论文题目: 开放式实时Linux的研究与设计
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机系统结构
作者: 朱响斌
导师: 涂时亮
关键词: 开放式实时系统,动态窗口限制调度,调度,实时操作系统,自适应,硬实时,软实时
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 伴随着计算机技术的不断发展,实时系统的应用范围不断地扩大,其系统规模和复杂程度也不断地提高。特别是随着网络与多媒体应用的日益普及,将会有大量的实时系统与网络多媒体应用有密切关系。具体地表现在多种类型的实时应用,包括硬实时应用,软实时应用以及非实时应用共存于一个系统的情况越来越广泛。这样实时系统的结构也将变得日益复杂,从而使实时系统的软件内部结构的研究成为一个重要的研究内容。 另一方面这些实时系统中的实时性要求又呈现出一些新的特点,譬如流媒体中的实时性要求,它要求在特定的时间内处理完特定数量的流媒体信息,并且要求端系统和网络系统都必须支持QoS,而这种QoS的要求一方面要求可以由用户和系统容易地进行控制,另一方面又要求在系统超负载或不稳定时,系统的QoS的下降是也是可控制的。因而这些软实时系统就需要有一种能很好地满足其QoS要求的调度模型,使其对QoS的要求能很好地溶入到调度中去。这样就要求该调度模型应具有相当大的灵活性,这种灵活性体现在能够定量地描述软实时系统满足时限与不满足时限的情况,因此调度算法在该系统损失帧时能很好地控制损失帧情况,使系统能较好地满足其QoS的要求。 基于上述的现实背景,本文对传统开放式实时系统的调度方法进行了深入研究,提出了基于动态窗口限制调度的开放式实时系统(DWCS-ORTS:Dynamic Window-Constrained Scheduling-Open Real-Time System)。开放式实时系统中非相关的实时应用可单独进行开发和可调度性分析,并且当系统进行动态扩展时,无须作全局的可调度性分析。动态窗口调度(DWCS, Dynamic Window-Constrained Scheduling)机制是基于窗口限制模型的调度机制,譬如(m, k)窗口限制。它是一种非常灵活的调度机制,因此它能很好地满足系统对调度灵活性的要求。 在此基础上,充分利用DWCS特点,提出了开放式实时系统的自适应QoS调度方法,并且结合具体的操作系统平台(Linux),讨论了集成调度框架的设计与实现方案。 DWCS-ORTS把传统的二层调度框架依据实时Linux的特点扩充到二/三层结构,系统如不需要支持硬实时任务,可以采用二层结构,当需要支持硬实时任务时,采用三层结构,解决开放式实时系统中的多类型任务调度问题。 DWCS-ORTS可以支持不同类型的实时应用和非实时应用的同时运行。实时应用程序可以在不影响其它任务情况下动态加载,并可选择不同的局部调度器,再由系统支持它们的统一调度。另外,DWCS调度对开放式实时系统下的服务质量控
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 论文的研究背景与意义
1.2 本文的研究内容
1.3 本文的主要贡献与创新点
1.4 论文结构
第二章 实时调度的相关研究综述
2.1 实时调度的基本概念
2.1.1 实时调度的基本术语
2.1.2 实时调度的基本模型
2.1.3 实时调度的基本理论
2.2 实时调度策略
2.2.1 时间驱动调度
2.2.2 优先级驱动调度
2.2.3 共享驱动调度
2.3 开放式实时系统及其研究现状
2.4 端系统QOS问题及其研究现状
2.5 实时LINUX
2.5.1 LINUX用于实时系统的主要问题
2.5.2 LINUX实时性的改造方法
2.5.3 现有的几种实时LINUX介绍
2.6 小结
第三章 受多种窗口模型限制的实时系统
3.1 背景
3.2 多种窗口限制模式
3.3 各种不重叠窗口限制模式的调度算法
3.3.1 ＜m，k＞限制下的调度算法
3.3.2 ((?)，k)限制下的调度算法
3.3.3 ＜(?)，k＞限制下的调度算法
3.3.4 布尔组合限制下的调度算法
3.4 各种重叠窗口限制模式的调度算法
3.5 帧间相关的窗口限制调度
3.5.1 帧间相关的周期任务模型
3.5.2 可调度性分析
3.5.3 利用率
3.5.4 动态双窗口限制调度算法(DDWCS)
3.5.5 模拟研究与分析
3.6 小结
第四章 受窗口限制的带宽预留服务器
4.1 相关工作
4.2 CBS服务器存在的问题
4.3 受窗口限制的CBS服务器(WCCBS)
4.4 新CBS服务器的性质
4.5 小结
第五章 开放式实时LINUX的基本架构
5.1 引言
5.2 基于LINUX的开放式实时系统的框架模型
5.2.1 框架模型
5.2.2 二层框架模型
5.2.3 三层的框架模型
5.3 开放式实时系统的性能分析
5.4 处理机带宽分配
5.5 动态加载测试
5.6 层次调度过程
5.7 小结
第六章 开放式实时LINUX的QOS支持
6.1 引言
6.2 开放式实时LINUX的QOS支持模型
6.2.1 CBS上QoS的自适应
6.2.2 QoS的设置
6.2.3 Qos参数的协商
6.3 小结
第七章 多处理器的考虑
7.1 多处理器实时调度的研究与分析
7.2 一种改进的多处理器启发式实时调度算法
7.2.1 基本概念
7.2.2 新启发性算法
7.2.3 仿真结果
7.3 开放式实时多处理器系统的调度模型的考虑
7.4 小结
第八章 系统实现与性能评价
8.1 主要的实现方法
8.1.1 实时化改造
8.1.2 DWCS与DWCS-CBS的实现
8.2 检测方法
8.3 开放式集成调度的实验与结果
8.4 开放式实时系统的自适应QoS的实验与结果
8.5 小结
第九章 总结与展望
9.1 论文内容总结
9.2 将来研究工作
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表论文
论文独创性声明
论文使用授权声明
发布时间: 2005-09-19
参考文献
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标签：开放式实时系统论文; 动态窗口限制调度论文; 调度论文; 实时操作系统论文; 自适应论文; 硬实时论文; 软实时论文;