杨刚[1]2002年在《分布实时任务调度服务的设计与实现》文中认为分布对象计算(Distributed Object Computing)的主流技术—CORBA(Common Object Request Architecture)因其跨平台性、与语言无关性及其实用性已成为事实上的工业标准，得到了广泛应用。 基于CORBA的分布实时系统是一类重要的分布式应用。这类应用必须及时响应外部事件，在规定时间内完成分布信息处理，并实时激励分布执行机构。传统的单机实时任务调度已经不能适应分布实时计算环境的要求。为了保证实时分布对象应用的实时性和可预测性，我们有必要研究分布实时对象计算环境(DROCE)下的任务调度问题。 本文在分析TAO调度服务的调度策略和调度框架的基础上，研究了分布实时环境下的全局优先级调度和管理：即如何根据分布实时应用的时间特性和重要程度确定分布实时应用对象的全局优先级别；全局优先级的逻辑表示与透明传递；全局优先级与服务器局部优先级的一致性映射；防止优先级反转等问题。并面向强实时应用的需求，设计和实现了基于调度策略的调度API接口。 本论文的技术贡献有叁点： 全面分析了TAO的分布调度服务框架；论述了基于策略的TAO调度服务的具体实现以及对各种优先级的处理过程。 对多种分布调度策略进行了深入的研究和讨论，指明各类调度策略的适用环境。 在分析和吸收TAO调度服务的基础上，面向强实时分布应用的需求，设计和实现了实时分布对象计算环境的基于策略的调度API集(WindowsNT/2000和Sun Solaris)。 分布实时调度服务是分布实时资源管理技术的基础。用户的多维QoS需求最终都将应映射为执行操作的线(进)程的优先级。本文的工作对分布实时对象计算环境下的资源管理技术做了有益的探讨。
胡威[2]2008年在《电力系统实时数据平台中任务调度的设计和实现》文中指出本文提出的任务调度算法是针对实时数据平台中传统任务调度存在的负载不均衡及任务实时性差等问题给出的解决方案。在查阅了大量的国内外文献的基础上,对实时调度及负载均衡技术的基础理论和主要方法进行了深入的学习和研究。针对电力系统实时数据平台中实时任务的特点,提出了一种基于优先级的动态反馈的调度算法。该算法既考虑了服务节点的负载率,又兼顾了实时应用系统的一个重要指标——截止期错失率,充分保证了负载的均衡性和任务的实时性,从而大大改善了实时数据平台的性能。最后,本文为实时数据平台设计和实现了一个任务调度服务,并通过实验对其性能进行了分析,验证了调度方案的优越性。
彭舰[3]2004年在《基于CORBA的分布式系统中实时—容错性的研究——分布式系统中动态调度的设计与实现》文中提出对于分布式系统,国内外已进行了长时间的研究。通常使用中间件的解决方案,来解决这类系统的互操作性。研发前期,人们将主要精力集中于系统中跨平台﹑跨环境的互操作性问题的解决,而很少考虑系统的实时性和可信度等问题。简言之,注重了功能而忽略了性能。但随着通信技术和计算机技术的飞速发展,网络带宽和CPU速度的不断提高,对分布式系统的性能要求也就日受重视。其中受人关注的性能除了实时性外,还有容错性、动态适应性和融合的实时-容错性等。分布式系统要想保证实时性,倘若没有容错措施作后盾,显然达不到理想运行的目标;因此,实时-容错的新型体系结构正在成为从事mission-critical系统研发的技术界所瞄准的研究重点之一。OMG组织将在最近正式发布实时-容错CORBA的RFP就是一个证明。本论文将从理论和实践两个方面着手,探索动态的分布式系统中的实时-容错性的解决方案。作者在本论文中的主要工作如下:分析了分布式系统中实时性和容错性的本质,以及两者融合的必然性。在前人的相关研究基础上,提出了分布式系统实时-容错融合的思路,以及利用实时-容错CORBA中间件的解决方案。