[发明专利]一种开放式系统实时调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种开放式系统实时调度方法。

背景技术

 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e_ss，周期T_ss，和根据RM算法确定的优先级p_ss。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p_ss与系统当前执行任务的优先级p_s，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e_ss，周期T_ss，和根据RM算法确定的优先级p_ss，如果有非周期性软实时任务τ到来，τ可以继承τ_ss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)