嵌入式Linux实时技术改进与实现

对嵌入式Linux进行实时性改进是嵌入式操作系统领域的一个研究热点。本文从实现低延迟、中断线程化、用Mutex取代spinlock、优先级继承和死锁检测、等待队列优先级化、大内核锁可抢占等方面给出了改善系统实时性能的实现方法，拓展了嵌入式实时系统的应用范围。     

实时中间件动态调度算法的研究及应用

文章建立了实时中间件OPC服务器的实时调度模型,设计了处理混合任务的动态调度算法(基于EDF)和实现方式,分析了算法的可调度性和非周期任务的响应性能及参数设计,并给出了相应的调度结果。     

基于RM与EDF的实时混合调度算法研究

通过对实时系统中静态调度算法RM和动态调度算法EDF的研究与分析,针对两种调度算法在实际应用中的问题,提出了一种基于阈值δ的混合调度算法,将RM与EDF调度算法相结合,并从数学角度描述了混合调度算法的可调度性与实时任务的周期、执行时间等属性之间的关系,给出了混合调度算法可调度性的充分必要条件。最后用实验验证了混合调度算法的有效性。     

Linux中一种改进的实时调度算法及其应用

在实时操作系统中,调度算法起着关键性的作用,然而调度算法的开销与系统的调度性能之间经常是一对矛盾.就此问题,结合最新版Linux2.6内核任务调度的特点,提出了一种改进的最小裕度优先(LSF)算法.针对LSF算法中因任务间的频繁切换造成系统开销增大的缺点,通过采用适当的抢占阚值策略减少"颠簸"现象,提高了Linux2.6内核的实时性.     

OPC实时任务系统动态调度算法的研究与设计

本文基于已有的OPCServer实时任务模型,设计了处理混合任务集的动态调度算法(基于截止期优先)和实现方式。该算法实现了对混合任集可调度性的判断,可以完成有硬实时性要求的非周期性任务和周期性任务的调度,并给出了相应的调度结果。     

基于嵌入式Linux2．6的实时优化

在分析了国内外嵌入式Linux实时技术的基础上,根据Linux2.6内核和嵌入式实时操作系统的特点,采用直接修改Linux内核的方式,从中断线程化、自旋锁可抢占、优化O(1)调度算法三个方面提出了一种针对Linux 2.6的实时优化方案.该方案的提出使得Linux2.6的实时性能在内核可抢占的基础上得到了进一步的提高,扩充了Linux在嵌入式领域的实时应用.     

改善嵌入式Linux实时性能的方法研究

分析了Linux的实时性,针对其在实时应用中的技术障碍,在参考了与此相关研究基础上,从三方面提出了改善Linux实时性能的改进措施。为提高嵌入式应用响应时间精度,提出两种细化Linux时钟粒度方法;为增强系统内核对实时任务的响应能力,采用插入抢占点和修改内核法增强Linux内核的可抢占性;为保证硬实时任务的时限要求,把原Linux的单运行队列改为双运行队列,硬实时任务单独被放在一个队列中,并采用MLF调度算法代替原内核的FIFO调度算法。     

实时调度算法分类研究

调度是实时系统的一个研究热点。一个调度算法的好坏决定着实时任务能否在规定的时限内完成。本文对实时调度进行了讨论;研究了经典静态调度算法中的速率单调调度算法,并提出了对该算法的改进;分析了动态调度中的最早截止期最优先算法;最后,对实时调度研究策略方向进行了展望。     

基于嵌入式Linux 2.6的实时优化

在分析了国内外嵌入式Linux实时技术的基础上,根据Linux 2.6内核和嵌入式实时操作系统的特点,采用直接修改Linux内核的方式,从中断线程化、自旋锁可抢占、优化O(1)调度算法三个方面提出了一种针对Linux 2.6的实时优化方案。该方案的提出使得Linux2.6的实时性能在内核可抢占的基础上得到了进一步的提高,扩充了Linux在嵌入式领域的实时应用。     

嵌入式Linux下的实时性增强方案

分析了嵌入式Linux在实时性方面的不足,针对Linux2.6内核的中断运行机制、内核不可抢占性、自旋锁及大内核锁等问题进行研究,提出相应的实时性改进方法。测试表明,改进后的嵌入式Linux实时性效果较好。     

实时多处理器系统中基于能量节约的动态调度算法

当前处理器由于较高的能量消耗。导致处理器热量散发的提高及系统可靠性的降低，已经成为目前计算机领域较为关心的问题．然而目前一些有效降低能量消耗的技术大多针对单处理器系统，较少考虑多处理器系统．本文提出的调度算法针对多处理器系统，以最短任务优先调度为基础，结合其它有效技术，如共享空闲时间回收等，使得实时任务在其截止期内完成的同时能够有效地减低整个系统的能量消耗．针对独立任务集及具有依赖关系的任务集，本文提出两种算法：STFBA1及STFBA2（Shortest Task First—Based Algorithm）．与目前所知的有效算法相比，我们的算法具有更好的性能（调度长度及能量消耗）．     

分布式实时系统的容错调度算法

提出了两种分布式实时容错调度算法：副版本后调度算法（ＢＫＣＬ）及无容错需求后调度算法（ＮＦＲＬ）,并研究了算法的时间复杂度,这两种容雕工算法能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,ＢＫＣＬ和ＮＦＲＬ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间内完成,在描述了两个实时容错调度算法之后,分别证明了这两个算法的容错调度正确性。接着,阐述     

