一种开放式系统实时调度方法技术方案

本发明专利技术提出了一种适用于开放式环境的实时调度方法，该方法采用二级层次调度架构，并且集成了可变利用率服务器技术、总带宽服务器技术以及EDF、RM和共享驱动的调度算法。该方法采用可变利用率服务器技术，不仅在有任务溢出的情况下也能在任务间提供很好的隔离作用，而且能改善系统性能，增加CPU利用率，提高系统的实时性，另外支持任务间共享资源，满足并行分布式实时系统的需求，提高了实用价值。该方法用可变利用率服务器执行硬实时任务，用总带宽服务器TBS执行软实时任务，不仅可以保证硬实时任务的时间限制，还可以使软实时任务具有更快的响应能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着计算机硬件技术的巨大进步，除了传统实时系统继续向前发展以外，出现了新型的实时系统，实时应用程序与非实时应用程序一起运行于快速、通用目的的工作站与个人计算机系统成为了可能。不同于传统实时系统专门针对某一特定类型的实时应用，而这种新型的实时系统要求能同时处理具有各种时间约束关系的实时应用，包括硬实时、软实时以及非实时应用程序，而且这些应用程序可以动态地进入或退出系统，这种系统就是所谓的开放式实时系统，它是目前研究最热的实时计算领域之一。具有开放式实时系统特点的分布式系统即为开放分布式实时系统。开放式实时系统是相对于传统实时系统来讲的。传统封闭式实时系统中，任务模型单一，各实时应用程序在特定硬件上运行，预先知道它们详细的时间属性，它们的可调度性分析也能预先确定。而开放式实时系统不再针对特定硬件上的特定应用，它具有在通用目的的工作站或个人计算机上同时处理相互独立开发的硬实时、软实时及非实时应用程序的能力。开放式实时系统环境是一个动态环境，任务模型多样，各实时应用程序的时间属性，特别是最坏情况下的计算时间，会随着环境的变化而变化，并且各应用程序可以动态的进入/退出系统。这些新的特征对系统的设计与开发提出了新的更高要求，特别是任务调度。开发式实时系统的特点(1)系统应该具有较强通用性，不是针对某一特定应用；(2)系统应该具有较强的可重配性，针对不同的应用及QoS需求进行相应的配置；(3)系统应该具有较强的扩展性，便于升级和增加新的功能，以满足新的需求；(4)系统能接受动态提交的任务；针对开放式实时系统的特点，其调度器相应具有如下特征(1)调度机制与策略相分离，机制在内核中，策略由用户选择，用户可以根据需要为其应用程序随意独立地选择系统中实现了的调度策略；(2)调度器具有可重配性，以满足不同的任务及Qos需求；(3)调度器应该具有可扩展性，容易增加新的调度算法，适应新的任务模型需求；(4)能调度动态提交的任务。目前有关开放式实时系统调度方法主要有两种基于常量利用率服务器调度方法和基于零星服务器调度方法。但这两种方法中每个应用程序只能在一个处理器上运行，因此不适合并行实时应用程序；另外，这两种方法中每个应用程序采用一种调度策略，因此也不适合包含实时部分和非实时部分的复杂应用程序，因为实际上这种复杂应用程序中实时部分和非实时部分应采用不同的调度策略。零星服务器SS (Sporadic Server)零星服务器算法用于调度实时系统中的非周期性软实时任务，它是对单调率(RM)算法的扩展，RM算法用于调度周期性硬实时任务。零星服务器可以提高软实时非周期性任务的响应性。在采用RM算法的实时系统中，零星服务器就好比一个周期性的硬实时任务，具有一定的执行时间预算周期匕5，和根据RM算法确定的优先级当系统有非周期性软实时任务请求到来时，比较零星服务器的优先级Pss与系统当前执行任务的优先级&，若前者高于后者，立即响应非周期性软实时任务请求，否则继续执行当前任务；当零星服务器正在执行非周期性软实时任务时，高于零星服务器优先级的任务反过来可以抢占CPU;当零星服务器的执行预算用完时，如果非周期性任务还没有完成，它要让出CPU，等待零星服务器的下一个服务周期到来；当系统没有非周期性软实时任务请求时，零星服务器则处于空闲状态。也就是说，在以RM作为调度算法的系统中，零星服务器就像一个周期性硬实时任务τ ss’具有执行时间预算ess,周期Tss,和根据RM算法确定的优先级如果有非周期性软实时任务τ到来，τ可以继承Tss的时间属性和优先级，参与系统调度，从而提高非周期性软实时任务的响应能力。总带宽服务器 TBS (Total Bandwidth Server)为了提高非周期性软实时任务的响应性，给每个非周期性请求分配一个尽可能小的截止期限，并且保证所有非周期性任务总的处理器利用率不超过规定的最大值Us，Us就是总带宽服务器的带宽。总带宽服务器有三个参数执行预算C；、截止期限 < 及固定带宽& ;总带宽服务器的维护算法负责补偿执行预算并设置截至期限。当一个软实时任务请求在时刻^到来时，它得到一个绝对截止期限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开放式系统实时调度方法，其特征在于它是基于可变利用率服务器和总带宽服务器的的二级层次调度架构的调度方法，该架构用可变利用率服务器VUS执行硬实时任务，用总带宽服务器TBS执行软实时任务；而在底层，是操作系统调度器，它有两个子调度器：EDF调度器与时间共享Time?Sharing调度器，EDF调度器负责维护和调度上层VUS服务器与TBS服务器，而Time?Sharing调度器负责调度所有的非实时任务；EDF调度器的优先级高于Time?Sharing调度器，如果系统中没有任何运行的实时任务或等待运行的实时任务时，Time?Sharing调度器才被激活，否则EDF调度器是活动的，这样可以保证实时任务总能被优先处理。

【技术特征摘要】
1.一种开放式系统实时调度方法，其特征在于它是基于可变利用率服务器和总带宽服务器的的二级层次调度架构的调度方法，该架构用可变利用率服务器VUS执行硬实时任务，用总带宽服务器TBS执行软实时任务；而在底层，是操作系统调度器，它有两个子调度器EDF调度器与时间共享Time Sharing调度器，EDF调度器负责维护和调度上层VUS服务器与TBS服务器，而Time Sharing调度器负责调度所有的非实时任务；EDF调度器的优先级高于Time Sharing调度器，如果系统中没有任何运行的实时任务或等待运行的实时任务时，T...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭朋柳，舒坚，吴振华，聂云峰，刘琳岚，谌业滨，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：