中间件基础设施的实时扩展是实时-容错中间件的开发基础,作者研究了实时CORBA中间件的关键技术,开发出了实时中间件rtORB,其实时性能与国外先进研究成果TAO的类同。为了适应应用状况的动态变化,在实时CORBA环境中应引入动态调度服务。作者为此提出了一个端到端的两层动态实时调度模型,并给出了其具体实现和性能分析。为了实现实时-容错CORBA中间件,论文论述了相关的关键技术,主要包括实时-容错的叁层结构、中间件的扩展以及有效支持实时-容错性的动态调度服务和算法。开发了一个实时-容错CORBA中间件的原型。它可以支持实时-容错应用,且能适应分布环境中应用的动态变化。
赵明阳[4]2011年在《基于嵌入式实时操作系统的软总线技术研究》文中认为随着新一代航空电子系统的发展,担负着多种航空使命的机载软件变得日益复杂,为了保证它们在不同机载系统中的可移植性、可维护性、可靠性和互操作性,实时中间件技术被引入到新一代航空电子的软件系统设计中。在具有协同作战能力的C4ISR体系结构中,飞机之间、飞机与地面控制中心之间构成了一个有大量信息交互的分布式实时嵌入式系统。该系统运行在一个动态变化的环境中,而传统的实时中间件在该环境下存在着不能提供动态QoS确保和动态资源管理等问题,因此本文主要研究中间件关键技术中的动态调度服务。本文首先分析了中间件技术在解决异构平台互操作问题上的相关理论,针对传统实时中间件TAO在航空领域中的应用,分析了它在动态环境下存在的不足。接着对实时中间件中的调度服务进行了研究,分析了现有调度模型的缺陷,提出了一种能够进行资源再分配的两层调度服务模型。本文的主要工作是在TAO调度服务的基础上,基于两层调度服务模型设计了一个顶层调度服务框架。首先针对分布式实时系统中的QoS需求,给出了一种动态QoS机制的实现方案。然后将该方案引入到顶层调度服务框架中,通过对TAO源码的分析,按照软件工程中的构件思想,将其实现为一个CORBA服务。该调度服务能够根据不同的实时应用配置相应的QoS需求,并且能够在动态环境下确保关键任务实时性的同时,调整非关键任务的QoS级别和系统资源。论文最后阐述了调度服务的设计和实现,并对测试结果进行了分析,初步验证了提出的动态QoS机制的有效性。
李雅洁[5]2001年在《基于CORBA的多维QoS技术研究》文中研究说明实时系统以其实时性、预知性、可靠性和持续性等鲜明的特征区别于非实时系统，分布实时系统的发展又引入了新的实时通信问题、异构问题。新一代分布实时系统日趋大型化、复杂化，并且要求更高的灵活性、自治性、可靠性和适应性，这对分布实时系统的设计与开发提出了很高的要求。而传统的实时系统的设计和开发方法具有明显的封闭性和专用性，也很少考虑系统对环境变化的适应性，不能适应现代复杂分布实时应用的需求。本文将面向对象技术、中间件技术和QoS技术有机结合用于分布实时应用的设计和开发，减小其复杂度，并使系统能适应外部环境变化。 对分布实时应用而言非常重要的时间、可靠性、安全性、吞吐率等方面的非功能需求可以看作是实时应用提出的应用层服务质量(QoS)需求，而服务的提供者是一个实时应用开发和运行平台。那么应用层的QoS需求和已经得到深入研究的网络通信层QoS、尚未充分研究的操作系统QoS和中间件QoS的关系之间存在怎样的关系，能否利用低层的QoS机制简化实时系统的设计和实现，正是本文的研究重点。 CORBA作为一种面向对象的中间件在非实时领域的成功应用，有效地减少了大型应用的开发复杂性和维护费用。将CORBA应用到实时计算领域自然而然引起了研究者和实践者的关注。 本文主要研究将QoS技术和CORBA技术用于分布实时应用的设计和开发。