[发明专利]一种基于SMT最优解的过载实时系统的调度方法

说明书

本发明公开了一种基于SMT最优解的过载实时系统的调度方法，主要解决现有技术中存在的求解最优方案困难且效率低下的问题。该方法包括(S1)根据调度问题的系统约束，将系统约束用Z3语法编码；(S2)根据调度问题的目标约束，将目标约束用Z3语法编码；(S3)将步骤(S1)和步骤(S2)得到的结果写入文件，得到SMT问题；(S4)通过Z3解算器计算出SMT问题的最优解，得到最优调度方案。通过上述方案，本发明达到了很强的可扩展性和执行效率的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，具体地讲，是涉及一种基于SMT最优解的过载实时系统的调度方法。

背景技术

实时系统在当今的各应用领域占有重要地位。研究过载实时系统的最优调度策略在提升系统稳定性层面产生着积极影响，具有非常重要理论意义和实用价值。在正常工作负载下，经典的调度算法可以确保在截止时间之前完成所有任务。但在实际应用中，系统负载可能因工作环境的不稳定因素而发生变化。一旦系统负荷过重，便不存在任何调度算法可以在截止时间内完成所有任务，这种情况便称为系统过载。当过载问题发生时，若没有合适的调度方案来处理过载情况，将会导致系统性能急剧下降。目前针对过载实时系统的调度算法多致力于求取近似最优解，它们虽然能给出比经典调度算法更有效的调度方案，却无法确保输出的近似解能够稳定接近于最优解。针对过载实时系统，Cheng等人提出基于可满足模理论(Satisfiability Modulo Theories:SMT)的最优调度算法存在冗余编码，且必须循环调用SMT解算器才能计算出最优解，这在一定程度上增加了计算成本，同时降低了求解效率，不利于大规模推广。因此设计如何实现SMT最优解的过载实时系统的调度方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于SMT最优解的过载实时系统的调度方法，主要解决现有技术中存在的求解最优方案困难且效率低下的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于SMT最优解的过载实时系统的调度方法，包括如下步骤：

(S1)根据调度问题的系统约束，将系统约束用Z3语法编码；

(S2)根据调度问题的目标约束，将目标约束用Z3语法编码；

(S3)将步骤(S1)和步骤(S2)得到的结果写入文件，得到SMT问题；

(S4)通过Z3解算器计算出SMT问题的最优解，得到最优调度方案。

进一步地，所述步骤(S1)中，系统约束和与之对应的Z3语法编码应同时满足以下三种规则：

规则1：任务τ_i的第1个分片的开始时刻不早于τ_i的请求时刻，将该系统约束条件编码为：

其中，表示任务集，τ_i表示/中的第i个任务，/表示任务τ_i的第1个分片的开始执行时间，r_i是任务τ_i的请求时刻，assert表示Z3的断言符号，以前缀表达式形式抽入约束并执行行；

规则2：任务τ_i的第a个分片先于任务τ_i的第b个分片执行，将该系统约束条件编码为：

其中，表示任务τ_i的第a个分片，/表示任务τ_i的第b个分片，/和/分别表示任务τ_i第a个分片和第b个分片的开始执行时间，/表示任务τ_i的第a个分片的执行时间；