【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车任务实时调度，具体的是一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法及装置。
技术介绍
1、随着用户对汽车功能需求的增长，汽车电子系统的算力也在不断提高，这一趋势导致了汽车电子系统的复杂度骤增，因此可以将多个ecu整合到一个大算力平台如多核处理器上以减少物理硬件的数量，这一举措能够有效简化汽车的电子电气架构。同时，为了提升所用大算力平台的硬件资源使用效率、软硬件兼容性以及系统安全性，虚拟化技术被引入到多处理器的硬件平台之中，每个ecu被抽象为运行在该平台之上的容器，由hypervisor为各个容器分配硬件资源进而执行任务，即基于平台虚拟化的解决方案，该方案可以提供良好隔离的虚拟化环境，且每个ecu代码库可以在虚拟机中几乎不加修改地运行。而虚拟化技术的应用使得汽车电子系统成为了由具有混合关键性的应用程序所组成的复杂系统，不同关键性的任务将会在同一物理硬件上执行，传统的任务分配策略已经不再适用，因此需要寻求新的分配策略。
2、在上述混合关键性系统中，如何在提高硬件利用率的同时保证系统行为的可预测性是一项关键问题，由于基于容器的虚拟化提供的隔离有限，在同一内核共置的容器间会发生容器间任务抢占，过于频繁的容器间任务抢占不仅会带来预期之外的上下文切换开销，还会导致出现运行时序违规的情况，进而降低系统的实时性能。使用分层实时调度框架(hierarchical real-time scheduling framework,hrts)可以首先只考虑容器层面的任务调度规则，即任务级调度，这保证了每个容器都具备可调度性；然
3、在过去的研究中，基于该框架构建的调度方法大多是静态的，即为了保证每个容器的可调度性而相对悲观地对资源进行分配，这在一定程度上限制了对硬件的利用。除此之外，该类调度方法只能保证容器被分配到的cpu带宽足够，而不能保证每个任务都能够在截止期限内完成。因此，需要对传统的实时调度框架进行优化，不仅要保证分配的资源能够满足容器可调度性的需要，还要能够在运行时根据各个容器对计算资源的使用情况进行动态优化，自适应调整不同容器和内核的调度参数，这样才能既提高对硬件的利用率，又保证系统的实时性和可预测性。
4、目前也有相当一部分研究者针对基于上述框架的调度方法进行了优化，使其在资源分配方面具备了一定的动态性，但缺点是大部分动态调度的策略都只应用于软实时场景，而不具备调度硬实时任务的能力，其所采用的动态调整策略在时间上有着明显的滞后性，无法应用于硬实时场景。
5、综上所述，目前针对虚拟化汽车电子系统中的任务调度方法研究仍然不够完善，因此，需要提出一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法及系统。
技术实现思路
1、为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法及装置。
2、第一方面，本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法及装置，方法包括以下步骤：
3、获取容器的映射内核，基于容器的映射内核对容器进行时间片和运行周期的预分配，其中，所述容器被预分配计算资源和存储资源；
4、获取容器的资源使用情况，内核基于容器的资源使用情况对容器周期性的分配或回收资源，至内核无资源时，对容器进行迁移操作；
5、若迁移失败，则内核剥夺除迁移失败容器外的其它容器的资源，并将除迁移容器外的其它容器的资源分配给迁移失败容器，并循环进行以上操作，实现任务的调度。
6、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：所述容器的动态调度阶段的资源调整为时间片资源的动态调整，包括时间片周期性调整、lc容器的时间片剥夺和容器迁移，所述时间片周期性调整和lc容器的时间片剥夺由所述内核的控制器负责。
7、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：所述对容器进行迁移是处于临界状态的内核中被剥夺时间片的lc容器的迁移，由计算节点中的迁移控制器负责。
8、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：设汽车电子系统具有任务集γ，任务集γ包括hc任务集γhi和lc任务集γlo，两类任务均为周期触发任务，任务集中的每个任务记为τi∈γ，定义为：
9、τi＝{ti,ai,ci,di,pi} 公式(1)
10、其中，ti为任务τi的周期，ai为任务τi的平均执行时间，ci为任务τi的最坏执行时间，di为任务τi的截止时间，pi是一个二进制值，表示任务τi的系统关键性；
11、对于容器πk的定义如下：
12、πk＝(γk,pk,qk,clmk,mek) 公式(2)
