Linux内核中基于改进OLDVS算法的实时节能调度技术研究与实现

发布时间：2019-11-05 09:41

【摘要】：近年来,能耗问题在实时系统领域越来越受到重视,动态电压调节(DVS)技术现已成为调节处理器系统能耗的主要手段,并被逐步应用到实时系统设计中。OLDVS-AQ (Online Dynamic Voltage Scaling Assisted Queue)是利用DVS技术对实时系统进行节能调度的一种划分调度算法,实现了在满足实时性要求的前提下合理改变电压、频率以尽可能降低系统能耗的目标,同时还具备良好的实时性和较高的节能性,因此成为实时节能调度研究领域的热点问题之一目前节能调度算法缺乏在实际实时操作系统中的实现,各种算法的能耗对比仅建立在理论分析的基础上,真实数据不足,制约了其在实时系统领域实际应用的发展。因此迫切需要一种验证各种节能调度算法实际能耗的实时操作系统实验平台。而现有比较流行的LITMUSRT(Linux Testbed for Multiprocessor Scheduling in Real-Time systems)实时调度实验平台支持的实时调度算法有限,不足以满足这种需求。本文在集成Litmus 2012-2内核补丁的Linux 3.0.0版本内核基础上,开发了可有效支持OLDVS-AQ实时调度策略的内核调度器。研究并实现了实时任务运行时的进程之间抢占功能,实时任务不同状态之间的转换功能,对待调度进程的CPU频率动态调节功能以及对实时任务进程全生命周期内动态优先级队列的高效管理功能。本文还改造了OLDVS-AQ算法模型以适应真实的CPU处理器调节模式,设计了辅助队列用于对待调度进程CPU频率进行计算。同时本文还开发了一个高效的实时应用程序用于在本文设计的OLDVS-AQ调度器以及固定频率的EDF调度器上稳定地执行以便于内核能够记录各个实时任务进程的调度执行情况。大量的测试结果与实时任务对比调度实验验证了OLDVS-AQ实时调度器调度实时任务进程的正确性、有效性与节能性。本文的工作将更加有利于实时节能调度算法的节能分析与比较,并且为更加深入开展动态电压调节实时节能调度策略的应用研究提供有益的技术储备和丰富的实验数据支持,为能够推动节能调度理论研究成果向实际系统的应用起到促进作用。
【图文】：

面涉及调度的策略，，另一方面涉及上下文的切换。内核调度器使用一系列的内核数据结逡逑构合理地对系统中的任务进程进行排序＾式及管理，其工作方式与这些结构的设计方法紧逡逑密相关。几个组件在许多方面彼此交互，这些组件之间的关联如图２．１所示逡逑Ｌｉｎｕｘ内核调度器逦上下文逦１—－…－…１１．逡逑逦逦４邋切换邋ｂ邋ｐｐＫ逡逑主调度器逦周期性调度器逦．逡逑ｔ选择进程逡逑Ｉ调度Ｕ调度调度Ｉ逡逑Ｉ邋ｙ

本文编号：2556106