一种操作系统进程调度顺序确定方法及控制方法技术方案

本申请提供了一种操作系统进程调度顺序确定方法及控制方法，适用于传感器网络中的感知节点，其中，操作系统进程调度顺序确定方法包括：选择感知节点所需完成的待处理进程并获取各进程的有效工作时间及数据采集周期；利用进程的数据采集周期减去进程的有效工作时间得到进程的空闲时间；根据待处理进程的数据采集周期确定数据采集周期的最小值；每间隔数据采集周期最小值的时间，确定一次待排序进程，按进程的空闲时间从小到大的顺序排序待排序进程，待所有待处理进程都至少排序过一次序之后停止确定待排序进程；根据各排序结果得到完整调度顺序。本申请能够合理地配置感知节点进程管理，有效提高感知节点服务品质、降低感知节点能源消耗。

Method and method for determining order of process scheduling in operating system

The invention provides an operating system process scheduling sequence determination method and control method, sensor nodes for wireless sensor network, in which the operating system process scheduling sequence determination method comprises: selecting nodes required to complete the process and the process of obtaining the effective working time and cycle of data acquisition; data acquisition cycle minus the process the effective working time to get free time; according to the data acquisition cycle to process to determine the minimum data acquisition cycle; every data acquisition cycle minimum time to determine a sorting process, according to the order from small to large idle time process of the sorting process, after all the process of at least a sort order to determine the sort process; according to the ranking results obtained complete adjustment Degree order. The application can reasonably configure the process management of the perception node, effectively improve the service quality of the sensor nodes and reduce the energy consumption of the sensor nodes.

【技术实现步骤摘要】
一种操作系统进程调度顺序确定方法及控制方法
本申请涉及计算机科学
，尤其涉及一种操作系统进程调度顺序确定方法及控制方法。
技术介绍
传感器网络是由大量传感器节点通过相互通信形成的网络，传感器节点包括服务器节点、感知节点及传感器，多个传感器连接感知节点，感知节点连接服务节点，各传感器用于采集数据，感知节点用于采集与其相连的各传感器测量的数据并将采集到的数据发送至服务节点。传感器节点具有广泛的应用。新一代更小、更廉价的低功耗设备的产生，分布式计算带来的数据计算和处理能力的提高，通信技术的发展以及微机电系统的发展使得发展低成本、低功耗、多种距离通讯的多功能传感器成为可能。传感器网络按连接形式不同分为无线传感器网络和有线传感器网络两部分。无线传感器网络不需要固定网络支持，具有快速展开、布设方便等特点，但稳定性和可靠性要劣于有线传感器网络。安装于感知节点的实时操作系统负责感知传感器节点的全部软、硬件资源的分配，任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面等。实时操作系统是指能够及时响应随机发生的外部事件，并在规定的时间范围内完成对该事件处理的系统。实时操作系统的最主要特征就是其快速的处理能力，适应这种实时性的要求。实时操作系统在设计时力求简单而实用。一般的实时操作系统都拥有高精度的实时时钟；具有快速的中断响应和中断处理能力；支持多道程序设计，任务调度算法简单、实用，数据结构简洁、明了，任务切换速度快，能够处理时间驱动的任务(周期性任务)和事件驱动的任务。操作系统中的进程是程序及其数据在计算机上的一次运行，是操作系统进行调度和资源分配的独立单位，进程由程序、数据和进程控制块PCB三部分组成。进程在其生命期内，由于系统中各进程之间的相互制约关系及系统的运行环境的变化，使得进程的状态在不断地发生变化。操作系统中进程的状态变化图如图1所示，进程调度的职责是根据一定的算法，从多个就绪进程中选择其中之一来占用MPU(微处理器)。强实时约束要求系统必须满足定时约束和时限要求，实时的嵌入式操作系统应当具有可预期的定时行为，周期性任务模型可以准确地描述强实时约束下的系统性能。现有技术中，感知节点中的操作系统一般采用如下三种方法进行进程控制：1.优先调度长信息(如视频)对应的进程；2.优先调度短信息(如状态信息)对应的进程；3.按等待时间长短进行调度，优先调度等待时间长的进程。现有技术中的进程控制方法不能充分占用进程空闲时间，从而导致时效性低，节能性差的缺陷。
技术实现思路
为了解决现有技术中传感器网络感知节点进程控制不能充分占用进程空闲时间，从而导致时效性低，节能性差的问题，本申请提供一种操作系统进程调度顺序确定方法，适用于传感器网络中的感知节点，包括：选择感知节点所需完成的待处理进程并获取各进程的有效工作时间及数据采集周期；利用进程的数据采集周期减去进程的有效工作时间得到进程的空闲时间；根据待处理进程的数据采集周期确定数据采集周期的最小值；每间隔数据采集周期最小值的时间，确定一次待排序进程，按进程的空闲时间从小到大的顺序排序待排序进程，待所有待处理进程都至少排序过一次序之后停止确定待排序进程；根据各排序结果得到完整调度顺序。本申请还提供一种操作系统进程控制方法，适用于传感器网络中的感知节点，所述方法包括：选择感知节点所需完成的待处理进程并获取各进程的有效工作时间及数据采集周期；利用进程的数据采集周期减去进程的有效工作时间得到进程的空闲时间；根据待处理进程的数据采集周期确定数据采集周期的最小值；每间隔数据采集周期最小值的时间，确定一次待排序进程，按进程的空闲时间从小到大的顺序排序待排序进程，根据排序结果进行进程调度。本申请中，每间隔数据采集周期最小值的时间，确定一次待排序进程，按进程的空闲时间从小到大的顺序排序待排序进程，根据排序结果进行进程调度，能够使感知节点对采集数据进行实时处理，有效地使用感知节点有限的资源，以尽可能好的品质提供感知和控制服务，同时尽可能减少节点能源消耗。采用本申请，可以更合理地配置感知节点进程管理，有效提高感知节点服务品质、降低感知节点能源消耗。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中进程状态变化示意图；图2为本申请实施例操作系统进程调度顺序确定方法的流程图；图3A为本申请具体实施例选择的待处理进程示意图；图3B为本申请具体实施例拆分后的进程示意图；图3C为本申请具体实施例进程调度示意图；图4A为本申请具体实施例选择的待处理进程示意图；图4B为本申请具体实施例进程调度示意图；图5为本申请实施例操作系统进程控制方法流程图；图6为本申请实施例操作系统进程调度顺序确定装置结构图；图7为本申请实施例操作系统进程控制装置结构图。具体实施方式为了使本申请的技术特点及效果更加明显，下面结合附图对本申请的技术方案做进一步说明，本申请也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本申请的保护范畴。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。本申请所述的感知节点中安装有操作系统，该操作系统除了用于控制进程的调度外，还用于实现对底层硬件，包括MPU、存储装置、供电装置、显示装置和各类传感器的管理。实施时，感知节点加电后通过先运行配置文件引导处理器加载和运行操作系统，即通过寄存器将地址指向操作系统存储模块。如图2所示，图2为本申请实施例操作系统进程调度顺序确定方法的流程图。该确定方法适用于传感器网络中的感知节点，通过该确定方法能够使得感知节点的实时性能接近全局最优。具体的，包括：步骤201：选择感知节点所需完成的待处理进程并获取各进程的有效工作时间及数据采集周期。详细的说，每个进程对应一个与感知节点相连的传感器，用于采集及发送传感器测得的数据。有效工作时间包括数据采集时间及数据发送区时间，数据采集时间对应数据采集所需时间，数据发送区时间对应数据发送所需时间。数据采集周期为服务节点要求的服务时间，即数据采集周期内服务节点要接收到采集的数据。各进程的数据采集周期之间为整数倍关系。步骤202：利用进程的数据采集周期减去进程的有效工作时间得到进程的空闲时间。步骤203：根据待处理进程的数据采集周期确定数据采集周期的最小值。步骤204：每隔数据采集周期最小值的时间，从待处理进程中确定一次待排序进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作系统进程调度顺序确定方法，其特征在于，适用于传感器网络中的感知节点，所述方法包括：选择感知节点所需完成的待处理进程并获取各进程的有效工作时间及数据采集周期；利用进程的数据采集周期减去进程的有效工作时间得到进程的空闲时间；根据待处理进程的数据采集周期确定数据采集周期的最小值；每间隔数据采集周期最小值的时间，确定一次待排序进程，按进程的空闲时间从小到大的顺序排序待排序进程，待所有待处理进程都至少排序过一次序之后停止确定待排序进程；根据各排序结果得到完整调度顺序。

