[发明专利]一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法

权利要求书

1.一种面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，其特征在于，所述面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法结合虚拟化技术的TSN调度能够屏蔽物理资源的技术细节，通过虚拟化技术将物理资源抽象成多个逻辑上独立的虚拟资源，为上层提供统一的可编程接口；在多CPU计算机上开启多个虚拟机并设置多个VCPU，在每个多VCPU虚拟机上模拟运行TSN业务类型，通过对实时任务的自适应调度算法对各类TSN任务进行调度；采用自适应截止期优先调度算法A-EDF，根据任务类型及任务量动态分配处理器资源分组，实现对实时任务的合理调度；

所述面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法中优化模型以实时任务的截止期错失率R为目标函数，即：

Objective：

S.T.

D_i(k)＝(k-1)·p_i+d_i；

在目标函数中，N_m代表截止期错失的任务数，N代表任务总数，优化目标为尽可能使R接近于1，保证所有TSN任务可调度；式表示任务Γ_i的利用率，其中e_i为任务Γ_i的理论执行时间，p_i为任务Γ_i的周期；式表示任务集的总利用率；式D_i(k)＝(k-1)·p_i+d_i表示任务i第k次执行的截止时间。

2.如权利要求1所述的面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，其特征在于，所述面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法中使用的资源模型为周期资源模型，用R＝(ω,θ,m)表示，各变量具体含义如下：

ω：处理器资源的分配周期；

θ：处理器资源所能提供给调度任务的时间资源；

m：计算机的实际CPU数，也即当前能提供的并行CPU数最大值；

θ/ω：定义为资源模型的带宽；

另外，资源模型需要满足条件：θ≤mω。

3.如权利要求1所述的面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，其特征在于，所述面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法包括以下步骤：

步骤一，在算法执行初始阶段，通过当前任务利用率δ计算分组数α，由分组数α确定内核分配组合；

步骤二，当任务转为实时模式并通过系统接口传入内核，将任务按照截止期的先后插入到相应ready队列和release队列；

步骤三，查看所有分组队列的CPU资源利用率，与资源利用率的阈值作比较，若存在大于阈值的队列，进行步骤S104，若没有，转到步骤S107；

步骤四，查看release队列中各实时任务的关键度H_i，选择关键度最小的任务Γ_H作为等待迁移任务；

步骤五，判断其余分组队列中的CPU利用率，选择CPU利用率最小的ready队列为目的队列Q_d，将等待迁移的任务插入到队列头部；

步骤六，迁移关键任务Γ_H到目的队列Q_d中，调用主调度函数，选择下一个执行的任务；

步骤七，各分组内依照截止期优先原则对实时任务分配资源并完成调度；

步骤八，判断当前任务集中的所有任务是否被执行完，若没有执行完，则转移到步骤二；否则，等待下次任务的释放。

4.如权利要求3所述的面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，其特征在于，所述步骤一中：分组数α按如下式自适应调整：

其中，m表示处理器数量，δ_max表示任务利用率阈值上限，δ_min表示任务利用率阈值下限，δ为当前任务利用率，且当分组数带有小数时，均向上取整；任务利用率δ和分组数α呈简单线性映射关系。

5.如权利要求3所述的面向TSN业务的多VCPU自适应实时调度方法，其特征在于，所述步骤二中调度过程中存在ready和release两种队列，当任务还未释放，插入至release队列中等待释放；当任务已经释放，插入ready队列等待分配CPU调度。