硬实时环境下固定优先级调度的离线优化

RM调度算法具有简单的实现机制和较低的调度开销,被广泛应用于硬实时调度领域.然而这类算法的固定优先级特征使其在高任务负载环境下具有极高的抢占次数,从而导致了较大的系统开销,因此提出一种方法来减少RM调度的抢占次数.该方法通过离线计算任务集的最优属性来减少基于RM调度的系统在运行时的抢占次数,进而降低系统的抢占开销.仿真结果表明,该方法可以在不付出额外调度开销的前提下有效减少RM调度的抢占次数,降低实时系统的抢占开销.     

基于硬实时系统的抢占调度成本优化算法研究

实时系统已经广泛的应用到社会的生产中,硬实时任务间的抢占调度成本会影响整个系统性能。本文提出了一种优化硬实时任务抢占开销的优化算法。对EDF调度抢占行为的可推迟时间进行了量化分析,在任意抢占时刻,推迟高优先级硬实时任务的执行以避免抢占发生的条件。实验结果表明,本文提出的算法可以保证可调度性的同时有效地减少抢占次数,从而提高系统性能。     

一个基于RM的弱硬实时调度算法

在定义弱硬实时系统周期任务模型的基础上,提出基于RM调度策略的弱硬实时调度算法PV-RM.PV-RM调度算法在对任务的未来行为进行预测的基础上,通过将任务在抢占段和让步段之间切换,动态调整任务的优先级以反映紧迫程度.在系统过载时,PV-RM调度算法按照任务的初始优先级,为重要的任务提供满足其弱硬实时约束的服务,为其他任务提供尽力而为的服务.给出了PV-RM调度算法的可调度性分析及可调度判定不等式,并通过示例分析说明了该算法的有效性.     

基于RM策略的资源受限偶发任务调度算法

针对现有资源受限偶发任务低能耗调度算法存在的不足,提出基于RM策略的资源受限偶发任务低能耗调度算法.首先,借鉴抢占阈值的思想,通过修改任务优先级的概念,提出双优先级单调速率调度(RM/DPP)算法,并且给出RM/DPP算法可行的必要条件.然后,以RM/DPP算法为基础,提出资源受限偶发任务低能耗调度(STLPSARC)算法,并且给出该算法可行的必要条件.最后,通过实验验证STLPSARC算法的性能,结果表明:STLPSARC算法比RM/DPP算法平均节约大约65.03%的能耗.     

多处理器系统实时任务限制抢占调度算法

针对多处理器平台完全可抢占调度(Fully Preemptive Scheduling,F-PS)可能造成低优先级任务的响应时间超出截止期限的问题,提出了两种基于固定抢占点模型的限制抢占调度算法:一种是常规延迟(Regular Deferrable Scheduling,RDS),即高优先级任务抢占正在运行的执行到最近抢占点的低优先级任务,被抢占的任务可能不具有最低优先级;另一种是自适应延迟(Adaptive Deferrable Scheduling,ADS),即高优先级任务等待正在运行的最低优先级任务执行到最近的可抢占点位置,并抢占。搭建了一个仿真实验平台,并在该平台上进行一系列的仿真实验来探究两种算法的性能表现。实验结果表明:在动态和静态优先级调度下,任务抢占次数大小顺序为F-PSRDSADS;当抢占时间消耗大于临界值时,RDS和ADS的任务可调度率与F-PS接近。     

基于双优先级队列的异构分布式控制系统容错调度算法

在对分布式控制系统进行分析的基础上,给出了任务模型和处理器模型.为了调度多种实时性的任务,提出了双优先级队列调度算法,用于调度每个处理器上的任务.该算法设置2个优先级队列,其中高优先级队列用于调度实时任务,低优先级队列用于调度非实时任务,高优先级队列中的任务可抢占低优先级队列中的任务.在此基础上,采用版本复制技术使系统具有容错能力,并分析了任务的容错可调度条件.基于此,采用首次适应的启发式任务分配策略,将任务分配到各个处理器上,在确保任务容错可调度的条件下使处理器负载均衡.仿真结果表明所提出的算法是有效的.     

Linux下的实时调度算法

Linux实现了实时进程的概念,但并没有提供有效的任务调度支持;另一方面,RM和EDF等传统的优先级调度算法在实时系统中已经得到广泛应用,但它们对于确定优先级所采用的标准比较简单和片面,容易导致紧急型任务的截止期限不能被满足或系统资源不能被充分利用。基于RM和EDF,文中提出了一种新的实时调度算法SBRD,它的优先级根据重要性和紧急性两个重要因素共同确定。实验表明,与RM和EDF相比,SBRD兼具二者的优点,在保证重要任务顺利执行的前提下,优先执行紧急型任务,以满足更多的任务,更充分的利用CPU资源;与原Linux的实时调度相比,SBRD能更有效的调度实时任务。     

μC/OS-Ⅱ内核任务调度算法的改进

μC/OS-Ⅱ是一个基于任务优先级抢占式的实时内核,但它不具有相同优先级任务的实时调度功能.为了使μC/OS-Ⅱ内核既支持不同优先级的多任务抢占式调度,又支持同一优先级的多任务调度,提出对μC/OS-Ⅱ内核的改造,加入以时间片轮转调度算法进行相同优先级任务的调度.方法是保持原有不同优先级抢占式调度链表,增加相同优先级的时间片轮转调度链表,通过任务控制块指针使任务调度在2个链表之间切换.给出了在μC/OS-Ⅱ任务调度模块中算法改进的实现步骤、实验过程和结果.结果说明了提出的改进调度算法是可行的.     

