專利名稱：用于調(diào)度周期性過(guò)程的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在數(shù)據(jù)處理器或通信設(shè)備中調(diào)度周期性過(guò)程以在電子系統(tǒng)中特 別是在網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行的方法，其中，所述電子系統(tǒng)包括用于執(zhí)行所述調(diào)度的控制器，其中，已 調(diào)度一定數(shù)目(N個(gè))的過(guò)程Pi,其中每個(gè)過(guò)程Pi具有個(gè)體服務(wù)間隔SIi,以及，要利用服務(wù) 間隔SIN+1來(lái)調(diào)度附加過(guò)程PN+1。此外，本發(fā)明涉及一種用于在數(shù)據(jù)處理器或通信設(shè)備中調(diào)度周期性過(guò)程以在電子 系統(tǒng)中特別是在網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括控制器，所述控制器調(diào)度一定數(shù)目(N 個(gè))的過(guò)程Pi,其中每個(gè)過(guò)程Pi具有個(gè)體服務(wù)間隔SIi,以及，所述控制器被配置為利用服 務(wù)間隔SIN+1來(lái)調(diào)度附加過(guò)程PN+1。
背景技術(shù)：
調(diào)度周期性過(guò)程是例如計(jì)算機(jī)科學(xué)以及聯(lián)網(wǎng)中的普遍問(wèn)題。例如，周期性過(guò)程可 以表示由要在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中周期性地執(zhí)行的多媒體編解碼器(如語(yǔ)音或視頻)或作業(yè)生 成的業(yè)務(wù)。具體地，如果大量的過(guò)程嘗試訪問(wèn)共享的資源(如實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的CPU或無(wú)線調(diào) 度中的無(wú)線媒體)，則調(diào)度在確保所有過(guò)程能夠滿足其截止時(shí)間的方面起到?jīng)Q定性的作用。 此外，在具有嚴(yán)格QoS保證的系統(tǒng)中，如果未適當(dāng)進(jìn)行調(diào)度，則必須執(zhí)行的大量過(guò)程可能造 成網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)觀察到的較高峰值負(fù)載，從而可能減小網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)容量。當(dāng)對(duì)周期性任務(wù)組進(jìn)行處理時(shí)，以下情形也是普遍情形負(fù)責(zé)調(diào)度任務(wù)的調(diào)度器 實(shí)體可以確定每個(gè)任務(wù)的初始調(diào)度時(shí)刻。在這種情況下又出現(xiàn)了以下問(wèn)題如何確定要在 系統(tǒng)中調(diào)度的每個(gè)任務(wù)的最優(yōu)起始時(shí)刻。在處理該問(wèn)題的文獻(xiàn)中提出了解決方案，例如以 下文獻(xiàn):X. Perez-Costa 等人的 “Overlapping Aware Scheduled Automatic PowerSave Delivery Algorithm”， European Wireless 2007， Section 3 ； 或者 J.Goossens, “Scheduling of offset free systems”，Journal of Real-TimeSystems (2001)。然而，到 目前為止存在的解決方案要么不是最優(yōu)的，要么具有較高計(jì)算成本，其中，不是最優(yōu)是由于 其將依賴于探試法，而具有較高計(jì)算成本是由于其需要探查不同過(guò)程的可指數(shù)增長(zhǎng)的服務(wù) 間隔(即，其周期)的LCM(最小公倍數(shù))，或者由于其探查大小也可指數(shù)增長(zhǎng)的候選初始起 始時(shí)刻的集合。為了清楚示意該問(wèn)題，考慮過(guò)程的周期的LCM可以根據(jù)不同過(guò)程的服務(wù)間隔如何指 數(shù)增長(zhǎng)，這可能有所幫助?？紤]具有10個(gè)時(shí)間單位的整數(shù)倍周期的過(guò)程集合，其中，最小值為 10個(gè)時(shí)間單位，最大值為100、200或300個(gè)時(shí)間單位，過(guò)程的周期的LCM值可以如下增長(zhǎng)‘ LCM(10, 20, ...,100) = 25200· LCM (10，20，. . .，200) = 2. 38 · IO9· LCM (10，20，. . .，300) = 2. 39 · IO1