本文首先系统性地研究了QoS框架的构成，为本文限定了研究，范围；然后深入研究了多维QoS技术和通用多维QoS(MQoS)层次模型；在此研究基础上进行了基于实时CORBA的MQoS结构的设计与实现，最后将基于实时CORBA的MQoS技术用于卫星测控系统。具体研究内容有以下几点： 系统全面地研究了决定QoS框架构成的五个原则以及QoS框架结构最完整的构成，充分说明了QoS技术非常适合于分布实时应用的实时性、分布性、复杂性、适应性等特征。 首次探讨了多维QoS和资源产生的原因；在此基础上，通过分析多维QoS与多维资源的关系，给出了不同情况下的多维QoS管理的具体实施方法。相比国内外许多研究机构专注于通过解决多约束条件下的优化配置问题来笼统解决多维QoS和多维资源问题，该方法更为具体，更易实施。 提出了通用MQoS层次模型，用MQoS中间件层来填平网络／操作系统与应用层QoS的差异，其中包括一个低层MQoS中间件，向上屏蔽不同系统的差异，一个高层MQoS中间件(即面向某类应用的MQoS中间件)，向上屏 西北工业大学博土论文 蔽系统层的Q。S参数和机制，提供某类应用容易理解和使用的专业Q。S。 在借鉴目前CORBA中的QOS研究的基础上，从另一个思路一“集成、整 合”的思路在CO朋A平台上研究…S管理，用基于实时CO朋A的通用 MQOS层次结构集成整合实时 CORBA中有关Q。S和实时应用的各层机制， 使之形成完整有机的Q妨结构。 将卫星测控应用归类于动态通路型分布实时应用，结合西安卫星测控中心对 测控网和测控技术的更新换代，将基于实时CORBA的MQ北技术应用到更 新方案的设计中，以满足新一代卫星测控系统对卫星数据和命令传输的实 时、可靠、可控、安全等Q砧需求，满足测控任务分配的适应性需求。
郭长国[6]2002年在《基于优先级的实时中间件的研究与实现》文中提出随着网络通信技术的发展，分布计算逐渐成为计算技术的主流。为了使用户能够透明、有效地共享分布在网络上的信息资源和计算资源，分布计算中间件成为实现分布计算的关键技术之一。目前的分布计算中间件能够提供良好的开发平台和通讯支持，但是它们缺乏对分布实时应用的时间约束的支持能力。尤其随着分布计算技术和分布应用的深入发展，一些关键业务领域也都使用分布对象技术进行构建，能够保证分布应用的时间约束的实时中间件逐渐成为研究的重点。 本文研究基于优先级的实时中间件的概念、体系结构及其有效性验证、实时基础设施等问题，并在此基础上开发一个具有高效网络管理能力、自适应优先级调整的实时中间件系统。本文的主要工作包括： 1．本文从支撑平台的角度出发，建立了实时中间件的概念体系，澄清了相关误解。本文将实时中间件定义为分布式实时应用的支撑平台，为分布实时应用的时间可预测性提供使能机制及服务。本文建立的概念体系回答了实时中间件同实时系统、实时操作系统之间的关系，指出实时中间件要为应用提供表达时间约束的机制并提供控制各种资源的手段和方法，以保证时间约束的实现。 2．本文提出了一个层次的实时中间件体系结构，并且针对实时中间件体系结构的有效性分析，提出了基于排队模拟方法的实时中间件的FP排队模型。通过排队模拟，获得对请求时间约束产生影响的因素。对这些因素的深入分析，验证了本文所提出的体系结构的有效性及合理性。 3．当前的实时中间件在处理异构平台差异时往往使用Ad hoc的方式。本文提出了基于实时基础设施(实时抽象层)的解决方法。实时基础设施提供一致的线程接口、相同的线程调度语义，并且能够避免线程互斥时发生优先级翻转，能够对网络和I/O进行实时优化。实时基础设施有利于降低实时中间件的开发和维护的难度，符合软件构件化、模块化的思想。 4．针对各种操作系统的差异，本文提出了基于优先级继承协议的线程级防优先级翻转算法，提出了能够严格保序的动态优先级映射方法及相关的调度算法，通过研究固定优先级调度下的多线程执行顺序问题，本文还提出了一种执行顺序可预测的多线程程序设计模式。 