异构分布式实时系统中容错调度模型的研究

研究了基于异构分布式系统的实时容错调度算法 ,同构分布式系统中的处理机完全相同 ,而在异构分布式系统中各个处理机均不相同 ,各个处理机有不同的处理能力和不同的健壮性 .提出了可靠性成本概念 ,建立了一个基于异构分布式系统实时容错调度模型 .基于该模型 ,设计了一种实时容错调度算法 ,算法在不增加系统硬件成本的情况下 ,提高了实时分布式系统的可靠性 .     

支持优先级约束任务的容错调度算法

为了解决异构分布式系统中可靠调度问题,提出一种考虑处理机链路通信竞争的,支持优先级约束任务的容错调度(FSPCT)算法。该算法使用通信竞争模型描述处理机之间通信,在备份成本最小化和备份任务最早完成之间寻求平衡点。对主副版本任务的最早开始时间进行分析,并限定了所执行的处理机,在处理机出现故障后任务可以顺利执行。实验结果表明FSPCT算法的综合性能优于现有一些算法。     

多处理机系统的高效实时容错调度算法

在容错调度算法副版本后调度算法的基础上,提出一种高效实时容错调度算法。对于具有容错需求的实时任务而言,由实进容错调度算法所产生的调度可保证在多处理机实时系统中一个处理机失效时,实时任务仍然可在截止时限内完成。在ＥＢＫＣＬ算法中,如何两个实时任务的基版本分配在不同的处理机Ｐｉ和Ｐｊ上,且这两个实时任务的副版本被调度到同一个处理机Ｐ’上,则两个副版本之间允许有时间上的重叠。     

分布式系统的实时容错任务调度算法设计

提出一种分布式实时容错调度算法,并研究了该算法的时间复杂度,这种容错调度算法称为“副版本后调度（ＢＫＣＬ）算法”,该实时容错调度算法可以同时调度具有容错需求的实时任务和无容错需求的实时任务,所产生的调度可保证在分布式系统中一个节点机失效的情况下,具有容错需求的实时任务仍然可在截止时限内完成。     

多处理机系统的高效实时容错调度算法

在容错调度算法副版本后调度算法（ＢＫＣＬ）的基础上,提出一种高效实时容错调度算法（ＥＢＫＣＬ）．对于具有容错需求的实时任务而言,由实时容错调度算法所产生的调度可保证在多处理机实时系统中一个处理机失效时,实时任务仍然可在截止时限内完成．在ＥＢＫＣＬ算法中,如果两个实时任务的基版本分配在不同的处理机Ｐｉ和Ｐｊ上,且这两个实时任务的副版本被调度到同一个处理机Ｐ上,则两个副版本之间允许有时间上的重叠．模拟实验证明,使用多个实时任务副版本之间的时间重叠技术,ＥＢＫＣＬ大大提高了调度的性能     

分布式系统的实时容错任务调度算法设计

提出一种分布式实时容错调度算法,并研究了该算法的时间复杂度．这种容错调度算法称为“副版本后调度（ＢＫＣＬ）算法”,该实时容错调度算法可以同时调度具有容错需求的实时任务和无容错需求的实时任务,所产生的调度可保证在分布式系统中一个节点机失效的情况下,具有容错需求的实时任务仍然可在截止时限内完成．     

考虑处理机时间窗口的可分任务调度优化模型

针对异构分布式系统下处理机具有时间窗口约束的可分任务调度问题,通过寻找最优的任务分配方案和最优的处理机调度顺序,可以使得任务的完成时间最短。首先,在已有模型上引入处理机时间窗口的概念,使得所建模型更加贴切实际;然后,建立了一个新的考虑处理机时间窗口可分任务调度的非阻塞优化模型,同时设计了一种基于全局优化的遗传算法来求解模型;最后,为了快速、高效地求解模型,所提算法同时对处理任务量和调度顺序进行编码,利用不同的交叉算子来优化调度顺序和任务分配量,设计了合理的修正算子来修正不满足处理机时间窗口的任务分配方案,并且设计了高效的局部搜索算子来加快算法的收敛速度。仿真实验结果表明,在处理机时间窗口约束下,与已有算法相比,所提算法至少提升了20%以上的性能,从而证明了所提算法的正确性和有效性。     

星载计算机系统高优先级恢复容错调度算法

为了在星载异构容错计算机上调度星载任务，在给出了星载计算机系统的容错调度模型的基础上，提出了一种星载计算机系统高优先级恢复容错调度算法（OHFSA），该算法通过引进可靠性代价量化了容错系统在维护容错调度时所需要的开销，并在调度过程中充分考虑了容错调度的实时性和低可靠性代价．同时，采用高优先级恢复机制可及时响应紧急时限下的恢复任务，从而提高了星载任务的整体实时性能．实验验证表明，OHFSA随着计算时间的增加，其所需的可靠性代价也相应增大．仿真结果表明，在任务负载不断增加的情况下，OHFSA的执行时间比目前算法减少20%～30%，特别是在恢复任务优先级比其主任务提高1个级别时，响应时间可减少近8．7%．     

异构系统中带可用性约束的性能优化调度算法

针对可用性约束以及任务响应时间不同给异构系统中实时任务调度分配带来的处理机节点难选取的问题,提出了一种带可用性约束的性能优化调度算法(PO-SSAC)。该算法将异构系统内处理机节点、实时任务以及带可用性约束的实时任务调度过程进行数学建模,通过考虑可用性成本与任务平均响应时间的折中,引入系统综合开销的概念,根据实时任务的可用性需求为其分配系统综合开销最少的处理机节点调度执行,达到系统调度资源合理利用的目的。实验结果表明,在实时任务调度可用性方面,与SSAC算法相比,PO-SSAC算法提升了3.4%,与MinMin算法相比,提升了76.9%,与Sufferage算法相比,提升了76.5%;与Sufferage算法相比,PO-SSAC算法的系统综合开销减少了约30%,优化了异构系统的实时任务调度性能。     

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.     