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是改進(jìn)并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)本文起初描述的類型的方法和系統(tǒng)，以便通過(guò)采用易于實(shí)現(xiàn)的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)在接納控制中必須考慮的峰值容量的減小以及延遲和抖 動(dòng)的減小。此外，應(yīng)當(dāng)增加可在系統(tǒng)中調(diào)度的過(guò)程的數(shù)目，并且應(yīng)當(dāng)改進(jìn)功率節(jié)約。根據(jù)本發(fā)明，上述目的是通過(guò)包括權(quán)利要求1的特征的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)該權(quán) 利要求，這種方法的特征在于所述附加過(guò)程Piw被調(diào)度為使所述附加過(guò)程PN+1的執(zhí)行時(shí)刻 與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi的執(zhí)行時(shí)刻之間的最小時(shí)間遲滯最大。此外，上述目的是通過(guò)包括獨(dú)立權(quán)利要求15的特征的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)該權(quán)利 要求，這種系統(tǒng)的特征在于所述控制器還被配置為調(diào)度所述附加過(guò)程PN+1，以使所述附加 過(guò)程PN+1的執(zhí)行時(shí)刻與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi的執(zhí)行時(shí)刻之間的最小時(shí)間遲滯最大。根據(jù)本發(fā)明，首先已認(rèn)識(shí)到，在許多應(yīng)用場(chǎng)景中，當(dāng)多個(gè)周期性過(guò)程的執(zhí)行時(shí)刻擴(kuò) 展得盡可能遠(yuǎn)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)最佳性能。為此，本發(fā)明提出調(diào)度附加過(guò)程，以使所述附加過(guò)程 的執(zhí)行時(shí)刻與所述已調(diào)度的過(guò)程的執(zhí)行時(shí)刻之間的最小時(shí)間遲滯最大。出于多種原因，使不同過(guò)程的執(zhí)行時(shí)刻之間的時(shí)間遲滯最大在許多環(huán)境中是有益 的。例如，在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，最小化了不同過(guò)程同時(shí)嘗試訪問(wèn)共享資源(如CPU或者無(wú)線 調(diào)度中的無(wú)線媒體)的可能性。該行為改進(jìn)了系統(tǒng)的容量，這是由于增大了所有過(guò)程可滿 足其截止時(shí)間的可能性。使不同過(guò)程的釋放時(shí)刻之間的時(shí)間距離最大還降低了由網(wǎng)絡(luò)觀察 到的峰值速率，這在例如提供嚴(yán)格Q0S保證的方面是有益的。應(yīng)用于終端在其周期性過(guò)程的執(zhí)行時(shí)刻之間轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰抗?jié)約睡眠模式的聯(lián)網(wǎng)系 統(tǒng)，本發(fā)明最小化了以下可能性當(dāng)終端喚醒時(shí)，在終端的服務(wù)基站正在向另一終端傳送業(yè) 務(wù)時(shí)，喚醒的終端必須等待。從而，終端的電池壽命可以顯著增加。由于兩個(gè)主要原因，所提出的方法在時(shí)間和空間復(fù)雜度的方面優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)解決 方案。第一，本解決方案的復(fù)雜度并不依賴于不同過(guò)程的服務(wù)間隔的LCM(最小公倍數(shù))，這 使得調(diào)度時(shí)間顯著加快。第二，所提出的方法并不需要定義可隨過(guò)程數(shù)目而指數(shù)增長(zhǎng)的候 選偏移值的子集，而是直接獲得最優(yōu)偏移值。應(yīng)當(dāng)注意，已調(diào)度N個(gè)過(guò)程的假定決不限制本發(fā)明，并且，除了 N是相對(duì)較大的數(shù) 的情況以外，還包括例如N = 0或N = 1的情況。具體地，涵蓋了以下情況多個(gè)請(qǐng)求調(diào)度 的過(guò)程均同時(shí)到達(dá)控制器；或者在t < 0時(shí)，過(guò)程已經(jīng)在系統(tǒng)中可用；或者請(qǐng)求在不同時(shí)間 到達(dá)控制器。要調(diào)度的過(guò)程可以是任務(wù)、流或操作。一般地，要調(diào)度的過(guò)程可以包括許多不同類 型的過(guò)程等，例如但不限于要在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中周期性地執(zhí)行的作業(yè)；由多媒體編解碼器生 成的周期性業(yè)務(wù)；擴(kuò)頻頻譜；梳狀濾波的RF傳輸；網(wǎng)絡(luò)中的(同步)視頻下載的起始時(shí)間； 分布式CPU中的多處理器的總線訪問(wèn)時(shí)間；未來(lái)的計(jì)算機(jī)控制高速公路中的汽車交通流的
