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分布式强实时系统中可调度性分析算法的研究

窦强  
【摘要】: 随着分布式实时系统逐渐得到广泛的应用,分布式实时系统的可调度性分析算法作为一种重要的实时系统时间正确性验证手段,也逐渐得到了人们的重视,很多学者对此进行了广泛的研究。其中基于最大响应时间的分析方式由于具有精确、直观等优点,因此现在大部分可调度性分析算法的理论研究与实际应用都基于这种方式。 与单处理器实时系统相比,分布式实时系统中的可调度性分析算法比较复杂并具有自身的特点。首先,需要考虑任务间的消息通讯带来的时间开销;其次,需要考虑不同的任务同步控制方式对可调度性分析算法以及任务模型造成的影响;最后,由于系统中任务和消息具有复杂的关联关系,还要对系统中所有任务、消息的最大响应时间进行整体分析,从而得到任务序列的最大响应时间。 本文的研究主要分两个部分,第一部分是对分布式系统中消息的通讯开销进行分析研究。第二部分是在综合考虑各任务和消息的响应时间以及不同的任务同步控制方式的基础上对任务序列的最大响应时间进行分析研究,并提出相应的分析算法。 在第一部分的研究中,本文首先提出了一种改进的基于消息延迟抢先特性的消息最大发送时间分析算法,解决了原有算法中存在的完整性问题。又通过引入一种更具通用性的消息释放模型,对上述算法进行了进一步改进。而后在充分考虑了消息最大发送时间以及消息传递时间在时间上的重叠性的基础上,提出了一种更精确的消息端到端最大响应时间分析算法。此外本文还分析了报文接收中断处理程序的时间特性和它对节点上其它任务最大响应时间的影响。最后本文针对一种简化的任务模型提出了一种消息最大发送时间分析算法并对以上算法进行了性能评价。 在第二部分的研究中,首先分别针对DS(Direct Synchronization)、PM(Phase Modification)两种任务同步控制方式提出了相应的任务序列最大响应时间分析算法,对原有算法进行了改进,并按照Holistic算法的思想提出了相应的计算迭代方程组。其次,本文根据DS和PM方式各自的优缺点,提出了一种DS与PM方式相结合的DS/PM任务同步控制方式,这种同步控制方式能部分弥补DS和PM方式的缺点,而后基于该方式提出了相应的任务序列最大响应时间分析算法。最后,本文对这些算法进行了性能评价。


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