基于累计价值的最早最终截止期优先调度策略

提出一种基于累计价值的最早最终截止期优先调度策略. 通过分析抢占式EDF算法在实际工作中的行为, 认为系统中存在非必须的抢占行为, 这些非必须抢占行为影响了调度器的效率, 通过为EDF算法引入一个任务累计价值参数, 调整EDF算法对优先级的分配策略, 能减少这种非必须的抢占式开销. 实验结果表明, 改进后的EDF算法减少了系统的抢占式开销.     

自适应SR-RM调度算法

在分析RM调度算法的基础上,提出了一种自适应SR RM调度算法,通过跟踪任务的实际执行情况以及处理器的繁忙程度自适应地调整任务的执行周期,使任务得到较合理的调度,达到理想的服务响应时间,以提高系统的实时性;同时监视和预测环境的变化是否造成不可调度任务集,通过自动调节任务的执行周期来减少不可调度任务集的发生,提高系统的可靠性·通过仿真实验,证明SR RM能得到较小的任务调度错失率、较高的可调度利用率和实时性能·     

基于时限单调算法的混合任务实时调度算法的研究与设计

周期任务与非周期任务的混合调度是实时调度研究的一个重要方向。针对现代嵌入式实时系统的任务特性,和经典实时调度算法只调度周期任务的特点,提出一种新的静态优先级调度算法——混合任务时限单调算法(Periodic and Aperiodic Deadline Monotonic,PADM)。该方法结合时限单调(DM)算法和先来先服务(FCFS)算法,将非周期任务量化为周期任务,且非周期任务在其裕度为零时优先级最高。通过理论分析和具体实验比较,在任务集轻载情况下,PADM算法尽可能地保证周期任务的完成率和非周期任务的时限,同时所带来的额外开销小,计算复杂度低,实现方便,是一种有效的混合任务调度算法。     

一种改进的集群系统的任务调度算法

任务调度算法是提高集群系统负载均衡能力的有效手段。为了提高系统利用效率,除了每个任务分配优先级外,还提出基于动态分配任务抢占阈值的LSF（Least Slack First最小空闲时间优先算法）改进算法,并将该设计方法应用到渲染集群系统中,从而有效地减少了因任务抢占引起的系统开销和提高了渲染集群系统资源利用率。     

一种基于时间片的抢占控制模型

针对实时系统中任务调度问题,提出了一种基于时间片的抢占控制模型.该模型以抢占次数上限为特征参数,在满足任务集可调度的前提下,由该特征参数计算出任务时间片并按片内不可抢占的限制条件优化任务抢占次数.采用遗传算法对该抢占控制模型进行了离线实现,同时使用惩罚函数来保证整个任务集的可调度性.通过仿真实验,验证了该模型的有效性.     

实时CORBA中面向紧急通道的任务调度

为了保障紧急通道任务在实时CORBA(通用对象请求代理体系结构)中优先执行,并且避免因状态切换而导致的任务通道优先级倒置.本文提出了面向紧急通道的实时任务调度方案和设计思路,方案考虑到任务通道的状态切换,采用了自适应动态优先级调度的方法,在连接管理和服务线程调度等方面做了相关的处理.分析表明,紧急通道任务能获得最高的优先级,出现因状态不一致而导致的低优先级通道任务阻塞高优先级通道任务的概率很小;且在一个节点上,调度算法保证紧急通道任务优先完成,不会出现紧急通道任务在节点上等待的现象,满足了应用的需求.     

实时控制系统一种基于模型预测控制的反馈调度

提出一种基于模型预测控制(MPC)的反馈调度算法(FS-MPC),可以在有限计算资源的情况下改进实时控制系统的性能.将被控的实时调度过程模型化为受约束的任务集密度控制问题.在FS-MPC算法中,约束条件保证任务集在最早截止时限优先(EDF)算法下是可调度的;同时,MPC的优化目标通过减小控制任务的截止时限使整个任务集的密度尽可能接近100%,从而提高控制任务的优先级,降低输出抖动.仿真结果表明,在有限计算资源的情况下,FS-MPC显著地降低了由调度过程引起的控制性能损失.     

一种新的多处理器系统实时容错算法

实时多处理器容错算法是实时系统研究领域的一个重要课题.提出了一个动态处理非周期实时任务的容错算法.提出了对待实时任务的基、副版本采用不同的处理器分配策略.对于基版本,尽量提前任务的开始时间;对于副版本,尽量延迟任务的开始时间.通过实验模拟研究了算法的性能.实验表明,算法调度的成功率跟处理器个数、任务数以及任务计算时间有关.与采用单一处理器分配策略相比,具有较高的调度成功率.     

一种新的静态优先级在线节能调度算法

合理运用动态电压调整技术可有效降低嵌入式实时系统能耗.针对静态优先级实时调度,提出了一种能够有效分析松弛时间并尽可能平衡分配松弛时间的在线节能调度算法TPSRM.设计了一种两段式频率执行策略来改变任务执行时间的分配,能充分在线分析各种形式的松弛时间.通过尽可能合理降低高优先级任务的处理器执行频率来实现有效的在线频率调整.实验结果表明TPSRM算法可实现较好的节能效果.