[发明专利]基于准划分思想的混合关键任务调度方法

说明书

本方法提出一种基于准划分思想的混合关键任务调度方法，和以往准划分思想不同的是本方法是依据混合关键系统的周期任务的关键参数，对混合关键任务进行合理的组织，将其中多数任务分配在固定处理器核上进行局部调度执行，其余的任务按照每个核利用率情况进行全局调度。在进行任务划分时，首先按照一定的均衡分配的调度方法，使各个关键级任务均匀地分配的各个处理器核，从而避免由于系统关键级的提升导致的任务重新划分浪费资源的情况。其次基于剩余预分配时间片额度的全局调度策略，不仅保证处理器核的高利用率，同时尽可能减少由于任务的多次迁移而带来的系统开销。

技术领域

本发明属于嵌入式系统多核技术领域，尤其涉及一种基于准划分思想的混合关键任务调度方法。

背景技术

混合关键系统是在同一个嵌入式多核平台下集成多个安全关键任务。混合关键任务在不同时刻处于不同的安全关键级别。如何对多核平台下的混合关键级别任务进行统一调度，以保证这些任务能够根据自身的安全关键级别合理、顺利地得到执行，已经成为焦点问题。目前的混合关键任务调度研究焦点主要集中在某一个处理器核上的混合关键任务集的调度，例如基于资源任务划分方法、基于优先级的调度方法以及Slack-Aware方法。而对于混合关键系统中的任务集，如何根据混合关键系统的特点，将其合理地分配到各个处理器核，相关研究较少。

在嵌入式多核平台下，混合关键任务调度是一种多核实时调度。目前，针对相互独立的实时周期任务的多核实时调度算法包括全局调度算法和任务划分调度算法。全局调度算法的核利用率高，但迁移的开销很大。任务划分调度算法能够达到负载均衡，但核利用率较低。为了兼顾核的高利用率和负载均衡，目前常采用两种方法：一种方法是将任务划分看成装箱问题，通过采用启发式方法设立各种任务划分条件以提高核利用率,其难点在于如何设立任务划分条件，使核利用率达到最优；另一种是将任务划分和全局调度算法进行结合，以减少迁移开销，例如准划分调度(semi-partitioned scheduling)算法，该算法在理论和实际应用中优于任务划分和全局的调度算法，但如何结合才既能提高核利用率，又使负载均衡且开销又小便成为了难点。

本发明是将多核实时调度的准划分思想应用于混合关键系统，提出一种在满足混合关键系统要求的基础上，以寻求负载均衡以及最少迁移度和高利用率为目标进行任务分配的调度算法。

发明内容

本申请提供一种基于准划分思想的混合关键任务调度方法，解决在嵌入式多核平台下，混合关键系统具有多种安全级别的关键周期任务的实时调度问题。该方法不仅减少了现有技术中存在的由于迁移带来的过多开销问题，而且改善由于关键级别反转而造成的系统利用率低的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下:

基于准划分思想的混合关键任务调度方法，具体包括以下步骤：

步骤1、对于具有M个处理器核的混合关键系统中n个周期性混合关键任务，按照基于负载均衡的分配方法对其进行局部划分和全局划分；

步骤2、按照基于高利用率的准划分方法对于全局调度队列中的每个任务进行全局调度；

步骤3、按照基于最少迁移度的准划分方法对系统中每一个处理器核在其运行周期内的任务预分配。在系统运行过程中，如果系统关键级别提升时，则执行步骤4，如果系统关键级别降低时，则执行步骤5；

步骤4、根据当系统关键级别提升时的任务负载均衡分配方法对系统中部分任务进行调整,转去执行步骤1；

步骤5、根据当系统关键级别降低时的任务负载均衡分配方法对系统中部分任务进行调整,转去执行步骤1。

进一步的，步骤1中的基于负载均衡的分配方法具体包括以下步骤：

步骤101、将n个待分配任务队列中的周期性混合关键任务，计算各个任务的最大利用率w_i，并以此对待分配任务队列的任务进行降序排序；