考虑释放时间和调度顺序的可分任务调度模型

针对处理机具有任意释放时间的异构并行与分布式系统,通过寻找最优的处理机调度顺序和任务分配方案,使得任务的完成时间达到最短.首先,在给定处理机调度顺序的情况下,分析了处理机释放时间对任务完成时间的影响,得到了任务分配方案关于处理机调度顺序和时序约束条件的解析解;然后,以调度顺序和时序约束条件为变量,以任务的最短完成时间为目标,建立了一种新的可分任务调度模型;最后,设计了高效的全局优化遗传算法求解该模型.仿真结果表明所提算法比已有算法完成任务的时间更短.     

分布式计算系统中的动态调度策略研究

在分析已有调度策略的基础上,针对异构分布式计算系统提出了具有良好可扩展性的全局动态分布调度策略.即,利用处理系数比较好地反映了计算系统的异构性,同时调度在各个处理机上分布执行,充分利用了系统的全局负载信息,以较小的调度开销获得较高的调度效率.     

异构机群系统中并行任务的分层调度算法

研究在异构机群系统中,使并行任务执行完成时间最短的调度算法．有许多启发式的任务调度算法在同构的分布式计算系统中是很有效的,但在异构机群系统中,由于每个任务在每个处理机上的执行时间不同而失去意义．本文以任务集内任务的拓扑次序为基础,将任务集分层,提出了分层调度算法．它是一个简单而且实用的算法,在某些情况下能达到局部最优,时间复杂度为Ｏ（ｎｍ）,其中ｎ为任务数,ｍ为处理机数．     

基于组件的分布式人机交互系统开发模型的研究

为了解决分布式系统人机界面资源的容错、动态配置以及多个人机交互结点界面切换的统一控制问题,基于组件技术,提出一种分布式人机交互系统开发模型.该模型通过既定的策略调度各界面组件,以达到对人机界面的容错、动态配置和统一控制,最后通过仿真验证了该模型是可行的.     

基于预测表的容错实时调度算法

为了更精确地预测软件容错模型中的容错实时调度算法主部分可否执行，提出了基于预测袁的容错调度算法（PTBA）．该算法充分考虑了当前时间至替代部分通知时间之间的任务执行状况，以该时间段内通知时间的先后顺序精确地预测主部分的执行情况，并为待执行主部分构建预测表．当主部分不发生错误时，算法将依照预测表进行任务调度．模拟结果表明，利用PTBA可获得更多的主部分执行时间，降低了CPU消耗．PTBA适用于软件错误率较低的应用环境，特别是当任务的周期较短时，能够以较小的调度开销获得较高的调度性能．     

基于约简任务资源分配图的网格依赖任务静态调度

网格资源环境的动态性和异构性对依赖任务的静态调度策略产生了极大的挑战.提出了一个能够更好地适应资源异构性,并完整支持调度、重调度的统一静态调度模型,即基于约简任务资源分配图(RT-RAG)的调度模型和调度算法.基于该模型的调度问题归结为RT-RAG的优化选取问题.实验分析表明,基于该模型的调度方法更好地适应了网格环境的动态性和异构性,使得静态调度策略与动态调度策略相比依然保持着较大的性能优势,并且也优于基于DAG任务图调度模型的AHEFT静态调度算法,特别是在资源差异较大的情况下.     

调度算法性能的研究

调度算法是操作系统中处理机调度所采取的调度策略。在设计调度算法时要考虑的因素很多,对于不同要求系统应采取不同的调度算法,而各种调度算法的性能是不一样的。用解析的方法对三种主要调度算法的性能进行了分析,提出了这些调度算法的适用场合。     

实时双头镜像磁盘容错模型的设计及分析

为双头镜像磁盘系统建立错误模型,在该模型的基础上描述了双头镜像磁盘系统的容错调度算法．提出一个实时双头镜像磁盘系统的实时容错模型,并对容错性能进行了详细分析,推导出系统在完成一个实时Ｉ／Ｏ任务时的失败概率．该容错模型的建立将使实时双头镜像磁盘系统具有更强的健壮性．     

一种基于分布式动态带宽分配的调度算法的研究

针对共享网络结构模型和消息模型，在分析网络控制系统调度算法特点的基础上提出了一种基于分布式动态带宽分配的调度算法，从带宽分配算法和分布式动态调度的实现方法两方面进行了详细描述。该算法可以满足不同节点的时间精度要求，有效利用了带宽，具有更高的灵活性和更好的容错能力。     

面向异构集群的作业调度与资源分配研究

提出一种面向异构集群的作业调度与资源分配策略,在异构资源实时监控的基础上,实现了作业的有效调度,进而在作业执行阶段,采用基于二部图的最小权匹配的资源分配算法,实现异构资源到执行任务的合理部署与配置.以医学科学计算为背景,搭建了异构云计算环境,并进行了仿真实验.实验结果显示:提出的算法实现了预期的目标,有效弥补了现有同构作业调度算法的缺陷与不足.