π井寸寸ο在多個(gè)過(guò)程同時(shí)到達(dá)控制器的情況下，可以提供根據(jù)預(yù)定義策略對(duì)所述過(guò)程進(jìn)行 排序以便順序調(diào)度的算法。例如，策略可以考慮必須被滿足以實(shí)現(xiàn)QoS保證的、過(guò)程的截止 時(shí)間。在這種情況下，可以將具有嚴(yán)格截止時(shí)間的過(guò)程調(diào)度在具有更靈活截止時(shí)間的過(guò)程
> . 、r -在每個(gè)調(diào)度階段，可以通過(guò)將適當(dāng)?shù)某跏紙?zhí)行時(shí)刻、分配給當(dāng)前調(diào)度的過(guò)程 PN+1，使當(dāng)前調(diào)度的過(guò)程PN+1的執(zhí)行時(shí)刻與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi的執(zhí)行時(shí)刻之間的最 小時(shí)間遲滯最大。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，要調(diào)度的過(guò)程PN+1的初始執(zhí)行時(shí)刻tie是可以通過(guò)將N流問(wèn)題拆分為考慮當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程和每個(gè)已調(diào)度的過(guò)程的、N個(gè)不同的2流問(wèn)題來(lái)確定 的。這種方案極大地降低了要解決的問(wèn)題的復(fù)雜度，從而使調(diào)度過(guò)程所需的時(shí)間、功率和容 量方面的計(jì)算資源大幅度減少。根據(jù)具體實(shí)施例，可以通過(guò)計(jì)算當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程PN+1的 執(zhí)行時(shí)刻與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi的執(zhí)行時(shí)刻之間的最小時(shí)間遲滯，將N流問(wèn)題拆分為 N個(gè)不同的2流問(wèn)題。當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程PN+1的執(zhí)行時(shí)刻與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程？,的執(zhí)行時(shí)刻之間的 最小時(shí)間遲滯可以被表達(dá)為要分配給所述當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程PN+1的初始執(zhí)行時(shí)刻tie的函 數(shù)。例如，可以將最小時(shí)間遲滯定義如下dmin = Oi mod gccKSIi, SIN+1)備選地，如果不同過(guò)程具有不同持續(xù)時(shí)間，則可以將最小時(shí)間遲滯重新定義如 下dmin = O1 mod gcd(SIi, SIN+1)-(Iurationi在下一步驟中，可以引入“絕對(duì)最小時(shí)間遲滯”的概念?？梢詫⒔^對(duì)最小時(shí)間遲滯 定義為當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程PN+1與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程？1中的每一個(gè)之間的所有各個(gè)最小 時(shí)間遲滯中的最小值。應(yīng)當(dāng)注意，絕對(duì)最小時(shí)間遲滯是有界的以及周期性的，這是由于所有 涉及的過(guò)程都是周期性的。有利地，通過(guò)計(jì)算以當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程PN+1的初始執(zhí)行時(shí)刻、 的函數(shù)來(lái)表示絕對(duì)最小距離的函數(shù)的周期T，使絕對(duì)最小時(shí)間遲滯最大。具體地，絕對(duì)最小時(shí)間遲滯的周期T是可以通過(guò)以下操作來(lái)計(jì)算的計(jì)算當(dāng)前要 調(diào)度的過(guò)程PN+1的服務(wù)間隔SIN+1與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi的服務(wù)間隔SIi中的每一個(gè) 的最大公約數(shù)(GCD)，gccKSIp SIN+1)，i = 1，· · ·，N。根據(jù)由此獲得的所有值，可以計(jì)算LCM以獲得周期T = Icm(gcd (SI1, SIN+1)，· · ·，gcd(SIN, SIN+1))。復(fù)雜度極大地降低并以T < SIN+1為界。例如，考慮具有10個(gè)時(shí)間單位的整數(shù)倍 周期的過(guò)程集合，其中，最小值為SImin = 10個(gè)時(shí)間單位，最大值為SImax = 300個(gè)時(shí)間單位， 現(xiàn)有技術(shù)搜索操作需要lcm(10，20，. . .，300) = 2. 