基于分層調(diào)度的實(shí)時(shí)系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)間確定性和高度的可靠性，否則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果。然而隨著應(yīng)用需求的擴(kuò)展，當(dāng)前實(shí)時(shí)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(wèn)題變得日益突出。如何利用容錯(cuò)技術(shù)，使實(shí)時(shí)系統(tǒng)在出錯(cuò)后行為可控是十分必要的。
　　 本文對(duì)分層實(shí)時(shí)調(diào)度框架進(jìn)行了研究，詳細(xì)分析實(shí)時(shí)系統(tǒng)中廣泛采用的基于任務(wù)復(fù)制的容錯(cuò)算法，歸納出其中存在的

2、問(wèn)題:1）已有系統(tǒng)可靠性模型假設(shè)系統(tǒng)某一時(shí)刻只有一個(gè)故障，且在下個(gè)故障來(lái)時(shí)上個(gè)故障已解決，假設(shè)較為理想導(dǎo)致實(shí)用性不強(qiáng);2）盲目地使每個(gè)任務(wù)擁有ε+1個(gè)副版容忍可能的ε個(gè)故障，雖然提高可靠性但易造成系統(tǒng)冗余度過(guò)高，可能引發(fā)任務(wù)因競(jìng)爭(zhēng)計(jì)算資源而錯(cuò)過(guò)截止期。
　　 針對(duì)上述問(wèn)題，本文將借助分層調(diào)度框架提供的基于組件的設(shè)計(jì)和分析方法以及主動(dòng)任務(wù)復(fù)制容錯(cuò)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(tái)上展開實(shí)時(shí)系統(tǒng)容錯(cuò)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(cuò)算法。在建模階段，以一個(gè)超周期作為量化標(biāo)準(zhǔn)，從總體上通過(guò)使用概率統(tǒng)計(jì)的方法分析系統(tǒng)可靠性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(duì)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(jì)算方法，在一定程度上避免對(duì)任務(wù)的盲目復(fù)制。接著，根據(jù)任務(wù)對(duì)系統(tǒng)可靠性貢獻(xiàn)和占用系統(tǒng)計(jì)算資源情況的差異，提出了一種經(jīng)濟(jì)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(jì)算資源消耗的條件下，達(dá)到動(dòng)態(tài)確立各個(gè)任務(wù)的復(fù)制個(gè)數(shù)。
　　 其次，提出了一種異構(gòu)系統(tǒng)DAG任務(wù)復(fù)制容錯(cuò)算法。針對(duì)建模階段，通過(guò)對(duì)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(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jià)最小處理機(jī)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(jì)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(dòng)態(tài)地量化各個(gè)任