一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法技术

本发明专利技术属于网络通信技术领域，公开了一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，结合虚拟化技术的TSN调度能够屏蔽底层物理资源的技术细节，通过虚拟化技术将物理资源抽象成多个逻辑上独立的虚拟资源，为上层提供统一的可编程接口。本发明专利技术对实时性要求较高的业务有效调度，可以在运行时实现对多核处理器资源的动态规划，自适应调整分组，有利于负载均衡；针对TSN任务不同情况，选择任务错失率较低的方案，并基于反馈机制进行自适应调度，增强了多处理器资源分配的公平性和有效性。

A multi VCPU adaptive real time scheduling method for TSN service

The invention belongs to the field of network communication technology, and discloses a TSN service oriented multi VCPU adaptive real-time scheduling method, TSN scheduling with virtualization technology can screen the technology details of the underlying physical resources through virtualization technology, virtual resource physical resource abstraction into multiple independent logical, provides a unified programming interface for the upper. The invention of business effective scheduling of high real-time requirements, can realize the dynamic programming for multi-core processor resources at run time, adaptive packet to load balancing; for the TSN task selection task in different situations, the higher miss rate scheme based on adaptive scheduling and feedback mechanism, enhance the fairness and efficiency resource allocation for multi processor.

【技术实现步骤摘要】
一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法
本专利技术属于网络通信
，尤其涉及一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法。
技术介绍
车载时间敏感网络(TimeSensitiveNetwork,TSN)是一种面向音频视频或多媒体应用的新型网络，针对音频视频这类实时性要求较高的业务应用场景，TSN的时间要求高于普通异步网络。在物联网(InternetofThings,IoT)飞速发展的今天，TSN通过以太网音视频桥接(EthernetAudio/VideoBridging)技术为核心，已经成为IoT未来发展的趋势之一。但目前TSN网络节点仅具有单一的交换功能，面对日益增长的业务容量需求和更加严苛的业务实时约束，TSN网络的实时性调度面临更加严峻的挑战。虚拟化技术作为云计算的基础架构，能够根据用户的需求来调整资源分配，对虚拟资源进行抽象，也能够实现对单一物理服务器资源进行划分从而产生多个彼此隔离的虚拟机资源。传统单一的网络交换节点已经无法满足不断增长的业务容量及实时性需求，以虚拟化技术为基础，集成交换、存储和传输的新型网络结构成为了人们研究的焦点。在一个非虚拟化网络系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，其特征在于，所述面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法结合虚拟化技术的TSN调度能够屏蔽物理资源的技术细节，通过虚拟化技术将物理资源抽象成多个逻辑上独立的虚拟资源，为上层提供统一的可编程接口；在多CPU计算机上开启多个虚拟机并设置多个VCPU，在每个多VCPU虚拟机上模拟运行TSN业务类型，通过对实时任务的自适应调度算法对各类TSN任务进行调度；采用自适应截止期优先调度算法A‑EDF，根据任务类型及任务量动态分配处理器资源分组，实现对实时任务的合理调度。

【技术特征摘要】
1.一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，其特征在于，所述面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法结合虚拟化技术的TSN调度能够屏蔽物理资源的技术细节，通过虚拟化技术将物理资源抽象成多个逻辑上独立的虚拟资源，为上层提供统一的可编程接口；在多CPU计算机上开启多个虚拟机并设置多个VCPU，在每个多VCPU虚拟机上模拟运行TSN业务类型，通过对实时任务的自适应调度算法对各类TSN任务进行调度；采用自适应截止期优先调度算法A-EDF，根据任务类型及任务量动态分配处理器资源分组，实现对实时任务的合理调度。2.如权利要求1所述的面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，其特征在于，所述面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法中优化模型以实时任务的截止期错失率R为目标函数，即：S.T.Di(k)＝(k-1)·pi+di；在目标函数中，Nm代表截止期错失的任务数，N代表任务总数，优化目标为尽可能使R接近于1，保证所有TSN任务可调度；式表示任务Γi的利用率，其中ei为任务Γi的理论执行时间，pi为任务Γi的周期；式表示任务集的总利用率；式Di(k)＝(k-1)·pi+di表示任务i第k次执行的截止时间。3.如权利要求1所述的面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，其特征在于，所述面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法中使用的资源模型为周期资源模型，用R＝(ω,θ,m)表示，各变量具体含义如下：ω：处理器资源的分配周期；θ：处理器资源所能提供给调度任务的时间资源；m：计算机的实际CPU数，也即当前能提供的并行CPU数最大值；θ/ω：定义为资源模型的带宽；另外，资源模型需要满足条件：θ≤mω。4.如权利要求1所述的面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，其特征在于，所述面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法包括以下步骤：步骤一，在算法执行初始阶段，通过当前任务利用率δ计算分组数α，由分组数α确定内核分配组合；步骤二，当任务转为实时模式并通过系统接口传入内核，将任务按照截止期的先后插入到相应ready队列和release队列；步骤三，查看所有分组队列的CPU资源利用率，与资源利用率的阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚明旿，高晨，黄振林，罗祥帆，高毅，龚珊珊，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61