39 · IO13次操作，而所提出的方法需要僅 300次運(yùn)轉(zhuǎn)。有利地，將絕對(duì)最小時(shí)間遲滯表達(dá)為初始執(zhí)行時(shí)刻tie的函數(shù)。然后，根據(jù)優(yōu)選實(shí) 施例，對(duì)于N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程？1中的每一個(gè)，生成包含在周期T內(nèi)的上述函數(shù)的全零?？?以在函數(shù)的零值定義絕對(duì)最小時(shí)間遲滯，這是由于在每個(gè)零之前和之后，其以單一斜率減 小和增大。因此，絕對(duì)最小時(shí)間遲滯是單一斜率和不同高度的一組三角形。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，生成包含具有排序的順序的零在內(nèi)的零的列表。在下一步驟中， 在排序的零的列表內(nèi)，可以定位兩個(gè)連續(xù)元素之間的最大間隙。有利地，將最大間隙的中心 選擇為初始執(zhí)行時(shí)刻tie。應(yīng)當(dāng)注意，在絕對(duì)最小距離是連續(xù)零之間的單一斜率的一連串三 角形的情況下，這種函數(shù)的最大值位于其間具有最大間隙的兩個(gè)連續(xù)零的中間。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以被具體推廣至頻率間隔、空間間 隔或時(shí)間間隔。例如，全部公開(kāi)并入此處以供參考的DE 10 2005 040 027 Al描述了一種控制通 過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)臺(tái)的通信的方法，其中，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)度機(jī)制可以被應(yīng)用于確定服務(wù)起始時(shí)間。


存在多種方式來(lái)如何以有利的方式設(shè)計(jì)對(duì)本發(fā)明教導(dǎo)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。為此，一 方面應(yīng)當(dāng)參照從屬于權(quán)利要求1和15的權(quán)利要求，另一方面應(yīng)當(dāng)參照由附圖示意的對(duì)本發(fā) 明實(shí)施例的優(yōu)選示例的以下解釋。與借助附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)選示例的解釋相結(jié)合， 將解釋一般優(yōu)選實(shí)施例以及教導(dǎo)的進(jìn)一步改進(jìn)。在附圖中圖1示意性地示出了用于在電子系統(tǒng)中執(zhí)行的三個(gè)周期性過(guò)程的集合；圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實(shí)施例的兩個(gè)周期性過(guò)程的調(diào)度 過(guò)程的方面；圖3示意性地示出了圖2的調(diào)度過(guò)程的另一方面；圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第二實(shí)施例的三個(gè)周期性過(guò)程的調(diào)度 過(guò)程；以及圖5示出了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的接納控制測(cè)試的容量。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地示出了用于在電子系統(tǒng)中執(zhí)行的三個(gè)周期性過(guò)程的集合。這些過(guò)程 中的每一個(gè)具有不同的服務(wù)間隔(SIi、SI2、SI3)和不同的起始時(shí)刻，其中，假定起始時(shí)刻是 隨機(jī)設(shè)置的。如從圖1可見(jiàn)，存在兩個(gè)甚至所有三個(gè)過(guò)程的執(zhí)行時(shí)刻準(zhǔn)重疊的特定時(shí)刻。在 系統(tǒng)不能夠同時(shí)執(zhí)行所有三個(gè)過(guò)程(例如，由于有限的可用資源)的情況下，過(guò)程中的至少 一個(gè)必須等待，直到完全執(zhí)行其他過(guò)程為止，或者，如果排隊(duì)不可能，則必須丟棄過(guò)程中的 一個(gè)。該行為可能導(dǎo)致不是所有過(guò)程都將滿足其截止時(shí)間。在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，這將使 由CPU觀察到的峰值負(fù)載增大，從而減小系統(tǒng)的容量?？紤]基于輪詢的WLAN系統(tǒng)，其中，站 在輪詢之間睡眠，站喚醒并在基站正在給另一個(gè)站提供業(yè)務(wù)時(shí)必須等待，此時(shí)，功率消耗將 提高。如果圖1所示的過(guò)程表示承載突發(fā)業(yè)務(wù)的流，則在一個(gè)流中將由于另一個(gè)流的突發(fā) 而引入延遲。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實(shí)施例的兩個(gè)周期性過(guò)程的調(diào)度 過(guò)程的方面。