基于分層調(diào)度的實時系統(tǒng)容錯技術(shù)研究.pdf

1、近年來，實時系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用到安全關(guān)鍵的汽車電子領(lǐng)域。除保證實時應(yīng)用輸出結(jié)果的邏輯正確性外，還必須具有嚴(yán)格的時間確定性和高度的可靠性，否則會導(dǎo)致嚴(yán)重后果。然而隨著應(yīng)用需求的擴展，當(dāng)前實時系統(tǒng)應(yīng)用軟件朝著大規(guī)模、高復(fù)雜度的方向發(fā)展，其安全性與可靠性問題變得日益突出。如何利用容錯技術(shù)，使實時系統(tǒng)在出錯后行為可控是十分必要的。
　　 本文對分層實時調(diào)度框架進(jìn)行了研究，詳細(xì)分析實時系統(tǒng)中廣泛采用的基于任務(wù)復(fù)制的容錯算法，歸納出其中存在的

2、問題:1）已有系統(tǒng)可靠性模型假設(shè)系統(tǒng)某一時刻只有一個故障，且在下個故障來時上個故障已解決，假設(shè)較為理想導(dǎo)致實用性不強;2）盲目地使每個任務(wù)擁有ε+1個副版容忍可能的ε個故障，雖然提高可靠性但易造成系統(tǒng)冗余度過高，可能引發(fā)任務(wù)因競爭計算資源而錯過截止期。
　　 針對上述問題，本文將借助分層調(diào)度框架提供的基于組件的設(shè)計和分析方法以及主動任務(wù)復(fù)制容錯技術(shù)，以滿足系統(tǒng)可靠性目標(biāo)和最小化冗余資源為目的，在多處理器平臺上展開實時系統(tǒng)容錯理論

3、和算法研究。
　　 首先，提出了一種同構(gòu)系統(tǒng)周期任務(wù)復(fù)制容錯算法。在建模階段，以一個超周期作為量化標(biāo)準(zhǔn)，從總體上通過使用概率統(tǒng)計的方法分析系統(tǒng)可靠性，實現(xiàn)了對基于周期任務(wù)集的系統(tǒng)可靠性模型建模。在精確量化分析階段，依據(jù)系統(tǒng)可靠性目標(biāo)和對系統(tǒng)可靠性模型的分析，給出了任務(wù)復(fù)制次數(shù)邊界值的計算方法，在一定程度上避免對任務(wù)的盲目復(fù)制。接著，根據(jù)任務(wù)對系統(tǒng)可靠性貢獻(xiàn)和占用系統(tǒng)計算資源情況的差異，提出了一種經(jīng)濟的任務(wù)復(fù)制策略，從而在盡量減少

4、因任務(wù)復(fù)制而增加計算資源消耗的條件下，達(dá)到動態(tài)確立各個任務(wù)的復(fù)制個數(shù)。
　　 其次，提出了一種異構(gòu)系統(tǒng)DAG任務(wù)復(fù)制容錯算法。針對建模階段，通過對DAG圖中任務(wù)依賴關(guān)系分析，建立了單DAG的可靠性模型，并在其基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了對多DAG系統(tǒng)的可靠性建模。在量化分析階段，借助已建立的可靠性模型和每次選擇可靠性代價最小處理機的思想，提出了一種任務(wù)復(fù)制次數(shù)下限值算法。然后采用上述經(jīng)濟的任務(wù)復(fù)制策略，在系統(tǒng)可靠性目標(biāo)的驅(qū)使下動態(tài)地量化各個任