基于替代/补偿的实时事务处理策略研究

来源 :江西财经大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:shiguanghuai
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在支持替代/补偿的实时事务模型ACTM(Alternative Compensate TransactionModel)中,替代增加了事务的自适应能力,而补偿则能够消除夭折事务所产生的外部影响。基于ACTM事务模型,课题组已经在相关事务处理机制方面做出了卓有成效的研究,包括:事务预分析、事务接纳控制机制、事务调度策略以及事务并发控制机制等内容。论文在此基础上,针对ACTM事务模型继续研究事务(替代)的优先级分派、系统接纳控制机制、事务并发控制以及调度策略等关键问题。具体包括以下几方面内容。(1)基于价值密度与紧迫度的优先级分派策略。针对ACTM事务模型,考虑事务与替代的关系,提出了基于替代的优先级分派策略PBAC(Priority-assignmentBased on Alternative and Compensation),充分考虑替代的价值密度、紧迫度相关、以及事务的执行度。(2)基于过载控制的接纳控制策略。为了提高系统成功率和资源利用率,针对周期性实时事务提出过载管理策略OMS (Overload Management Strategy),分析了系统中作业之间的夭折与抢占关系,可以将系统作业确认为稳定完成作业以及绝对夭折作业。当系统利用基于OMS的调度策略时,放行稳定完成作业而拒绝绝对夭折作业。它解决了在级联抢占过程中部分作业因无法获得足够的系统资源而夭折的问题,从而实现了系统性能优化。(3)基于临界区划分的硬实时事务冲突处理策略。硬实时事务之间冲突会造成系统灾难,系统应重点预防。根据替代访问数据对象的特点将替代划分为若干个临界区,提出了临界区动态相容检测方法和基于临界区动态相容的并发控制策略COR-CCS(Critical Operation Regions-Concurrcy Control Strategy),从而使当前临界区相容的事务能够并发执行,提高了事务的并发度。(4)基于负载执行紧迫度的补偿调度策略。补偿任务可以消除夭折事务对外界的影响,补偿效果与补偿任务的执行时间直接关联,需要补偿任务及时被执行;另一方面,补偿任务占用系统资源,与其主任务捆绑会加重系统的负担,这样将降低事务执行的成功率。针对支持补偿性的实时事务特点,设计出了一种支持补偿任务的基于任务负载执行紧迫度的任务调度策略TSCTTL(Task Schedulingfor Complement Task Based on Task Load)。通过以上的理论分析、实证检验以及系统仿真研究,获得了如下的主要结论:(1)对于替代优先级分派,动态非紧急策略在各种负载情况下性能均较优。对于事务优先级,若仅考虑CPU时间,最高继承策略使系统调度获得最好的性能;若考虑系统的累计价值,可替代优先策略适合于系统负载较大的情况,而非替代适合于系统负载较小的情况。(2)有选择的执行作业可以合理限制系统负载,减少无效抢占,降低资源竞争程度,提高资源利用率和系统收益。HP-OMS通过确定作业的类型,拒绝执行那些无法完成的作业,使得系统性能得到最优化。HP-OMS的主要创新点在于:①解决了过载系统中作业级联抢占的现象;②该策略能够适应调度任务集的动态改变。(3)实验结果证明,支持替代的实时事务模型以及相关的系列策略可以明显提高事务成功率,针对于不同的情形有不同的表现,FHC有利于提高硬实时事务的成功率,但是,对系统整体事务成功率的贡献并不优于FHC,SP-CCCP和COR-CCS策略有利于降低资源冲突。(4)在系统超载时,补偿任务启动阈值与系统工作负载紧密相关,系统在某一工作负载下,存在一个值,使得采用TSCTTL调度策略,系统截止期错失率最低,因此采用TSCTTL调度策略能够降低系统的截止期。与国内外该领域的研究相比,本研究的创新点与理论贡献在于:(1)提出了一种基于替代的事务优先级分派策略PBAC,综合考虑价值密度和紧迫度,并使事务继承替代的优先级,该策略可以在动态环境中获得较好的系统性能。(2)提出了一种面向周期性事务的过载控制策略HP-OMS,HP-OMS解决了过载系统中作业级联抢占的现象,该策略能够适应调度任务集的动态改变。(3)针对FATM实时事务模型,将替代划分为临界区,区分静态相容和动态相容,并提出了临界区动态相容检测方法、以及相应的临界区并发控制策略COR-CCS,该策略可以有效地降低硬实时之间的冲突。(4)给出了实时任务的系统相对执行紧迫度,研究了实时任务执行紧迫度与等待时间的关系,并讨论了实时任务的补偿任务的调度时机;然后提出TSCTTL调度策略,该策略有效降低系统的截止期错失率。
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