更具體地，圖2表示必須調(diào)度的兩個(gè)不同的周期性流。第一流(流1)由實(shí)線 箭頭指示，第二流(流2、由虛線箭頭指示。假定具有服務(wù)間隔SI1的流1已利用特定執(zhí)行 時(shí)刻來(lái)調(diào)度。調(diào)度該流的規(guī)則時(shí)刻被稱作該流的釋放時(shí)刻。在特定時(shí)間點(diǎn)，不失一般性，這 被認(rèn)為是t = 0，新流2請(qǐng)求在系統(tǒng)中利用由SI2表示的服務(wù)間隔來(lái)調(diào)度。流2與流1之間的左距離被定義為流2的釋放時(shí)刻與流1的上一釋放時(shí)刻之間的 時(shí)間差，表示為dl (k)。類似地，右距離被定義為流2的釋放時(shí)刻與流1的下一釋放時(shí)刻之 間的時(shí)間差，表示為dr(k)。dl(k)和dr(k)均在圖2中示出。此外，圖2示出了 next_rel_ time”其為從t = 0定義的包含流1的下一釋放時(shí)刻在內(nèi)的變量。為了找到使流1和2的釋放時(shí)刻之間的最小距離最大的、流2的最優(yōu)初始執(zhí)行時(shí) 刻(表示為tie)，可以注意，dl(k)和dr(k)可以被表達(dá)為dl(k) = (dl(0)+kSI2)mod SI1
dr(k) = SI1-ClKk)其中，dl (0)是被視為參考的初始左距離。在下一步驟中，dl(k)和dr(k)的最小值將被表達(dá)為所選tie的函數(shù)。由于流1和2 是周期性的，因此信道中的情形是周期性的，周期T = Icm(SInSI2)。因此，dl(k)和dr(k) 也是周期性的，周期N = T/SI2。通過(guò)采用線性同余定理，可以證明dlmin = dl (0)mod gccKSI” SI2)，drmin= gccKSI^ SI2)-dlmin.可以使用簡(jiǎn)單變換將最小左和右距離定義為所選的函數(shù)。如果對(duì)流2賦予等 于next_rel_timei的tie，則最小左距離將是零，因此dlmin = (tie-0)mod gccKSI” SI2)，drmin = gcd (SI1, SI2) _dlmin，其中，Φ是初始偏移，被定義為 Φ = next_rel_timei mod gcd(SI1, SI2)。圖3示意性地示出了圖2的調(diào)度過(guò)程的其他步驟。更具體地，圖3根據(jù)圖2的解 釋將dl(k)和dr(k)的最小值繪制為所選tie的函數(shù)。如從圖3可容易看出，兩個(gè)最小距離 的最大值均等于gcd (SI1, SI2)，并在tie = Φ+k · gcd (SI1, SI2)，k 彡 1時(shí)出現(xiàn)。但是，這兩個(gè)最小距離從不同時(shí)取最大值。再次考慮圖3，總體最小距離(即，min{dlfflin, drfflin})看上去是單一斜率的一組連 續(xù)三角形。因此，使流1和流2的任何兩個(gè)釋放時(shí)刻之間的最小距離最大的tie值是tie = Φ+k · (gcd(SI1, SI2)/2)。因此，可在任何兩個(gè)周期性流之間實(shí)現(xiàn)的最大的最小分隔是gccKSIp SI2)/2。與僅有2個(gè)流的圖2和3相結(jié)合而描述的上述實(shí)施例主要意在示意本發(fā)明的基本 原理，而圖4示意性地示出了有總共3個(gè)流的實(shí)施例，可以被容易地推廣至N流情況，其中 N > 3。以下，假定了如下場(chǎng)景在系統(tǒng)中已利用服務(wù)間隔SIi, i = 1... N調(diào)度N個(gè)周期性 流，新流需要利用服務(wù)間隔SIN+1來(lái)調(diào)度。這里再一次，目的是針對(duì)新流找到使其釋放時(shí)刻 與已調(diào)度的流的釋放時(shí)刻之間的最小距離最大的初始執(zhí)行時(shí)刻tie。利用與圖2和3相結(jié)合描述的2流情況的結(jié)果，可以將N流問(wèn)題拆分為考慮新流和 每個(gè)已調(diào)度流的N個(gè)不同的2流問(wèn)題。如上定義新流(N+1)與每個(gè)已調(diào)度流(i，i = 1. . . N) 的左和右距離，可以導(dǎo)出dlmin(N+lji)=(、廠①糾，》！^^ gcd(SIi, SIN+1)drmin(N+lji) = gcd (SIi, SIN+1) _dlmill(N+l，i)，其中，ΦΝ+1, 是初始偏移，被定義為 ΦΝ+1, = next_rel_time(i)mod gcd(SIN+1， SIi)。圖4表示已調(diào)度兩個(gè)流并且新流已請(qǐng)求訪問(wèn)的系統(tǒng)中的最小左和右距離。在圖 中，并未分開(kāi)示出 ulmin(N+l, i)而是針對(duì)每個(gè)所調(diào)度的流直接繪制min{dlmin(N+1,
