[发明专利]基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种调度系统，特别是涉及一种基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统。

背景技术

当前计算机的应用越来越广泛，计算量和存储量也日益增加。由于计算机用户的基数较大，分部范围较广，单台计算机在相应时间和计算时间方面已远远不能满足当前的需要。为了解决这种情况，分布式系统应运而生。不同的服务器主机作为一个统一的整体展现给用户，服务器共享存储和计算资源，分散的物理和逻辑资源通过计算机网络实现信息交换，并动态调度任务，实现资源的一致性。

保证资源的一致性，不光要考虑到逻辑的正确性，也要考虑到任务的时间性，即保证任务在规定的时间内完成。当前分布式系统中，时间触发的调度方式能够保证较低的任务延时，有效抑制系统中的网络抖动。时间触发是指在系统中的任务在特定的时间内被激活并执行相应的动作，由系统全局同步的时间所决定。由于采用全局同步时间，每个任务的执行动作是明确的，故其延时特性是可以预测的。

时间触发的以太网TTEthernet(Time Triggered Ethernet，TTE)就是这样一种能够支持时间触发的网络。在TTEthernet的网络架构中，主要由节点(node)和链路(link)组成。每个节点由一台主机和负责任务接受发送的控制器组成，网络任务在节点与节点之间，通过链路进行传输。在TTEthernet中，主要有两种任务，时间触发任务(Time Triggered Messages)和事件触发任务(Event Triggered Messages)。时间触发任务是指根据任务的初始状态，系统模型，输入变量和任务约束进行预测，在特定的时间点促使任务执行。除了时间触发任务外，事件触发任务是指当网络中存在复杂的不确定性因素(如离散动态事件控制，AFDX通信协议等)，无法事先预测任务的执行时间，以致任务执行时间呈现事件触发的特性。

目前，TTEthernet已被应用到工业领域，作为下一代航空网络通信协议为飞机提供可靠、灵活的数据传输机制。在任务传输过程中，由于任务较多且必须在一定的时间内完成，必须有一定的调度策略，确保任务能够按时完成。

在混合通信中，全局同步机制用来支撑时间触发数据传输。高可靠性、高安全性功能模块往往采用时间触发方式来保证良好的数据传输性能。对于整个系统而言，由于计算系统和通信系统没有进行同步，计算任务的调度在各种不确定性因素下往往使得计算呈现事件触发特性。当混合通信协议以时间触发方式传输事件触发产生的数据时，造成主要问题是可能造成较大的网络延时。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统，其能够得到的效果为较高效率的得到调度任务端到端延时的最小值，另外不会产生网络延时。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统，其特征在于，其包括多个端系统、多个中间节点路由器、计算节点，多个端系统、多个中间路由器节点和计算节点三者之间都通过时间触发的以太网连接。

优选地，所述端系统有自己的控制器、处理器和输入输出端口。

优选地，所述基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统用于调整任务，任务是指由一个端系统通过中间节点路由器、计算节点将消息传递到另一个端系统的过程。

优选地，所述任务有到达节点时间、开始执行时间和执行结束时间这三个基本属性。

优选地，所述消息的路由线路是已知的。

优选地，所述消息从一个端系统到达另一个端系统之间的时间为端到端延时。

本发明的积极进步效果在于：根据TTEthernet中任务的属性特点和TTEthernet网络特性，抽象得到的约束条件是本发明方法的精髓。这种通过抽象属性而得到的约束，对大部分的TTEthernet任务调度有较好的通用性与扩展性。只需要修改输入参数的值，就能适用各种网络调度。本发明不同于目前工业界惯常采用的遗传算法，可能会得到局部最优解的风险，在第二节中描述的TTEthernet的约束符合整数线性规划(Integer Linear Programming，ILP)的求解方式，整数线性规划相比于遗传算法来说，具有更高效，更准确的优点。在线性规划算法中，依赖matlab工具箱中的YALMIP工具包的辅助，在较高效率下即可得到全局最优解。通过本发明方法，能够得到的效果为较高效率的得到调度任务端到端延时的最小值，并且可以保证是全局最优解。

附图说明