5．针对不同操作系统调度语义的差异，本文将软实时调度器同线程库相结合，提出了具有定制调度能力、并能够扩展操作系统的优先级和调度能力的自调度线程库。有关自调度线程库设计实现的关键技术和思想在本文中有深入探讨。 6．基于上述研究，本文采用对象管理组织OMG的CORBA技术，开发了国防科学技术大学研究生院学位论文基于优先级的实时ORB。该实时ORB具备高效的网络管理能力，自适应的优先级调整能力，拥有多级线程池和优先级队列，并对资源有很强的控制能力。通过对实时ORB和非实时ORB的对比测试，结果充分证实了本文提出的实时中间件模型及其实现的有效性。
周兴丰[7]2006年在《一种嵌入式实时中间件的设计与实现》文中指出由于受到处理器性能、存储容量和能耗等方面限制,实时嵌入式软件在发展过程中一直落后于主流软件发展的逻辑方法,在发展和维护上都支付了昂贵的代价。更为糟糕的是实时嵌入式软件只能适应特殊目的应用,不能及时地与市场及技术革新相融合。随着实时嵌入式系统的日益发展,各种实时应用需要各种端对端服务的支持,比如带宽、反应时间、稳定性和可靠性。这些引发了对嵌入式实时软件的产量和质量的需求,也激发了对分布式对象计算中间件的应用。 嵌入式分布式对象中间件的目的就是整合可重用的嵌入式软件组件,减少重复开发,缩短开发时间,提高高质量实时的嵌入式应用和服务的开发能力。为此,本文提出了一种嵌入式分布式中间件的设计与实现,对中间件的实时性进行了研究。 首先,介绍了实时系统、中间件、实时中间件的概念、特点、结构。 其次,分析了CORBA和minimumCORBA。在此基础上,本文提出了对minimumCORBA的实时优化策略,通过对实时minimumCORBA的请求解析,设计了实时ORB,并完成了实时通信协议,最终本文实现了一个基于嵌入式客户端/服务器数据库系统的实时中间件。 最后,本文讨论了该嵌入式实时中间件的性能,测试表明在大量增加客户端的情况下更能体现本文中间件的性能优势。
华浩锋[8]2015年在《支持混合关键性任务的Xen多核实时调度器的设计与实现》文中指出在实时嵌入式系统未来的发展中,将多个子系统整合将是一个重要的趋势,虽然整合能够为系统的成本、大小、重量和能耗进行优化,但由于实时系统中任务对于实时性的特殊要求,随之而来也为实时嵌入式研究领域带来巨大的挑战。对实时嵌入式系统进行整合主要可以采用3种方式:(1)硬件平台方面,采用一个多核平台替代多个单核平台。因为在采用多个单核平台时,各个子系统间往往通过网络方式进行通信,由于网络传输的带宽限制和相对较高的传输延迟,以及实时任务通过网络传输到达的时间间隔的不确定,这些都会增加实时系统中任务调度的复杂性甚至无法保证任务的实时性要求。(2)软件方面,将不同关键性级别的任务集成到一个共享的硬件平台下,从而为系统降低成本、减轻重量和减小能耗。(3)采用虚拟化技术,虚拟化技术能够为各个虚拟机提供有效的资源隔离,并且使得硬件平台的物理资源得到充分利用。为了将这叁种技术应用于实时嵌入式系统中,本文从调度策略入手,对这叁种技术在实时嵌入式系统中的结合进行了探讨,即对“虚拟化环境中为多核实时任务调度和混合关键性任务调度提供支持”这一问题进行了研究,本文提出并在开源虚拟化监视器Xen中实现了一个能够支持这叁种技术的调度器。本文设计实现的CBS-MC调度器的调度策略基于reservation的思想,并针对实际系统改进了 Constant Bandwidth Server(CBS)调度算法,为虚拟化环境中的混合关键性任务的运行提供了支持。在此基础上,CBS-MC调度器能够为实时系统带来叁方面的提升:(1)提高虚拟机中的实时任务执行过程的可预测性。(2)实现虚拟化平台上虚拟机之间的时间隔离。(3)减少系统中低关键性任务的响应时间。本文通过大量的实验对CBS-MC的以上特点进行了验证。另外,本文实现了一个用于测试和统计作业响应时间实验平台。为了得到真实环境中的运行效果,本文的实验平台没有采用软件模拟的方式,而是在实验平台中通过可配置的方式生成实际执行的作业,统计这些作业执行结束的时间来获得更符合实际的实验结果。
