Сочинение на тему Распределенная управляемая система в реальном времени

D) Пропускная способность ЦП и сохранение работы:

Возможность планирования задач уровня приложения ограничена текущей нагрузкой, исходящей от критических задач, и временным разделением, используемым на уровне приложения. Если загрузка критических задач превысит пороговое значение, система не сможет планировать задачи на уровне приложений. Формальный анализ времени отклика задач прикладного уровня не будет представлен в этой статье, однако мы представляем описание метода, который мы будем использовать для анализа, который будет опираться на доступные результаты. Представленная функция загрузки определяет максимум загрузка, переданная в раздел самой задачей после ее выпуска вместе со всеми задачами с более высоким приоритетом, принадлежащими к тому же разделу В ОС DREAMS ограничение ЦП можно применять к задачам на уровне Критическое и Прикладное, чтобы обеспечить честность планирования в пределах раздела или гиперпериода. Ограничение ЦП осуществляется принудительно с сохранением работы, т. Е. Если задача достигла предела ЦП, но других доступных задач нет, планировщик продолжит планировать задачу за ее пределами. В случае критических задач, когда достигается ограничение ЦП, задача не помечается как готовая к выполнению, если (а) в системе нет другой готовой задачи; или (b) учет ограничения ЦП сбрасывается. Такое поведение гарантирует, что задачи ядра, такие как задачи, связанные с сетевым взаимодействием, не перегружают систему, например, при атаке типа «отказ в обслуживании». Для задач на уровне приложений ограничение ЦП указывается в процентах от общей продолжительности раздела, количества основных кадров и количества доступных ядер ЦП, умноженных вместе. Когда задача приложения достигает предела ЦП, она не может быть снова запланирована, если не выполнено следующее: либо (а) нет критических задач для планирования и нет других готовых задач в разделе, либо (б) Учет ЦП был сброшен.

E) Конфигурация динамического основного кадра:

Во время процесса настройки, который можно повторить в любое время без перезагрузки узла, ядро ​​получает структуру основного кадра, которая содержит список вспомогательных кадров, а также длину гиперпериода, периодичность разбиения и продолжительность. Обратите внимание, что реконфигурация основного кадра может быть выполнена только актером с подходящими возможностями. Более подробную информацию о модели возможностей DREAMS можно найти в [9]. Перед настройкой фреймов процесс настройки фрейма должен убедиться, что выполнены следующие три ограничения: (C0) Гиперпериод должен быть наименьшим общим кратным периодов разбиения; (C1) Смещение между началом основного кадра и первым второстепенным кадром раздела должно быть меньше или равно периоду раздела: (? PP) (O1p = f (p)); (C2) Время между любыми двумя исполнениями должно быть равно периоду разбиения: (? P? P) (k? [1, N (p) – 1]) (Op = pk 1 Ok f (p)), где P – это набор всех разделов, N (p) – это количество разделов, f (p) – это период раздела p, а? (p) – это продолжительность раздела p.

F) Основной цикл планирования:

Периодический тик, работающий на частоте 250 Гц1, используется, чтобы гарантировать, что решение о планировании запускается по крайней мере каждые 4 мс. Этот тик работает с базовыми часами CPU0 и выполняет процедуру под названием Global tick только в контексте прерываний на CPU0. После того, как глобальный тик обрабатывает переключение раздела, вызывается функция для получения следующего запускаемого задания. Эта функция объединяет планирование смешанной критичности с планированием временного разделения. Для смешанного планирования критичности системные задачи Critical должны опередить задачи Application, которые сами по себе должны опередить задачи Best Effort. Эта политика реализуется подпрограммой Pick_Next_Task, которая сначала вызывается для системного раздела. Только если нет запускаемых критических системных задач и состояние планировщика не является неактивным, т. Е. Разделам приложения разрешено запускаться 2, Pick_Next_Task будет вызываться для задач приложения. Таким образом, планировщик не планирует никаких прикладных задач во время реконфигурации основного кадра. Точно так же Pick_Next_Task будет вызываться только для задач Best Effort, если нет ни запускаемых критических задач, ни запускаемых задач приложения.

G) Выберите следующую задачу и загрузку процессора:

Функция Pick_Next_Task возвращает либо задачу с наивысшим приоритетом из текущего временного раздела (или системного раздела, как приложения), либо пустой список, если нет выполняемых задач. Если ограничение ЦП отключено, алгоритм Pick_Next_Task возвращает первую задачу из указанной очереди выполнения. Для класса максимальных усилий используется алгоритм по умолчанию для политики «Полностью честный планировщик» в ядре Linux. Если ограничение ЦП включено, алгоритм Pick_Next_Task выполняет итерацию по списку задач с индексом наивысшего приоритета в очереди выполнения, поскольку, в отличие от планировщика Linux, у задач мог быть установлен бит отключения, установленный планировщиком, если он установил ограничение ЦП .

Эксперимент: 3-узловый спутниковый кластер:

Для демонстрации платформы DREMS ​​был создан эксперимент с несколькими вычислительными узлами на кластере безвентиляторных вычислительных узлов с процессором Intel Atom N270 с частотой 1,6 ГГц и 1 ГБ ОЗУ каждый. На этих узлах эмулировался кластер из трех спутников, и на каждом спутнике использовались примеры приложений, описанных в разделе I. Поскольку производительность приложения управления полетом кластера представляет интерес, ниже мы объясним взаимодействие между его участниками. Критически важное приложение полета кластера (CFA) (рис. 5) состоит из четырех участников: OrbitalMaintenance, Trajectory-Planning, CommandProxy и ModuleProxy. ModuleProxy SCENARIO 1 0,08 Гиперпериод = 250 мс Использование кода приложения <100% Sat 1 Латентность: (? = 37,2,? 2 = 0,19) мс 0,07 Sat 2 Латентность: (? = 34,6,? 2 = 0,18) мс Sat 3 Латентность: ( ? = 33,9,? 2 = 0,18) мс 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 SCENARIO 2 Гиперпериод = 250 мс Использование кода приложения = 100% Sat 1 Задержка: (? = 39,1,? 2 = 0,14) мс Sat 2 Задержка: (? = 37,9,? 2 = 0,16) мс Задержка 3 мс: (? = 37,4,? 2 = 0,16) мс СЦЕНАРИЙ 3 Гиперпериод = 100 мс Использование кода приложения = Задержка 100% сб 1: (? = 36,3,? 2 = 0,14) ms Sat 2 Latency: (? = 36,5,? 2 = 0,14) ms Sat 3 Latency: (? = 36,5,? 2 = 0,14) мс Спутник 1 Спутник 2 Спутник 3 Задержка аварийного ответа кластера (a) Это время между приемом команды разброса по спутнику 1 и активации двигателей на каждом спутнике, что соответствует взаимодействиям CommandProxy с ModuleProxy.

В этом документе излагается понятие управляемых распределенных систем реального времени и встроенных систем (DRE), которые развертываются в мобильных вычислительных средах. С этой целью мы описали разработку и реализацию распределенной операционной системы под названием ОС DREAMS, сосредоточив внимание на ключевом механизме: планировщике. Мы проверили поведенческие свойства планировщика ОС, сосредоточив внимание на временной и пространственной изоляции процессов, безопасной работе со смешанной критичностью, точном контроле использования ЦП процесса и динамической реконфигурации расписания разделов.