i)，drmin(N+l，i) }。在具有N個(gè)流的情況下，針對(duì)每個(gè)可能的tie的最小距離將對(duì)應(yīng)于所有minidU^.^dr^,,)}距離中的最小值。該距離被表示為絕對(duì)最小距離。因此，找到絕 對(duì)最小距離的最大值的快速方法可以基于以下觀察而定義 絕對(duì)最小距離對(duì)于tie是周期性的，周期T’ = WgccKSIpS。，···，gcd(SIN， SIn+1) ) ο·各個(gè)最小距離中的每一個(gè)(gp，min{dlmin(N+lji), drmin(N+1, )包含 tie = ΦΝ+1, i+k · gccKSI,, SIN+1)，k彡1處的零。所有的零屬于絕對(duì)最小距離。·可以在零值定義絕對(duì)最小距離，這是由于在每個(gè)零之前和之后，其以單一斜率減 小和增大。因此，絕對(duì)最小距離是單一斜率和不同高度的一組三角形。最后，用于找到最優(yōu)tie的方法可以基于以下觀察而設(shè)計(jì)在絕對(duì)最小距離是連續(xù)零之間的單一斜率的一連串三角形的情況下，這種函數(shù)的 最大值位于其間具有最大間隙的兩個(gè)連續(xù)零的中間。定位使絕對(duì)最小距離函數(shù)取最大值的 tie的方法可以采用以下方式描述1.針對(duì)所有N個(gè)已調(diào)度的流，計(jì)算gcd(SIN+1，SIn)；2.計(jì)算絕對(duì)最小距離的周期，T，= lcmfeccKSIi，SIN+1), ... , gcd(SIN，SIN+1))；3.針對(duì)每個(gè)已調(diào)度的流，在Τ’內(nèi)包含的Φ^, +k · gccKSI" SIN+1)處生成全零；4.對(duì)零的列表進(jìn)行排序；5.在排序的零的列表內(nèi)定位兩個(gè)連續(xù)元素之間的最大間隙。圖5示出了如上與圖4相結(jié)合描述的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的接納控制測(cè)試的容量。在 給定了任務(wù)組的情況下，接納控制測(cè)試決定是否可以滿足延遲約束。圖5示出了在根據(jù)本 發(fā)明的方法來(lái)擴(kuò)展每個(gè)任務(wù)的初始時(shí)刻的情況下(紅線)或者在隨機(jī)分配每個(gè)任務(wù)的初始 時(shí)刻的情況下(藍(lán)線)，在具有硬性QoS保證的系統(tǒng)中可接納的任務(wù)組的百分比。如圖5可見(jiàn)，使不同流的釋放時(shí)刻之間的距離最大減小了在接納控制中必須考慮 的峰值容量，從而顯著增加了可在系統(tǒng)中調(diào)度的任務(wù)的數(shù)目。概括地說(shuō)，與現(xiàn)有技術(shù)解決方案相比，根據(jù)本發(fā)明的方法的主要特征是-在使不同任務(wù)/流的釋放時(shí)刻之間的最小距離最大的意義上，所實(shí)現(xiàn)的偏移分 配是最優(yōu)的。-由于以下兩個(gè)主要原因，所提出的方法在時(shí)間和空間復(fù)雜度的方面優(yōu)于現(xiàn)有技 術(shù)的解決方案i)本發(fā)明的方法的復(fù)雜度并不依賴于不同任務(wù)的周期的LCM，這使得調(diào)度時(shí)間顯 著加快。ii)所提出的方法并不需要定義可隨要調(diào)度的過(guò)程的數(shù)目而指數(shù)增長(zhǎng)的候選偏移 值的子集，而是直接獲得最優(yōu)偏移值tie。所提出的方法的實(shí)際優(yōu)勢(shì)依賴于其所應(yīng)用的特定環(huán)境。一些示例是-容量在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，僅當(dāng)保證了從不違反其延遲界限時(shí)才可以調(diào)度任務(wù)。針對(duì) 這些系統(tǒng)，存在在給定了任務(wù)組的情況下決定是否可以滿足延遲約束的接納控制測(cè)試。使 不同流的釋放時(shí)刻之間的距離最大減小了在接納控制中必須考慮的峰值容量，從而增加了 可在系統(tǒng)中調(diào)度的任務(wù)的數(shù)目。-速度由于接納控制測(cè)試通常具有較高計(jì)算成本，因此以最優(yōu)方式調(diào)度不同任 務(wù)的起始時(shí)刻的快速方法是非常重要的。相同類型的另一示例是實(shí)現(xiàn)保證服務(wù)的綜合服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。-延遲/抖動(dòng)在必須向周期性VBR(可變比特率)流提供特定延遲保證的通信系 統(tǒng)中，將這些流調(diào)度為彼此太接近可能導(dǎo)致一個(gè)流的突發(fā)延遲其他流的業(yè)務(wù)。使VBR流的 調(diào)度時(shí)刻之間的距離最大的操作最小化了一個(gè)流對(duì)其余流的影響，從而減小了抖動(dòng)。在必 須在線進(jìn)行該調(diào)度的技術(shù)中，快速方法是關(guān)鍵的。-功率節(jié)約在運(yùn)行VBR流的站處于功率節(jié)約并僅在調(diào)度的時(shí)刻喚醒以接收/發(fā) 送其數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)中，使流之間的距離最大的操作增加了功率節(jié)約?？梢栽谑褂脤?shí)時(shí)周期性任務(wù)/流(尤其是(但不限于)周期性/實(shí)時(shí)多媒體分組 流)的調(diào)度的區(qū)域中的任一個(gè)中應(yīng)用本發(fā)明。