[发明专利]一种基于linux实时操作系统的单调速率优先级调度方法

说明书

本发明公开了一种基于linux实时操作系统的单调速率优先级调度方法，当数控系统实时突发任务到来时，读取当前就绪队列中最高优先级任务的周期，赋予实时突发任务一个更小的周期，实时突发任务直接进入就绪队列，成为当前就绪队列中优先级最高的任务，当前任务结束运行时，即可调度该实时突发任务；当低优先级任务将要错过其截止期时，将DRM算法扩展到多核处理器，低优先级任务迁移到其它核上运行；而低优先级任务是否需要迁移，通过松弛时间来衡量；当松弛时间为零时，低优先级任务迁移到CPU的其它核心上进行调度，并抢占该核心上正在运行的任务的CPU。本发明能满足实时系统要求的实时性和可靠性要求。

技术领域

本发明涉及实时操作系统的技术领域，尤其涉及到一种基于linux实时操作系统的单调速率优先级调度方法。

背景技术

在众多的实时操作系统中，基于Linux的实时操作系统，由于开放源代码，以及Linux系统的稳定性，日益受到人们的欢迎。但Linux本身并不是真正的实时操作系统，必须通过对Linux操作系统作相应的改进，提高它的实时性，使之具有满足实时系统要求的实时性和可靠性。1973年Liu和Layland提出的单调速率调度算法(Rate Monotonic Algorithm，RM)是一种静态优先级调度算法，任务的优先级在调度开始前就已确定，并且在执行过程不会发生改变。RM算法已被证明是可抢占的硬实时周期性任务调度的最优算法。但是单调速率调度算法没有考虑上下文的切换需要的时间，若系统存在多个短周期任务，由于短周期任务优先级高，会频繁占用低优先级任务的处理器造成频繁的上下文切换。这种情况下，频繁的任务切换将带来大量的时间消耗，甚至使低优先级任务错过其时间限，从而影响实时系统的性能。针对以上问题的出现，提出了一种基于延迟的单调速率调度算法(DRM)。延迟单调速率调度算法是对RM算法的改进与优化，与RM算法的假设一致，它在进程的就绪态、运行态的基础上，又添加了进程的延迟态，就绪状态的请求拥有比延迟状态请求更高的优先级。来自任务的请求直接进入就绪状态,而其他任务的请求进入延迟状态。DRM算法不仅减少了RM算法中频繁的上下文切换，还提高了处理器的利用率。但在系统负载过重时，低优先级任务由于高优先任务的抢占，容易错过其截止期，并且DRM算法以周期作为判断优先级的标准，但在数控系统中，除了实时周期任务，还存在实时突发性任务，如急停、硬件故障等，这些任务具有突发性和随机性，周期不可预知。由以上可知，上述两种类型算法单独应用于Linux实时操作系统中时，均无法满足实时系统要求的实时性和可靠性的要求。此为现有技术中的不足之处。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能满足实时系统要求的实时性和可靠性要求的改进的单调速率调度方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种基于linux实时操作系统的单调速率优先级调度方法，包括就绪队列和延迟队列，就绪队列中的任务拥有比延迟队列中的任务更高的优先级；最高优先级任务进入就绪队列中，其它任务进入延迟队列；

当数控系统实时突发任务到来时，读取当前就绪队列中最高优先级任务的周期，赋予实时突发任务一个更小的周期，实时突发任务直接进入就绪队列，成为当前就绪队列中优先级最高的任务，当前任务结束运行时，即可调度该实时突发任务；

当低优先级任务将要错过其截止期时，将DRM算法扩展到多核处理器，低优先级任务迁移到其它核上运行。

进一步地，所述低优先级任务是否需要迁移，通过松弛时间来衡量；当松弛时间为零时，低优先级任务迁移到CPU的其它核心上进行调度，并抢占该核心上正在运行的任务的CPU。

进一步地，所述松弛时间的计算公式如下：

L_axityi＝D₁-(t+w_i)