安全关键能量感知的实时系统任务调度机制研究

发布时间：2022-08-02 18:16

　　随着终端技术的快速发展,联网的嵌入式实时系统得以广泛应用,这给人类的生产和生活带来了巨大的便利。同时,由于嵌入式实时系统与网络的紧密联系,导致嵌入式实时系统的安全性面临威胁。为了解决联网的嵌入式实时系统的安全性问题,通常需要引入安全服务,例如使用加密算法对系统中的敏感数据进行加密等。然而,嵌入式实时系统大多是电池供电,能量有限,如果采用加密算法会消耗额外的能量,很可能导致系统没有足够的能量去执行更重要的任务。因此如何保证嵌入式实时系统在有限能量约束下最大化系统的安全服务质量（Quality of Security Service,QoSS）是一个值得研究的课题。针对上述问题,本文充分考虑能量有限性和任务的实时性,在两者约束下以最大化系统的QoSS为目标,设计了安全关键能量感知的实时系统任务调度方案,确定每个任务到核的分配、每个任务执行的电压和频率以及每个任务所选的安全服务。具体工作如下:1)基于能量和实时性约束,首先将系统的安全问题构建为一个混合整数非线性规划（Mixed Integer NonLinear Programming,MINLP）问题,然后将这个MINLP问题无性能损耗的... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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缩略词表
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 实时任务调度机制研究
        1.2.2 能量感知的任务调度机制
        1.2.3 安全感知的任务调度机制
    1.3 课题主要研究工作
    1.4 论文结构安排
2 相关理论与技术
    2.1 安全服务技术
    2.2 能耗管理技术
    2.3 MILP理论技术
        2.3.1 MILP简介
        2.3.2 Benders分解算法
    2.4 凸优化理论基础
        2.4.1 凸函数概念
        2.4.2 凸函数求解技术
    2.5 本章小结
3 实时系统任务调度框架设计
    3.1 系统模型
        3.1.1 架构和应用建模
        3.1.2 安全建模
        3.1.3 能耗建模
        3.1.4 问题定义
    3.2 MILP方法
        3.2.1 优化目标
        3.2.2 优化约束
        3.2.3 MINLP线性化
    3.3 本章小结
4 基于两阶段启发式算法的调度算法
    4.1 问题优化
    4.2 算法设计
        4.2.1 能量感知选择策略
        4.2.2 安全感知选择策略
        4.2.3 算法流程
    4.3 仿真实验
        4.3.1 实验设置
        4.3.2 实验结果分析
    4.4 本章小结
5 基于改进的Benders分解算法的调度算法
    5.1 问题优化
    5.2 算法设计
        5.2.1 主问题和子问题
        5.2.2 Benders割平面
        5.2.3 两层次梯度算法
        5.2.4 算法流程
    5.3 仿真实验
        5.3.1 实验设置
        5.3.2 实验结果分析
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 下一步展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]云环境下安全感知的实时并行任务调度算法[J]. 马红娟,蒋红敬,曹洁.  控制工程. 2018(07)
[2]一种安全关键的嵌入式实时操作系统内核设计[J]. 欧阳湘臻,朱怡安,李联,史先琛.  计算机工程. 2019(07)
[3]凸函数性质在不等式证明中的应用[J]. 徐建中.  重庆科技学院学报(自然科学版). 2018(03)
[4]基于Benders分解的发电机无功备用优化方法[J]. 孙全才,程浩忠,宋越.  电力自动化设备. 2018(04)
[5]实时系统任务调度策略研究[J]. 刘硕.  航空计算技术. 2018(02)
[6]拉格朗日乘子法求条件极值的充分条件[J]. 郑芳英,高雪芬.  高等数学研究. 2018(02)
[7]多元凸函数及其Jensen不等式[J]. 成凯歌.  河南教育学院学报(自然科学版). 2017(04)
[8]基于模型驱动的实时嵌入式系统[J]. 赵勇,陈香兰.  计算机系统应用. 2017(08)
[9]嵌入式设备中差异化多任务节能优化调度方法研究[J]. 李敏.  科学技术与工程. 2017(12)
[10]基于异构多核处理器的DVFS技术研究[J]. 王胜,徐文祥,尹志杰.  通信技术. 2017(03)



本文编号：3669008