Linux內(nèi)核中基于改進(jìn)OLDVS算法的實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，能耗問題在實(shí)時(shí)系統(tǒng)領(lǐng)域越來越受到重視，動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)(DVS)技術(shù)現(xiàn)已成為調(diào)節(jié)處理器系統(tǒng)能耗的主要手段，并被逐步應(yīng)用到實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。OLDVS-AQ(Online Dynamic Voltage Scaling Assisted Queue)是利用DVS技術(shù)對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能調(diào)度的一種劃分調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)了在滿足實(shí)時(shí)性要求的前提下合理改變電壓、頻率以盡可能降低系統(tǒng)能耗的目標(biāo)，同時(shí)還具備良好的實(shí)時(shí)性和較高的節(jié)能性，因此成為實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)

2、度研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題之一。
　　目前節(jié)能調(diào)度算法缺乏在實(shí)際實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)，各種算法的能耗對(duì)比僅建立在理論分析的基礎(chǔ)上，真實(shí)數(shù)據(jù)不足，制約了其在實(shí)時(shí)系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的發(fā)展。因此迫切需要一種驗(yàn)證各種節(jié)能調(diào)度算法實(shí)際能耗的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。而現(xiàn)有比較流行的LITMUSRT(Linux Testbed for Multiprocessor Scheduling in Real-Time systems)實(shí)時(shí)調(diào)度實(shí)驗(yàn)平臺(tái)支持的實(shí)時(shí)

3、調(diào)度算法有限，不足以滿足這種需求。
　　本文在集成Litmus2012-2內(nèi)核補(bǔ)丁的Linux3.0.0版本內(nèi)核基礎(chǔ)上，開發(fā)了可有效支持OLDVS-AQ實(shí)時(shí)調(diào)度策略的內(nèi)核調(diào)度器。研究并實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)任務(wù)運(yùn)行時(shí)的進(jìn)程之間搶占功能，實(shí)時(shí)任務(wù)不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換功能，對(duì)待調(diào)度進(jìn)程的CPU頻率動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能以及對(duì)實(shí)時(shí)任務(wù)進(jìn)程全生命周期內(nèi)動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的高效管理功能。本文還改造了OLDVS-AQ算法模型以適應(yīng)真實(shí)的CPU處理器調(diào)節(jié)模式，設(shè)計(jì)了輔助隊(duì)

4、列用于對(duì)待調(diào)度進(jìn)程CPU頻率進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)本文還開發(fā)了一個(gè)高效的實(shí)時(shí)應(yīng)用程序用于在本文設(shè)計(jì)的OLDVS-AQ調(diào)度器以及固定頻率的EDF調(diào)度器上穩(wěn)定地執(zhí)行以便于內(nèi)核能夠記錄各個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)進(jìn)程的調(diào)度執(zhí)行情況。大量的測(cè)試結(jié)果與實(shí)時(shí)任務(wù)對(duì)比調(diào)度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了OLDVS-AQ實(shí)時(shí)調(diào)度器調(diào)度實(shí)時(shí)任務(wù)進(jìn)程的正確性、有效性與節(jié)能性。本文的工作將更加有利于實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度算法的節(jié)能分析與比較，并且為更加深入開展動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)節(jié)能調(diào)度策略的應(yīng)用研究提供有益的技術(shù)儲(chǔ)