[发明专利]面向多概率性参数实时任务的和谐感知多处理器调度方法

权利要求书

1.一种面向多概率性参数实时任务的和谐感知多处理器调度方法，一个概率性实时系统中，包括n个独立的概率实时任务集合Γ＝{τ₁,...,τ_n}，并在同构多处理器平台上调度；每个任务τ_i∈Γ,由元组D_i,ζ表征：其中表示任务的概率最坏情况执行时间的随机变量；表示任务τ_i的概率性最小到达间隔时间的随机变量；D_i表示任务τ_i的相对截止日期；ζ是非负实数，表示任务τ_i错过截止期的概率性需求；其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、计算任务集合中每两个任务间的和谐系数；

步骤1.1、计算每个任务的概率最坏情况利用率U_i：

其中：表示任务τ_i可能的最坏情况执行时间，T_i^l表示任务τ_i可能的最小到达时间间隔，并且对于每个和有其中表示任务τ_i的最坏情况执行时间为的概率，表示任务τ_i的最小到达时间间隔为T_i^l的概率；

步骤1.2、计算任务集合中任一个任务τ_j相对于任务τ_i的和谐系数

步骤1.2.1、计算任务τ_j相对于任务τ_i的资源供应分布RS_j(τ_i)

设任务τ_i的优先级高于任务τ_j，根据任务τ_i的概率性最小到达间隔时间求得在任务τ_j的截止时间D_j内，任务τ_i的作业数分布：

其中：为时间D_j内任务τ_i可能释放的作业数，是对应的概率；

基于通过对任务τ_i的概率性最坏情况执行时间进行卷积运算求得任务τ_i的累计执行时间

任务τ_j相对于任务τ_i的资源供应分布RS_j(τ_i)＝D_j-W_i(D_j)；

步骤1.2.2、计算任务τ_j相对于任务τ_i的概率性资源供应密度B_j(τ_i)：

步骤1.2.3、计算最大概率性资源供应密度

在所有截止日期不大于D_j的任务中，找到一个任务即ζ_k＝ζ_j，D_k≤D_j，使得τ_k相对于任务τ_i的概率性资源供应密度B_k(τ_i)的期望最大

步骤1.2.4、任务τ_j相对于任务τ_i的和谐系数H(τ_i,τ_j)：

其中，和分别表示B_j(τ_i)和U_j的期望值；

步骤2、基于和谐系数将包含n个独立的概率实时任务集合Γ＝{τ₁,...,τ_n}中的所有任务分成p个任务子集Γ(π₁)，Γ(π₂)...Γ(π_p)；

步骤2.1、以任务集Γ中的每个任务为宿主任务，分别生成n个候选子集，其中n表示Γ中的任务数量；

步骤2.1.1、为任务集Γ中的每个任务τ_i∈Γ生成一个空的任务集合把任务τ_i放入中；生成一个空集把任务集Γ中除了τ_i的所有任务放入中；

步骤2.1.2、计算中的每一个任务τ_j的划分系数I_j：

其中是概率性最坏情况利用率的期望值，是任务τ_j与集合之间的和谐系数，是任务τ_j与集合之间的和谐系数，任务和集合之间的和谐系数定义为：给定具有n个任务和任务的概率实时任务集Γ，任务τ_k相对于Γ的和谐系数，表示为：

其中：表示τ_k和τ_m的和谐系数；

步骤2.1.3、把集合中的任务按照划分系数从大到小的排序；

步骤2.1.4、选择集合中排在第一位的任务τ_first，从中移除；

计算任务集截止期错失概率为任务集中的所有任务作业执行过程中错过截止期的概率，若截止期错失概率不大于任务的截止期未命中概率要求ζ，即则把τ_first加入否则不做处理；

步骤2.1.5、检查集合中的任务数量，若不为空则继续执行步骤2.1.4；若为空，则以任务τ_i为宿主任务的候选子集已挑选完成；

步骤2.1.6、重复执行步骤2.1.1-2.1.5，计算以Γ中其他任务为宿主任务的候选子集，直到Γ中的所有任务都计算完成，形成n个候选子集1≤i≤n；

步骤2.2、从候选子集中选择最佳子集成为一个核心任务集合Γ(π_x)；

步骤2.2.1、计算每个候选子集的和谐性度量V_i：

其中是子任务集的预期利用率的期望值，是任务集合与的和谐系数；是任务集合中任务间的和谐系数，两个和谐系数计算方式如下：

给定具有n个任务的概率性实时任务集Γ′和任一概率性实时任务集Γ”，任务集Γ”中相对于Γ′的所有任务的和谐系数，表示为给定具有n个任务的概率性实时任务集Γ”，Γ”的相对于自己的和谐系数表示为

步骤2.2.2、选择和谐性度量V_i最大的候选子集作为最佳子集，保存到Γ(π_x)中，作为分配到第x个核的任务集合；

步骤2.3、从任务集Γ中删除步骤2.2最佳子集Γ(π_x)中的所有任务，对其余任务重复步骤2.1、2.2，直到任务集Γ为空，生成p个任务子集Γ(π₁)，Γ(π₂)...Γ(π_p)，结束任务分配工作；

步骤3、生成面向多概率性参数的实时任务集合调度方案；

q为系统的处理器数量，若p＞q则q个处理器不能处理任务集Γ，任务调度终止，若p≤q则把步骤2生成的p个任务子集Γ(π₁)，Γ(π₂)...Γ(π_p)分别分配到q个处理器上；分配到特定处理器的任务集合中的每个任务首先按照截止期单调的方式分配固定优先级，根据任务优先级进行调度：

当低优先级的任务作业正在执行，高优先级任务的作业到来，则高优先级任务作业对资源进行抢占，高优先级任务作业执行结束后，若低优先级任务的作业没有错过截止期则继续执行，若错过截止期则本作业终止等待下一个作业到达；

当高优先级的任务作业正在执行，低优先级任务的作业到来，因为资源被高优先级任务占用，低优先级任务等待，高优先级任务作业执行结束后，若低优先级任务的作业没有错过截止期则继续执行，若错过截止期则本作业终止，等待下一个作业到达。