13、其中，容器πk根据包含任务集的不同分为两类，一类是只包含hc任务集的hc容器一类是只包含lc任务集的lc容器pk为容器πk的运行周期，qk为每个运行周期pk内的可用时间片大小，clmk是衡量容器πk实时性的参数，mek为容器πk的内存占用量；
14、对于内核nj的定义如下：
15、
16、其中，m为内核nj被分配到的容器总个数，对于映射在内核nj上的hc容器有编号为1到mh，对于映射在内核nj上的lc容器有编号为mh+1到m，fj表示内核nj的内存容量，crtj是一个二进制值，表示内核nj是否处于临界状态；
17、对于整个多核计算节点的定义如下s：
18、s＝{n,πhi,πlomigctrl} 公式(4)
19、其中，n为整个节点的内核个数，πhi和πlo分别记录了hc容器和lc容器与各个内核的映射关系，migctrl是节点中负责容器迁移的迁移控制器；
20、容器间的容器级调度由内核控制器负责，调度策略是按照速率单调算法进行调度，每个容器在qk用完后即放弃内核使用权，容器内的任务级调度由容器控制器负责，调动策略是按照速率单调算法，以任务的周期为优先级进行调度，其中，内核控制器的优先级大于容器控制器。
21、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该方法还包括：所述基于容器的映射内核对容器进行时间片和运行周期的预分配的过程如下：
22、使用二进制变量集表示容器是否被映射到内核nj上，则有：
23、
24、其中，toverhead为系统中的切换开销，c1和c2为平衡两个需求的参数；
25、需要保证容器级调度的可调度性，在模型中加入硬件资源方面的约束：
26、
27、系统运行时，要保证任务τ1到τi在最坏情况下按时完成，需要满足以下条件：
28、
29、其中，ρi是时间点的集合，由各个任务的截止时间组成，若时间点上满足公式(8)，即表明系统对当前任务集具备可调本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，所述容器的动态调度阶段的资源调整为时间片资源的动态调整，包括时间片周期性调整、LC容器的时间片剥夺和容器迁移，所述时间片周期性调整和LC容器的时间片剥夺由所述内核的控制器负责。
3.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，所述对容器进行迁移是处于临界状态的内核中被剥夺时间片的LC容器的迁移，由计算节点中的迁移控制器负责。
4.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，设汽车电子系统具有任务集Γ，任务集Γ包括HC任务集ΓHI和LC任务集ΓLO，两类任务均为周期触发任务，任务集中的每个任务记为τi∈Γ，定义为：
5.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，所述基于容器的映射内核对容器进行时间片和运行周期的预分配的过程如下：
6.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化
7.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，所述内核剥夺除迁移失败容器外的其它容器的资源的过程：
8.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，所述对容器进行迁移操作的过程：
9.一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度系统，其特征在于，包括：
10.一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器中并能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述存储器中存储有能够在处理器上运行的计算机程序，所述处理器加载并执行计算机程序时，采用了权利要求1至8中任一项所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，所述容器的动态调度阶段的资源调整为时间片资源的动态调整，包括时间片周期性调整、lc容器的时间片剥夺和容器迁移，所述时间片周期性调整和lc容器的时间片剥夺由所述内核的控制器负责。
3.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，所述对容器进行迁移是处于临界状态的内核中被剥夺时间片的lc容器的迁移，由计算节点中的迁移控制器负责。
4.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于，设汽车电子系统具有任务集γ，任务集γ包括hc任务集γhi和lc任务集γlo，两类任务均为周期触发任务，任务集中的每个任务记为τi∈γ，定义为：
5.根据权利要求1所述的一种适用于虚拟化汽车电子系统的任务调度方法，其特征在于...
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