一些示例是-支持集中式QoS從而處理實(shí)時(shí)多媒體編解碼器的調(diào)度的任何聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，例如1.可以根據(jù)所提出的方法來(lái)調(diào)度WiMAX基站中的UGS(非請(qǐng)求允許服務(wù))服務(wù)類， 以減少在相同WiMAX幀中訪問(wèn)的流的數(shù)目。2. 802. Ile標(biāo)準(zhǔn)的HCCA模式基于流的周期性調(diào)度，因此，可以使用所提出的方法。-實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，如RT Linux、VxWorks、RT-IUeCos ；-工業(yè)控制和自動(dòng)化應(yīng)用，例如，汽車引擎參數(shù)的控制以及車載系統(tǒng)的輪詢；-機(jī)器人技術(shù)；-嵌入式系統(tǒng)(可編程調(diào)溫器、家用電器控制器等)。受益于以上描述和相關(guān)附圖中提出的教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將想到這里 闡述的本發(fā)明的多種修改和其他實(shí)施例。因此，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的具體實(shí)施 例，修改和其他實(shí)施例也應(yīng)包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。盡管這里采用了具體術(shù)語(yǔ)，但它 們僅在一般描述性意義上使用，而不是為了限制目的。
權(quán)利要求
1.一種在數(shù)據(jù)處理器或通信設(shè)備中調(diào)度周期性過(guò)程以在電子系統(tǒng)中特別是在網(wǎng)絡(luò)中 執(zhí)行的方法，其中，所述電子系統(tǒng)包括用于執(zhí)行所述調(diào)度的控制器，其中，已調(diào)度N個(gè)過(guò)程 Pi,其中每個(gè)過(guò)程Pi具有個(gè)體服務(wù)間隔SIi,以及，要利用服務(wù)間隔SIN+1來(lái)調(diào)度附加過(guò)程 所述方法的特征在于所述附加過(guò)程PN+1被調(diào)度為使所述附加過(guò)程PN+1的執(zhí)行時(shí)刻與 所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi的執(zhí)行時(shí)刻之間的最小時(shí)間遲滯最大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述過(guò)程是任務(wù)、流或操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在多個(gè)過(guò)程同時(shí)到達(dá)所述控制器的情況下， 提供根據(jù)預(yù)定義策略對(duì)所述過(guò)程進(jìn)行排序以便順序調(diào)度的算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在每個(gè)調(diào)度階段，通過(guò)將適當(dāng)?shù)某?始執(zhí)行時(shí)刻分配給所述當(dāng)前調(diào)度的過(guò)程PN+1，使所述當(dāng)前調(diào)度的過(guò)程PN+1的執(zhí)行時(shí)刻與 所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi的執(zhí)行時(shí)刻之間的最小時(shí)間遲滯最大。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述要調(diào)度的過(guò)程PN+1的所述初始執(zhí)行時(shí)刻 是通過(guò)將N流問(wèn)題拆分為N個(gè)不同的2流問(wèn)題來(lái)確定的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，將N流問(wèn)題拆分為N個(gè)不同的2流問(wèn)題是通過(guò)以 下操作來(lái)執(zhí)行的計(jì)算所述當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程PN+1的執(zhí)行時(shí)刻與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi 的執(zhí)行時(shí)刻之間的最小時(shí)間遲滯。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程PN+1的執(zhí)行時(shí)刻與所述N 個(gè)已調(diào)度的過(guò)程？