基于分層調(diào)度的實時系統(tǒng)容錯技術研究.pdf

1、近年來，實時系統(tǒng)被廣泛地應用到安全關鍵的汽車電子領域。除保證實時應用輸出結(jié)果的邏輯正確性外，還必須具有嚴格的時間確定性和高度的可靠性，否則會導致嚴重后果。然而隨著應用需求的擴展，當前實時系統(tǒng)應用軟件朝著大規(guī)模、高復雜度的方向發(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，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)度框架進行了研究，詳細分析實時系統(tǒng)中廣泛采用的基于任務復制的容錯算法，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，假設較為理想導致實用性不強;2）盲目地使每個任務擁有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計和分析方法以及主動任務復制容錯技術，以滿足系統(tǒng)可靠性目標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，提出了一種同構系統(tǒng)周期任務復制容錯算法。在建模階段，以一個超周期作為量化標準，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)可靠性目標和對系統(tǒng)可靠性模型的分析，給出了任務復制次數(shù)邊界值的計算方法，在一定程度上避免對任務的盲目復制。接著，根據(jù)任務對系統(tǒng)可靠性貢獻和占用系統(tǒng)計算資源情況的差異，提出了一種經(jīng)濟的任務復制策略，從而在盡量減少

4、因任務復制而增加計算資源消耗的條件下，達到動態(tài)確立各個任務的復制個數(shù)。
　　 其次，提出了一種異構系統(tǒng)DAG任務復制容錯算法。針對建模階段，通過對DAG圖中任務依賴關系分析，建立了單DAG的可靠性模型，并在其基礎上，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，提出了一種任務復制次數(shù)下限值算法。然后采用上述經(jīng)濟的任務復制策略，在系統(tǒng)可靠性目標的驅(qū)使下動態(tài)地量化各個任