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实时系统主要面向现实世界中与时间因素相关的应用需求,它所关注的不仅是计算结果在逻辑上的正确性,而且还有输出结果时间的及时性。目前,实时系统已广泛应用在军事和民用领域。然而,随着实时系统应用的不断深入发展,多类型的硬实时、软实时与非实时任务共存于同一系统中的情况越来越普遍,造成了应用需求的复杂度不断提高。开放式实时系统的概念即是针对这种实际情况被提出。 本文对开放式实时系统的调度方法进行了深入研究,提出了一种新的集成调度框架——InSFORT(Integrated Scheduling Framework for Open Real-Time System);在此基础上,提出了开放式实时系统的自适应实时调度方法;结合具体的操作系统平台(Linux),讨论了集成调度框架的设计与实现方案。 InSFORT是一种三层结构的实时调度框架,为解决开放式实时系统的多类型任务调度问题而提出。通过把具有某些共同特征的不同方法集成到一个统一的调度框架中,InSFORT可以同时支持多种类型的实时任务以及非实时任务的并发运行。对于在系统中同时运行的非相关的实时或非实时应用程序,可单独进行开发和验证,并可选择不同的局部调度器,再由系统支持它们的统一调度。另外,对开放式实时系统下的服务质量控制也进行了分析,并提供了相应的解决方法。相对于现有的许多方法,该调度框架可支持的任务类型更广泛,并且有良好的可扩展性。 针对开放式实时系统对自适应实时调度的需求,首先,提出了面向硬实时应用需求的自适应调度方法,可解决InSFORT中硬实时应用程序的自适应调度问题;其次,面向软实时应用需求,提出了一种基于模糊控制技术的自适应调度方法,它致力于动态跟踪应用程序的实时性能指标,并把截止期错过率控制在期望值附近。这两种自适应调度方法是与InSFORT紧密结合,可为不同类型的实时任务提供自适应调度支持,主要优点在于可自动调节系统调度的相关部件,使其适应系统内外环境的动态变化。 调度方法要在实际中得到应用,需要与具体的操作系统相结合。为达到这个目标,并在实践中检验所提出的理论和方法,我们结合Linux操作系统,设计了InSFORT在一种实时Linux内核中具体实现的方案。该方案以一种双内核的架构和基本的优先级调度为基础,把InSFORT的各个层次与操作系统的内部功能模块相结合,从而可在操作系统级提供较为完善的、可满足开放式实时系统需求的调度支持。根据此设计方案完成了主要部分的系统实现工作。 为检验InSFORT的有效性和实际应用效果,我们利用在Linux上实现的系统,设计了实验方案,进行了一系列实验。实验所获数据表明,开放式实时系统所期望的硬实时、软实时和非实时任务集成调度的目标已经达到,其它实时性能指标也可满足许多实际应用的需要。另外,通过仿真实验对应用模糊控制技术的自适应调度方法进行了检验,结果显示它是有效的,适合解决开放式实时系统中的自适应调度问题。