的设计缺陷或者瞬时故障；任务执行超过截止时间，结点间的通讯故障或者通讯超时等原因。基于上述特点，本文根据程序模块的故障概率和结点间通讯关系，提出了一个实时多任务系统的可靠性评价模型。     

树突状细胞算法原理及其应用

描述树突状细胞的生物学机理,给出树突状细胞算法(DCA)的设计、实现及改进过程。介绍DCA在计算机网络、无线传感器网络、实时嵌入式系统和机器人学等方面的应用情况,对算法性能进行评价。基于标准数据集,将DCA与其他方法进行比较,分析DCA存在的问题,指出其下一步的研究方向。     

实时极限思想的提出和应用

实时任务调度算法之间很难进行比较,而且缺少比较标准。提出具体环境下实时极限的思想,为任务调度的比较研究提供了一个尺度。并可在此基础之上进行算法自身消耗的测量。还可扩展可通行判定理论的应用范围。     

任务图模型中实时任务设计

仿真技术的进步推动了实时系统（如核反应堆，军事战场和fly-wire系统）的深入研究，用仿真方法解决实时问题，必须首先给出实时系统描述模型，TCM（task graph model)模型是实时系统描述模型之一，其模型最重要的成员是实时任务，使用量化仿真方法定义了实时任务的4种参数，并细分任务为子任务，此方法更易描述实时应用系统，更易构造TGM的执行模型，其层次化的结构更容易进行研究和软件实现，TGM模型及其任务设计已成功地应用于分布式三星实时侦察仿真系统。     

容错实时任务调度的DSPN建模与分析

复杂系统的形式化描述对新系统的设计以及现有系统的改进与评价都具有十分重要的作用;针对处理机系统容错实时混合任务调度,提出采用确定与随机Petri网进行建模与性能分析;首先,根据任务执行的优先级、周期性、容错性和实时性,将任务分为四类;然后,采用DSPN对任务调度执行过程,不同优先级任务抢占式调度,处理机故障及故障恢复过程进行建模,由此构成处理机系统容错实时任务调度过程的DSPN模型;最后,仿真实验结果表明,在负载相同情况下,处理机利用率基本相同,且具有容错的实时任务调度算法可以有效地降低任务错失率;容错实时任务调度DSPN模型可以为复杂任务调度系统的Petri网建模与分析奠定了基础,并为实际工程应用提供了理论指导。     

基于Storm平台的多任务分组调度策略与实现

随着大数据与人工智能技术的飞速发展,高性能,实时性的流式计算系统逐渐取代传统基于数据仓库的批量计算系统.Apache storm作为一款开源,高容错,实时处理的分布式大数据流式计算平台,支持任务平均分配策略,单机任务指定策略等多种任务分配方案.当任务拓扑结构中存在多个任务时,且集群中只有某些机器支持某一任务执行时,传统...     

Sensitivity analysis of arbitrary deadline real-time systems with EDF scheduling

The correctness of a real-time system depends on not only the system’s output but also on the time at which results are produced. A hard real-time system is required to complete its operations before all its timing deadlines. For a given task set it is useful to know what changes can be made to a task that will result in a system that is borderline schedulable. It is also beneficial in an engineering context to know the minimum speed of a processor that will deliver a schedulable system. We address the following sensitivity analysis (parameter computations) for EDF-scheduled systems on a uniprocessor: task execution times, speed of the processor, task periods and task relative deadlines. We prove that an optimal (minimum or maximum) system parameter can be determined by a single run of the Quick convergence Processor demand Analysis (QPA) algorithm. This algorithm provides efficient and exact sensitivity analysis for arbitrary deadline real-time systems. We also improve the implementation of this sensitivity analysis by using various starting values for the algorithms. The approaches developed for task parameter computations are therefore as efficient as QPA, and are easily incorporated into a system design support tool.     

可调控误报率和漏报率的树突状细胞算法

了解决传统树突状细胞算法（DCA）对环境评判的盲目性,分析DCA权值矩阵对检测结果的影响,提出两种可调控误报率和漏报率的DCA。一种是改进的投票制DCA,即在树突状细胞（DC）状态转换准则中融入倾向因子,以求得对环境评判的公平,并通过对倾向因子的微调控制检测结果的误报率和漏报率;另一种是评分制DCA,即在DC状态转化阶段忽略对细胞环境的评判,改为直接对抗原进行评分,最后根据抗原的平均分分布调整异常阈值,以达到调控误报率和漏报率的目的。实验表明,两种算法均有效地实现了结果可控性,相比而言,评分制DCA可实现更为直观的调控。     

基于任务的SolCS内核实时能力的实现

自主研发一个嵌入式操作系统内核SolCS,其内核主要包括任务管理、中断管理、内存管理、同步与通信管理、时间管理、I/O管理等功能模块。通过对其总体架构的分析与设计,在任务管理方面实现了基于优先级的抢占式任务调度和分时间轮转调度,同时采用信号量机制来实现对临界资源的互斥访问以及利用优先级继承协议来解决优先级逆转的问题,在涉及任务的中断管理方面也作了改进,以此来增强其实时能力,使其可以提高嵌入式应用系统的实时性,能够满足实时应用的要求。     

非抢占式EDF算法下周期性任务的最小相对截止期计算*

现有的求解周期性任务最小相对截止期的方法均假定任务集是采取抢占式EDF调度算法,并不适用于当任务为基于非抢占式EDF调度算法的场合,如实时通信领域。在分析了非抢占式EDF调度算法的可调度性判定条件基础上,提出了基于非抢占式EDF调度算法下周期性任务最小相对截止期的计算算法。算法通过逐渐增加任务的相对截止期直到使任务集变为可调度的方式,实现某个任务相对截止期的最小化。仿真实验表明该算法具有较好的计算复杂度。     

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。