基于消息的分布式实时系统的时间记账机制

发布时间：2020-10-29 06:18

　　 实时系统是时间关键的系统,在工业、商业、航空航天和军事等领域正获得越来越多的应用。而实时应用正向着分布式系统发展。所以对于分布式实时系统的研究显得尤为重要。节点之间的通信规则是分布式系统所承载的计算机网络的基础。消息传递作为分布式实时系统之间一种重要的通信方式,其实时要求的保证是比较困难的。目前几乎都是通过基于全局时钟的实时调度策略来实现的。全局时钟不仅复杂,而且只适用于基于时间的分布式实时系统中,如何在不利用全局时钟的情况下来实现其实时性,对应用前景广阔的分布式实时系统来说,是亟待解决的问题。本文所要研究的主要内容可总结为以下几点: (1)分析了分布式实时系统中与时间相关的特性,指出了在该系统中需要一种实时机制,来保证系统的实时需求。 (2)分布式实时系统中对于各个节点的时钟同步都是通过消息的传递来实现的。根据系统中各节点虽然没有一致的绝对时间,却有一致的相对时间的事实,提出了一种基于消息的时间记账机制。即在不采用全局时钟的情况下,通过消息携带实时任务的时间要求(时间界限),并把消息在传递过程中的时间流逝也记在消息中,以便对消息的处理做出指导,满足任务的实时要求。该机制既避免了时钟同步的复杂性,更易于实现;又解决了全局时钟适用范围有限的问题。 (3)从理论的角度研究了时间记账机制的原理及实现,并通过分析了消息在系统中传递过程中时间流逝的分布,依据时间记账机制的原理,对消息传递过程中的时间的流逝作以时间记账。并给出了一种基于缓冲区的时间记账机制实现的设计思路。 (4)引入了动态优先级的概念,采用一种以时间为主体的,时间界限、时间段和重要性三种相结合的方法,使优先级能够改变。并以CAN为例,对其协议帧作以改进,使其优先级能够动态晋升。 (5)利用OPNET对时间记账机制进行了模拟实验,验证它的有效性。 通过本文的研究,提供了一种满足系统的实时需求的方法,可以对后续的研究有一定的参考价值。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TP338.8
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 论文研究的背景
        1.1.1 分布式实时系统概述
        1.1.2 实时机制研究的必要性
    1.2 论文研究的目的
    1.3 论文研究的意义
    1.4 论文的主要内容和结构安排
2 分布式实时系统的时钟同步
    2.1 实时系统的基本理论
        2.1.1 时间约束的相关概念
        2.1.2 实时系统的可预测性
        2.1.3 实时系统的分类
    2.2 实时机制
        2.2.1 集中式实时系统实时机制
        2.2.2 分布式实时系统实时机制
    2.3 分布式实时系统时钟同步
        2.3.1 绝对时钟同步
        2.3.2 相对时钟同步
        2.3.3 时钟同步算法
        2.3.4 分析评价
    2.4 本章小结
3 基于消息的时间记账机制
    3.1 时间记账机制的提出
    3.2 时间记账机制的原理
    3.3 时间记账机制的实现
        3.3.1 假设约束及相关定义
        3.3.2 时间记账机制的实现过程
    3.4 时间记账的基本对象
        3.4.1 传送过程的时间记账
        3.4.2 缓冲等待的时间记账
        3.4.3 处理过程的时间记账
    3.5 基于缓冲区的时间记账机制的设计
        3.5.1 实现思路
        3.5.2 缓冲区的工作原理
    3.6 本章小结
4 基于时间记账机制的动态优先级的设计
    4.1 优先级
    4.2 基于时间的动态优先级的设定
    4.3 动态优先级策略
    4.4 本章小结
5 OPNET 及仿真实验
    5.1 OPNET 概述
    5.2 实验思路
    5.3 实验分析
6 结束语
    6.1 论文总结
    6.2 进一步的工作
致谢
参考文献
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
独创性声明
学位论文版权使用授权书

【引证文献】

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1 李弘涛;基于iCAN实验平台的测控系统的研究[D];太原科技大学;2012年

本文编号：2860513