最迟预分配容错实时调度算法设计与分析

提出一种多类型任务集的容错实时调度算法，详细分析该算法的调度机制，证明了该算法的正确性，并给出了该算法的可调度条件，最后通过模拟实验分析了算法的性能。实验表明，调度算法的性能与系统负载、任务出错概率、任务的计算时间等系统参数相关。
关 键 词 多任务; 预分配; 实时调度; 软件容错

容错技术是实时安全关键系统可靠性保障的重要手段[1]。在实时系统中，必须将容错和实时两种技术相结合[1-4]。以往文献中研究的容错实时调度算法只能调度单一类型的实时任务，未考虑同时调度具有容错需求的实时任务和无容错需求的实时任务，也未能同时调度周期任务和非周期任务，而且任务优先级不能根据需要人为指定。因此，本文建立了一种容错实时调度模型，并在该模型基础上，提出一种基于时间冗余和软件冗余的容错实时调度算法，对多类型的任务集合进行调度。该模型适当放宽了对任务优先级的限制，允许对有容错需求的关键任务人为安排优先级。
1 系统模型
多类型任务集容错实时调度模型中，有周期实时任务和非周期任务两大类。前者又分有容错需求和无容错需求两类。有容错需求的周期实时任务也称为关键任务，为检测任务执行是否正确，任务结束前将对结果进行正确性判断(开销计入运行时间)。对于无容错需求任务，假定它的每次运行都是正确的，算法只需保证在截止时间前分配所需的处理器资源而不考虑容错相关的问题。
采用双版本策略对关键任务进行容错，每个关键任务都有两个相互独立的可执行版本(称为主/副版本)。主版本功能复杂、计算量大、运行结果精度高，但由于其较高的复杂度和较大的资源需求，导致可靠性相对较低。副版本功能相对简单、计算量小、运行结果精度不高，因此可靠性较高。当任务的主版本运行出错或系统负载过大引起处理器资源紧张时，为保证任务的时间约束，让副版本运行，使任务仍然能在时限内满足用户的最低需求，提供基本的服务。