1的執(zhí)行時(shí)刻之間的所述最小時(shí)間遲滯被表達(dá)為所述要分配給所述當(dāng)前 要調(diào)度的過(guò)程PN+1的初始執(zhí)行時(shí)刻的函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)計(jì)算以當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程PN+1 的初始執(zhí)行時(shí)刻的函數(shù)來(lái)表示絕對(duì)最小距離的函數(shù)的周期T，使所述當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程 PN+1與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi中的每一個(gè)之間的所有各個(gè)最小時(shí)間遲滯的最小值——絕 對(duì)最小時(shí)間遲滯——最大。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述絕對(duì)最小時(shí)間遲滯的周期T被計(jì)算為所述 當(dāng)前要調(diào)度的過(guò)程PN+1的服務(wù)間隔SIN+1與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程？1中的每一個(gè)的服務(wù)間 隔SIi之間的最大公約數(shù)的最小公倍數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，針對(duì)所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程？1中的每一個(gè)，生 成包含在所述絕對(duì)最小距離的所述周期T內(nèi)的全“零”，所述全“零”被定義為所述當(dāng)前要 調(diào)度的過(guò)程PN+1的服務(wù)間隔SIN+1與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi中的每一個(gè)的服務(wù)間隔SIi之 間的最大公約數(shù)的、可能偏移的倍數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，生成包含具有排序的順序的所述“零”在內(nèi)的 所述“零”的列表。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述排序的“零”的列表內(nèi)，定位兩個(gè)連續(xù)元 素之間的最大間隙。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述最大間隙的中心被選擇為所述初始執(zhí)行時(shí)刻tie。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中，調(diào)度機(jī)制被應(yīng)用于頻率間隔、空 間間隔、或時(shí)間間隔。
15. 一種用于在數(shù)據(jù)處理器或通信設(shè)備中調(diào)度周期性過(guò)程以在電子系統(tǒng)中特別是在網(wǎng) 絡(luò)中執(zhí)行的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括控制器，所述控制器調(diào)度N個(gè)過(guò)程Pi,其中每個(gè)過(guò)程Pi具 有個(gè)體服務(wù)間隔SIi,以及，所述控制器被配置為利用服務(wù)間隔SIm來(lái)調(diào)度附加過(guò)程PN+1 ；所 述系統(tǒng)的特征在于所述控制器還被配置為調(diào)度所述附加過(guò)程PN+1，以使所述附加過(guò)程PN+1 的執(zhí)行時(shí)刻與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi的執(zhí)行時(shí)刻之間的最小時(shí)間遲滯最大。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在數(shù)據(jù)處理器或通信設(shè)備中調(diào)度周期性過(guò)程以在電子系統(tǒng)中特別是在網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行的方法，其中，所述電子系統(tǒng)包括用于執(zhí)行所述調(diào)度的控制器，其中，已調(diào)度N個(gè)過(guò)程Pi，其中每個(gè)過(guò)程Pi具有個(gè)體服務(wù)間隔SIi，以及，要利用服務(wù)間隔SIN+1來(lái)調(diào)度附加過(guò)程PN+1，所述方法的特征在于所述附加過(guò)程PN+1被調(diào)度為使所述附加過(guò)程PN+1的執(zhí)行時(shí)刻與所述N個(gè)已調(diào)度的過(guò)程Pi的執(zhí)行時(shí)刻之間的最小時(shí)間遲滯最大。此外，本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于調(diào)度周期性過(guò)程以在電子系統(tǒng)中執(zhí)行的對(duì)應(yīng)設(shè)備。
文檔編號(hào)G06F9/48GK102132254SQ200980133470
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者穆?tīng)?丹尼爾·坎普斯, 科斯塔 哈維爾·佩雷斯 申請(qǐng)人:Nec歐洲有限公司