硬实时系统中基于软件容错的动态调度算法

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因而硬实时系统具有严格的时间及可靠性限制条件.目前实时容错调度算法大部分针对硬件的容错,很少考虑软件运行的故障.提出了两种类似EDF(earliest deadline first)的软件容错的动态实时调度算法:PKSA(probing K-step algorithm)和CUBA(changing utilization-based algorithm).两种算法在任务执行过程中,通过若干试探性检测步骤,提高了任务可执行性的预测,尽可能地避免了任务早期的失败对后续任务的影响,因此提高了任务的完成率,同时也有效地减少了浪费的CPU时间片数量.通过实验测试,与目前所知的同类算法相比,具有更佳的调度性能--调度成本平衡性.     

基于多传感器的控制系统实时调度算法

将简单反馈控制与任务准入/回归、可达/夭折等策略相结合,设计新的动态调度框架。在此基础上,综合截止期、关键度和最坏执行时间3种特征参数,提出基于反馈控制的混合策略调度算法,该算法也适用于对任务的其他多种特征参数的综合。从截止期错失率、错失任务平均关键度和CPU有效利用率3个方面,分析算法的性能。实验结果表明,该算法在混合任务和动态负载下与最早截止期优先和最高价值优先算法相比具有更好的性能。     

实时系统中的调度算法分类研究

本文叙述了实时系统中调度算法的分类、各类算法的研究成果和近期研究状况。     

基于分批优化的实时多处理器系统的集成动态调度算法

提出了一种基于分批优化的实时多处理器系统的集成动态调度算法，该算法采用在每次扩充当前局部调度时，通过对所选取的一批任务进行优化分配的策略以及软实时任务的服务质量QoS（quality of service）降级策略，以统一方式实现了对实时多处理器糸统中硬、软实时任务的集成动态调度．进行了大量的模拟研究，结果表明．在多种任务参数取值下，新算法的调度成功率均高于近视算法（Myopic Algorithm）．     

Transaction Scheduling in Distributed Real-Time Systems

Inthis paper, we study the performance of using optimistic approachto concurrency control in distributed real-time database systems(RTDBS). The traditional optimistic approach suffers from theproblem of unnecessary restarts. Transaction restarts can significantlyincrease the system workload and intensify resource and datacontention. In distributed environments, the complexity of thesystem and the high communication overhead exacerbate the problem.Therefore, the number of unnecessary restarts is the determinantfactor that affects the performance of optimistic approach indistributed RTDBS. When optimistic approach is extended to distributedenvironments, a number of issues resulting from the increasedcomplexity and communication overhead have to be resolved. Inthis paper, a new real-time distributed optimistic concurrencycontrol (DOCC) protocol with dynamic adjustment of serializationorder (DASO), called DOCC-DA is proposed. This protocol can avoidunnecessary transaction restarts by dynamically adjusting theserialization order of the conflicting transactions. Therefore,resources can be saved and more transactions can meet their deadlines.In the DOCC-DA protocol, a new distributed circular validationscheme is included to facilitate transaction validation in distributedenvironments. The performance of the DOCC-DA protocol has beenexamined in detail by simulation. The results showed that theperformance of the DOCC-DA protocol is consistently better thanthat of other protocols.     

一种新的实时多处理器系统的动态调度算法

实时多处理器系统的动态调度算法一直是实时系统研究中的重要课题,而评价实时调度算法性能的一个最重要的指标是调度成功率.在近视算法的基础上提出了一种新的实时多处理器系统的动态调度算法--节约算法.在该算法中,提出了一个新的处理器选择策略,从而提高了算法的调度成功率.同时,为了研究节约算法的有效性,对其进行了大量的模拟,分析了一些任务参数的变化对算法调度成功率的影响,并与近视算法的调度成功率进行了比较.模拟结果显示,节约算法的调度成功率要优于近视算法.     

一种开放混合实时系统的开放自适应调度算法

开放计算环境下的实时与非实时任务不确定并发,以及多种实时约束混合的复杂约束系统,即开放混合实时系统的需求越来越广泛.通过引入接收控制、调度服务器、自适应调节机制,提出一种开放环境下的自适应实时系统调度架构--OARtS(open adaptive real-time scheduling).它能适应开放计算环境的不确定性,有控制地接受实时任务运行;可根据系统空闲计算带宽变化,自适应地调节任务的实时等级,使得系统运行在最优的实时性能上;对于软实时任务,可根据其计算带宽需求变化,自适应地调节其计算带宽分配,以适应任务执行时间时变引起的实时不确定性.     

基于至少连续满足弱硬实时限制的调度算法

对至少连续满足弱硬实时限制的性质进行了扩充，提出并证明了任务不满足子序列长度与任务连续满足的截止期限数之间的关系.在此基础上提出了改进的弱硬实时限制调度算法：MRA．MRA用于在弱硬实时系统中保证任务满足至少连续满足限制，是一种高效、易于实现的调度算法,仿真实验的结果表明，MRA调度算法在提高任务对限制的满足率和保证任务实时性方面优于同类算法．