混合关键级系统实时调度算法研究

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1、学校代号：10532学号：S1l102054密级：普通湖南大学硕士学位论文混合关键级系统实时调度算法研究ResearchonMixed．-Criticalityreal·-timeschedulingalgorithmbyLILongB．E．(XiangtanUniversity)201AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringComputerScienceandTechnologyintheGraduateSchool

2、HunanUniversitySupervisorProfessorLIRenfaMay，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：季菇El期：2D怍年岁局oEl学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文

3、的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密囱。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：毒蠢导师签名∥多汐k、氖’日期：20i#年r月；Q日日期：20阡年歹月70El混合关键级系统实时调度算法研究摘要在汽车电子系统、航空电子系统等安全性关键(Safety—Critical)实时嵌入式系统中，随着应用数量不断增加，系统的结构也越来越复杂，为了提升性能、节约成本、功能多样化

4、以及安全可靠等方面的考虑，系统将越来越多的不同关键级的功能单元集成到了一些共享硬件上。在这样的混合关键级系统中，不同关键级的任务在同一共享硬件资源下进行调度会存在任务间相互干扰和影响，给任务调度带来很多新的问题。当前混合关键级系统调度算法研究存在调度模型不完善和系统设计不灵活等方面的不足。本文针对这些问题，通过使用理论与实践相结合的方法，对混合关键级系统实时调度算法进行研究。本文主要研究工作如下：首先，针对现有混合关键级任务调度算法一般只考虑双关键级，无法很好地应用到关键级数大于两个关键级的实时系统中，本文对现有响应时间分析进行了改进，将其从双关键级

5、扩展到多关键级，提出了基于响应时间分析的支持多个关键级的实时任务调度算法。其次，鉴于当前混合关键级任务调度算法在系统发生模式切换时为了保证高关键级任务执行会立即抛弃相对低关键级任务，对于低关键级任务的处理过于消极，本文提出了基于弹性调度模型的调度算法，积极的处理低关键级任务。实验表明该算法在保证高关键级任务正确执行同时使得混合关键级系统可接受任务数目提升了32％左右。最后，现有混合关键级调度算法研究中，大都是基于仿真平台做实验，并没有考虑到系统的真实开销(如任务迁移开销、系统调度开销)，而现有实时操作系统内核并没有支持关键级的调度算法，因此本文对任务

6、调度中的系统开销进行详细分析总结，在此基础上提出了蕴含开销的调度测试算法，并基于LITMUSRl框架在Linux操作系统上搭建起混合关键级调度算法实验平台，将理论与实践很好的结合在一起。关键词：实时系统；混合关键级；响应时间分析；弹性调度；调度开销IIAbstractInmodemsafety-criticalreal-timeembeddedsystems(suchasautomotiveelectrollicsystems，avionicssystems)，alongwiththeincreasingnumberofapplications，th

7、estructureofthesystemsaremoreandmorecomplex，consideringperformance，costsavings，functionaldiversification，safetyandreliability，anincreasinglyimportanttrendofthesesystems1StheintegrationofcomponetswithdifferentlevelsofcriticalityontoacoInmonhardwareplatform．Insucha”mixed—critical

8、ity”system，differenttaskwitIldif诧rentcriticalitymayint