王立刚[9]2006年在《开放式混合实时系统中的调度方法研究》文中进行了进一步梳理实时系统主要面向现实世界中与时间因素相关的应用需求，在工业控制、航空航天和军事设备等众多领域里有着广泛的应用。它所关注的不仅是计算结果在逻辑上的正确性，而且还有输出结果时间上的及时性。随着实时系统应用的不断深入发展，多类型的硬实时、软实时与非实时任务共存于同一系统中的情况越来越普遍，致使其复杂性不断提高。开放式混合实时系统即是针对这种实际情况被提出的。 本文在对开放式混合实时系统的调度问题进行了深入分析的基础上，对调度问题进行了系统的研究，提出了一种新的集成调度框架——RPDS(Rigorously Proportional Dispatching Server)。针对广泛存在的不确定实时环境，提出了一种反馈控制实时调度算法NF-QoS(Normalized Fair QoS)。结合具体的操作系统平台(MiniCore)讨论了集成上述两种调度算法的设计与实现方案，构建了一个原型操作系统RT-MiniCore。 在混合实时系统中，调度器必须既保证所有硬实时任务严格按照其时间约束在截止期内完成，又要尽可能提高软实时任务和非实时任务的服务质量。RPDS算法就是为解决这个问题而提出的，并以此为基础构建了一种层次式调度框架。该算法将不同类型实时任务分开，由不同调度器调度，由RPDS统一派发时间片。在保证硬实时任务不受其他类型任务影响的基础上，RPDS将处理器时间流分成连续的小段，并在每一小段中强制为非硬实时任务分配一个时间片，使软实时任务的截止期错失率达到了最小化。对于在系统中同时运行的各类应用程序，可单独进行开发和验证，并可以选择不同的局部调度器。 任务间的QoS公平性是多QoS级别的可调节动态实时调度系统中的一个重要问题。本文引入了标准化QoS公平的概念，在公平性中加入了任务的重要性因素，并构造了具有PID反馈控制环节的实时调度算法NF-QoS，以达到系统的标准化QoS公平。利用NF-QoS对系统截止期错失率进行实时采样，定期反馈给PID控制器，根据PID控制器计算的结果对各任务QoS级别进行动态调整，以保证各任务公平地得到处理器资源。 调度方法要在实际中得到应用，需要与具体的操作系统相结合。本文介绍了一种我们提出的基于服务体／执行流模型(Servant／Exe-Flow Model，SEF)的
杨仕平[10]2004年在《分布式任务关键实时系统的防危（Safety）技术研究》文中提出随着实时计算的功能日益强大,应用成本的逐渐降低,实时计算技术广泛应用于航空航天、交通运输、核电能源和医疗卫生等诸多任务关键实时系统。这些实时系统之所以称为任务关键,是因为它们的功能一旦失效,将会引起生命财产的重大损失以及环境可能遭到严重破坏。为减少或防止任务关键实时系统发生灾难性事故,研究相关的防危(Safety)技术是必要的。目前,实时系统硬件的可靠性已大大提高,实时软件的设计缺陷已经成为导致任务关键实时系统失效的主要根源。防危技术是保障分布式任务关键实时系统正常运行,防止其发生灾难性事故的主要手段,已成为实时系统研究的热点课题。