【技术特征摘要】
1.一种操作系统进程调度顺序确定方法，其特征在于，适用于传感器网络中的感知节点，所述方法包括：选择感知节点所需完成的待处理进程并获取各进程的有效工作时间及数据采集周期；利用进程的数据采集周期减去进程的有效工作时间得到进程的空闲时间；根据待处理进程的数据采集周期确定数据采集周期的最小值；每间隔数据采集周期最小值的时间，确定一次待排序进程，按进程的空闲时间从小到大的顺序排序待排序进程，待所有待处理进程都至少排序过一次序之后停止确定待排序进程；根据各排序结果得到完整调度顺序。2.如权利要求1所述的操作系统进程调度顺序确定方法，其特征在于，各进程的数据采集周期为整数倍关系。3.如权利要求2所述的操作系统进程调度顺序确定方法，其特征在于，所述有效工作时间包括数据采集时间及数据发送区时间。4.如权利要求3所述的操作系统进程调度顺序确定方法，其特征在于，每个排序结果中，第一个进程的开始执行时间为进程的初始时间，第一个进程之后进程的开始执行时间通过如下公式一确定：其中，ti为第i个进程开始执行时间，di为第i个进程的数据采集周期，ti,1为第i个进程的数据采集时间，ti,2为第i个进程的数据发送区时间，tk-1,1为第k-1个进程的数据采集时间，tk-1,2为第k-1个进程的数据发送区时间。5.如权利要求3所述的操作系统进程调度顺序确定方法，其特征在于，选择感知节点所需完成的待处理进程进一步包括：从备选进程中筛选出数据采集周期及空闲时间都最小的进程；判断预筛选出的进程是否满足如下公式二，如果满足，则筛选出该进程：其中，为预筛选出的进程的数据采集周期，为预筛选出的进程的数据采集时间，为预筛选出的进程的数据发送区时间，m为已筛选出的进程个数，tk,1为第k个已筛选出的进程的数据采集时间，tk,2为第k个已筛选出的进程的数据发送区时间，dj为已筛选出的任一进程j的数据采集周期，表示是dj的整数倍；将筛选出的进程选择为感知节点所需完成的待处理进程。6.如权利要求5所述的操作系统进程调度顺序确定方法，其特征在于，若筛选出的某进程不满足如下公式三：其中，dmin为数据采集周期最小值，为该某进程的数据采集时间，为该某进程的数据发送区时间，m0为排在最小数据采集周期内的进程个数，t...

【专利技术属性】
技术研发人员：林强，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11