[发明专利]基于时间触发机制的确定性任务调度编排方法、系统和存储介质

说明书

本发明提供一种基于时间触发机制的确定性任务调度编排方法、系统和存储介质，该方法包括：接收用户的任务调度需求；基于任务调度需求中各任务执行周期、各任务的最早开始时间和各任务的期望优先级为各个任务分配相对优先级；基于各任务的执行周期计算作为各任务的执行周期的最小公倍数的超周期；在超周期内，基于各个任务的优先级排序和任务调度需求对各任务进行调度信息编排，包括：在按照各个任务的优先级排序对任务进行调度编排时，确定当前任务在超周期内各执行周期的期望调度时间点；以及基于当前任务在超周期内各执行周期的期望调度时间点是否存在更高优先级任务的占用、当前任务的最坏执行时间来更新各任务的调度信息编排。

技术领域

本发明涉及属于工业操作系统技术领域，尤其涉及一种基于时间触发机制的确定性任务调度编排方法、系统和存储介质。

背景技术

在现在的工业领域范畴内，确定性和实时性系统是保证其安全性、高可靠性的基本需求。随着现代智能汽车的发展，大量的高复杂度的任务需要部署在硬件资源有限的嵌入式系统中，如何保证车载操作系统的实时性、安全性和可靠性已经成为了制约智能驾驶技术发展的主要瓶颈。

传统的嵌入式操作系统(OS)对任务的调度通常基于优先级，其中根据任务是否可被高优先级抢占可细分为可抢占式任务(高优先级的任务)和非抢占式任务(低优先级的任务)。基于优先级调度任务通用的缺点为高优先级的任务在频发的情况下会抢占处理器的绝大部分处理时间，事实造成低优先级的任务无法获得计算资源，造成“饿死”现象。

在较为现代的操作系统如Linux系统中，为了改进这种“饿死”的现象，提出了任务基于时间切片(Time Slicing)的公平调度策略，操作系统在进行任务调度时动态分配高优先级任务较多的时间片段，兼照顾到低优先级任务的部分需求。

但是，目前这两种操作系统的任务调度均未从根本上解决确定性的问题，这是因为应用程序所分配的计算资源的多少对当时的运行环境，对当前高优先级任务的处理状态有强烈的依赖关系，无法妥善的处理任务在同一个时间片的计算资源冲突，确保任务在实际执行过程中严格按照调度编排进行执行，不能从根本上解决确定性调度的要求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种基于时间触发机制的确定性任务调度编排方法和系统，以妥善的处理任务在同一个时间片的计算资源冲突，确保任务在实际执行过程中严格按照调度编排进行执行，达到确定性调度的安全需求。

本发明的一个方面提供了一种基于时间触发机制的确定性任务调度编排方法，该方法包括以下步骤：

接收用户的任务调度需求，所述任务调度需求包括：各任务执行周期、各任务的最早开始时间、各任务的期望优先级和各任务的最坏执行时间；

基于用户任务调度需求中的各任务执行周期、各任务的最早开始时间和各任务的期望优先级确定各个任务的相对优先级，获得各个任务的相对优先级排序；

基于各任务的执行周期计算作为各任务的执行周期的最小公倍数的超周期；以及

在所述超周期内，基于各个任务的优先级排序和任务调度需求对各任务进行调度信息编排，所述对各任务进行调度信息编排的步骤包括：基于各个任务的优先级排序对各个任务进行初步编排，获得初步编排结果，所述初步编排结果包含当前任务在各执行周期的期望调度时间点；以及基于当前任务在各执行周期的期望调度时间点是否存在更高优先级任务的占用、当前任务的最坏执行时间来更新各任务的调度信息编排。

在本发明一些实施例中，所述基于用户任务调度需求中的各任务执行周期、各任务的最早开始时间和各任务的期望优先级确定各个任务的相对优先级，包括：

针对执行周期不同的任务，基于执行周期大小确定任务彼此间的相对优先级；针对执行周期相同但最早开始时间不同的任务，基于最早开始时间确定任务彼此间的相对优先级；针对执行周期相同且最早开始时间相同的任务，基于各任务的期望优先级来确定相对优先级；