A Real-time Extension to the Standard Java Virtual Machine

论文摘要

Java由于其安全性、简单性、可维护性和可移植性,已经被广泛应用到大型的应用软件开发中。但要将其应用到实时系统软件的开发中,还有很多工作需要进行。本文主要对Java虚拟机的线程调度和垃圾收集两方面进行实时性的改进;除此之外,考虑到大多数实时系统应用的场合都是内存受限的,本文也着力解决由垃圾收集引入的对内存的额外需求问题。 垃圾收集是Java虚拟机中很关键的一个机制,但同时也是影响虚拟机实时性的一个重要因素。为解决垃圾收集的实时性问题,有人提出了一种并发的垃圾收集算法。这类算法在不影响系统中其他任务执行的同时,也对系统提出了大量额外的内存需求。本文提出的基于可延迟服务器(deferrable server)的并发垃圾收集算法由于使用了一种服务器参数配置策略,对额外内存的需求和同类算法比较得以明显减少。这个参数配置策略在保证实时用户任务的可调度性前提下,使并发垃圾收集器的最坏响应时间达到尽可能小,从而使理论上最坏情况下的额外内存需求得以减少;同时仿真结果也显示:对一个给定的用户任务集,实际的额外内存需求也得以减少。 本文也详细讲述了一个实时Java扩展原型的实现细节,这个原型基于IBM的开源Java虚拟机Jikes RVM,包含了实时线程及调度、并发垃圾收集器等的实现。目前此原型已经完成了正确性测试和初级的性能测试。这个实时Java扩展原型可以作为实时Java应用程序的运行平台,同时也可作为一个试验平台对用Java开发实时应用的可行性和有效性进行测试,以及衡量用Java开发实时应用的优缺点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• Chapter 1 Introduction
• 1.1 Real-time systems
• 1.2 Real-time Java
• 1.3 The thesis
• 1.4 Thesis outline
• Chapter 2 Real-time Scheduling
• 2.1 Scheduling periodic tasks
• 2.1.1 Rate monotonic scheduling
• 2.1.2 Earliest deadline first scheduling
• 2.2 Scheduling aperiodic tasks
• 2.2.1 Background approach
• 2.2.2 Slack stealing
• 2.2.3 Aperiodic servers
• 2.3 Summary
• Chapter 3 Garbage Collection
• 3.1 Base GC algorithms
• 3.1.1 Reference counting
• 3.1.2 Tracing
• 3.1.3 Generational
• 3.2 Incremental GC
• 3.3 Summary
• Chapter 4 Concurrent Garbage Collection
• 4.1 Basic Model and Assumptions
• 4.2 Incremental GC Algorithm
• Acknowledgements
• Bibliography
• 附录:关于论文《Java虚拟机的实时扩展原型》的扩展摘要
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的论文