[发明专利]微调度方法和操作系统内核

说明书

本发明涉及一种微调度(micro-scheduling method)方法，具体涉及一种在支持多媒体应用的操作系统上实现的微调度方法。

此外，本发明还涉及一种用于实现上述微调度方法的操作系统内核。

诸如UNIXTM、LINUXTM以及Windows NTTM等操作系统均使用用于支持多用户的时间窗口(time window，以下简称“时窗”)约为10毫秒的任务调度方法。为了支持多媒体应用，在操作系统和网络中必须支持满足服务品质(QoS)需求的功能。然而，如果在处理多个应用的情况下，按照预定的任务调度方法，即使在处理多媒体数据时，也要连续产生中断。因此，这会中断多媒体处理或使其不连续。即，在常规操作系统中使用的调度方法的缺点是，不能满足用于支持多媒体应用的QoS需求。

另一种用于支持多用户的现有技术采用一种修改进程结构例如使堆栈共享的方法。此种方法的缺点是，这样的修改损失了与现有软件的兼容性。

如果采用第三种用于支持多用户的现有技术的实时调度算法，这会因为用于保持向下兼容的许可控制而使性能明显下降，并且会严重降低QoS。这还会引起在过载状态下不能获得已经保证的服务品质的问题。

为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种满足多媒体应用的QoS需求的微调度方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于实现上述微调度方法的操作系统内核。

因此，为了实现本发明的上述目的，提供了一种用于在支持多媒体应用的操作系统内核上实现的微调度方法，所述微调度方法包括下列步骤：(a)通过测定所述应用中的受I／O限制的作业性能和受CPU限制的作业性能，来确定多个应用的性能参数；(b)当执行作业许可控制时，按照由系统管理者预先设置的策略，对所述性能参数进行适当的调整；(c)通过对因多媒体应用数据的特征而无需移动到用户空间的数据的I／O作业的执行周期进行调度，来为多个应用类中的每个应用类确定处理优先级；以及，(d)按照在步骤(c)中确定的优先级次序，执行特殊I／O系统调用。

最好是，在所述步骤(a)中，通过利用适合于要进行性能参数确定的应用类的测试程序，测定所述应用所需的受I／O限制的作业性能和受CPU限制的作业性能，来确定所述性能参数。

最好是，通过根据在步骤(a)中确定的性能参数、应用类的处理优先级、和由系统管理者设置的策略描述表中的资源分配，建立企业服务品质(E-QoS)模型，来执行所述步骤(b)。

最好是，所述步骤(a)还包括下列子步骤：执行可用性测试；执行许可控制和资源保留；描述一个策略，以便为每个应用确定在系统资源上的资源缺省值和最大范围；测定受CPU限制的性能；以及，测定受I／O限制的性能。

此外，在确定了在多媒体应用中可以出现的I／O服务类4对应于4类I／O作业的一个特殊I／O作业之后，如果在一个应用中的作业对应于一个特殊I／O，则所述特殊I／O系统调用负责按照由I／O调度方法分配的资源来执行周期性I／O操作，其中将I／O作业分成以下四类，这包括：将数据从用户空间移动到系统的I／O服务类1，将数据从一个用户空间移动到另一个用户空间的I／O服务类2，将数据从系统移动到用户空间的I／O服务类3，以及将数据从一个系统移动到另一个系统的I／O服务类4。

最好是，所述特殊I／O分成以下3类：在盘文件和网络之间执行I／O的特殊IO类1、在I／O单元和网络之间执行I／O的特殊IO类2、以及执行与一个应用之间、在线程之间或在循环返回方法中的I／O的特殊IO类3。

最好是，在所述步骤(c)的调度中使用的任务队列分成以下三类：与特殊IO类1应用有关的中级队列(MQ)、与特殊IO类2和3应用有关的高级队列(HQ)、以及与特殊IO类4应用有关的低级队列(LQ)。

最好是，所述步骤(c)在调度特殊IO类2和特殊IO类3的作业时采用具有最高优先级的HQ。

最好是，在处理特殊IO类2和特殊IO类3的作业时，没有通过在特定IO单元上的用户空间。

最好是，所述策略描述表将用于四类应用的系统资源的资源缺省值和最大使用限度，作为一个策略来描述。

更可取的是，所述策略描述表包括由具有下述步骤的方法设置的策略，这些步骤是：通过为I／O作业类1、2、3和4分配与保证每个应用类能够使用的最小CPU时间量成正比的最小资源量，来分配资源缺省值；按照各应用的使用模式来分配由所述四种应用类共享的其余资源；以及，为每个应用类分配CPU资源的特定部分。