论文对任务关键实时系统现有的防危技术进行了系统、全面的分析,认为当前其所面临的主要问题是:1)没有体现防危性(Safety)的本质含义,认为防危等同于可靠(Reliability)、安全(Security);2)无系统防危的观念:现有的防危机制通常只局限在应用级、操作系统级或网络级中的某个层次,且各层防危机制联系非常松散、一致性差。针对上述问题,通过对比分析防危性与可靠性、防危性与安全性之间异同的方式,阐述了防危性的本质所在。并以多级防危机制为核心,对分布式任务关键实时系统的防危技术进行了系统、深入地理论研究和实验,主要的贡献与创新之处包括:在分析现有应用级防危机制不足之处的基础上,基于多级关键度划分的思想,提出了集成式的多级防危机制,其中重点研究了支持该机制的多级关键度访问控制规则,其目的是防止低关键度子系统中的设计缺陷破坏高关键度子系统的防危性,同时研究了基于反射技术的规则执行。为设计高可信的任务关键实时操作系统,探索了基于时间隔离与空间隔离保护机制构建高可信任务关键实时操作系统的新思想,其目的是把设计缺陷所导致的失效影响控制在一个较小的时空范围内,使实时操作系统在其支撑范围内提供尽可能强的可信防范机制,在用户应用程序与系统资源之间进行符合防危策略的调度,防止发生灾难性事故。本论文基于两级调度模型及硬通货内存分配机制,分别实现了时间隔离保护与空间隔离保护,并通过理论分析及原型实验证明了时空隔离保护机制的正确性、有效性。为有效支持集成式的多级防危机制,基于窗口限制的思想——规定时间范围内任务的时限满足情况,定量地描述了任务的关键度,提出了最短紧急距离优先的多级关键任务调度算法,设计出了可支持多级关键度任<WP=6>务的任务关键实时操作系统。基于事件触发与时间触发设计出了任务关键实时通信协议E&TTE,实现了同步实时消息、异步实时消息及非实时消息的混合传输。E&TTE协议位于MAC层之上,是一种集中控制但分散仲裁的协议。既能保证各从节内部调度的灵活性,又可保证整个网络的实时性、防危性,同时具有较高的网络带宽利用率。为有效测评任务关键软件,在研究相关防危性评估指标的基础上,探索了一种适合于任务关键软件防危性测评的增量记忆型测评方法,该方法可根据软件失效时间的早晚及次数来动态确定所需要测试用例数的增量,便于对失效后的软件进行更严格的测试,以防止任务关键软件侥幸通过防危性测试。除上述工作外,本论文还对防危性实时调度、任务堆栈空间的优化、实时操作系统的防危性扩展和分布式任务关键实时系统的一体化可信性评估模型进行了研究和探讨,并做出了有益的贡献。
参考文献：
[1]. 分布实时任务调度服务的设计与实现[D]. 杨刚. 西北工业大学. 2002
[2]. 电力系统实时数据平台中任务调度的设计和实现[D]. 胡威. 华北电力大学（北京）. 2008
[3]. 基于CORBA的分布式系统中实时—容错性的研究——分布式系统中动态调度的设计与实现[D]. 彭舰. 电子科技大学. 2004
[4]. 基于嵌入式实时操作系统的软总线技术研究[D]. 赵明阳. 南京航空航天大学. 2011
[5]. 基于CORBA的多维QoS技术研究[D]. 李雅洁. 西北工业大学. 2001
[6]. 基于优先级的实时中间件的研究与实现[D]. 郭长国. 中国人民解放军国防科学技术大学. 2002
[7]. 一种嵌入式实时中间件的设计与实现[D]. 周兴丰. 浙江大学. 2006
[8]. 支持混合关键性任务的Xen多核实时调度器的设计与实现[D]. 华浩锋. 东北大学. 2015
[9]. 开放式混合实时系统中的调度方法研究[D]. 王立刚. 中国科学技术大学. 2006
[10]. 分布式任务关键实时系统的防危（Safety）技术研究[D]. 杨仕平. 电子科技大学. 2004
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