Planificación global en sistemas multiprocesador de tiempo real
Esta tesis afronta el problema de la planificación de sistemas de tiempo real utilizando sistemas multiprocesador con memoria compartida. Según laliteratura este problema es NP-Hard. En las aplicaciones de sistemas de tiempo real se imponen unos plazos temporales para la realización de las tareas. A...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2008 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/6030 |
| Acceso en línea: | http://www.tdx.cat/TDX-1118110-105656 http://hdl.handle.net/10803/6030 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93344 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | sistemes operatius temps real planificació de tasques multiprocessadors 004 |
| Sumario: | Esta tesis afronta el problema de la planificación de sistemas de tiempo real utilizando sistemas multiprocesador con memoria compartida. Según laliteratura este problema es NP-Hard. En las aplicaciones de sistemas de tiempo real se imponen unos plazos temporales para la realización de las tareas. Así, lo importante es obtener los resultados a tiempo y no lo es tanto el obtener un rendimiento alto en promedio. La solución al problematradicionalmente ha consistido en repartir las tareas en tiempo de diseño y tratar a losprocesadores como monoprocesadores aislados. La solución alternativa, la planificación global del multiprocesador, tiene una teoría poco desarrollada. Los límites de utilización del sistema con garantías para losplazos son muy bajos, del orden del 50%, y la capacidad sobrante difícilmente se puede usar para dar servicio a las tareas aperiódicas. Así, el objetivoprincipal de la tesis es la planificación global con garantías de los plazos y con buen servicio a las tareas aperiódicas, llegando a usar el 100% de la capacidad de proceso. <br/>Primero se estudiaron cuatro posibilidades de distribución: estática o dinámica según las tareas, periódicas o aperiódicas. Para ello se trató el servicioa las tareas aperiódicas con dos métodos distintos: con servidores y sin servidores. En las distribuciones dinámicas, con el método de los servidoresse encontraron dificultades en su dimensionado y en las garantías de los plazos. Los métodos sin servidores probados fueron los planificadores Slack Stealing y Total Bandwidth. Ambos solo se pudieron adaptar para la planificación estática de las tareas periódicas. Las simulaciones mostraron que laplanificación local con Slack Stealing y un distribuidor de las tareas aperiódicas tipo Next-Fit proporcionan los mejores tiempos de respuesta medios para las tareas aperiódicas. Sin embargo, cuando las cargas son muy altas su tiempo de respuesta se dispara. Todos los métodos ensayados hasta elmomento quedaron desestimados para la planificación global. <br/>En segundo lugar se adaptó a la planificación global el algoritmo Dual Priority. Primero se analizaron sus características en monoprocesadores y se realizaron diversas mejoras. El algoritmo depende del cálculo off-line del peor tiempo de respuesta de las tareas periódicas y la fórmula paracalcularlos en monoprocesadores no es válida para multiprocesadores. Así, se analizaron tres métodos para su cálculo: un método analítico, unmétodo con simulación y un método con un algoritmo. El primero obtiene valores demasiado pesimistas; el segundo obtiene valores más ajustados pero en ocasiones son demasiado optimistas; el tercero es un método aproximado y obtiene valores tanto optimistas como pesimistas. Así, estemétodo no garantiza los plazos y no se puede usar en sistemas de tiempo real estrictos. En sistemas laxos, con una monitorización on-liney un ajuste dinámico de las promociones, el número de plazos incumplidos es muy bajo y el tiempo de repuesta de las tareas aperiódicas es excelente. <br/>Finalmente, se presenta una solución híbrida entre el repartimiento estático de las tareas periódicas y la planificación global. En tiempo de diseño, sereparten las tareas periódicas entre los procesadores y se calculan las promociones para la planificación local. En tiempo de ejecución las tareasperiódicas se pueden ejecutar en cualquier procesador hasta el instante de su promoción, instante en el que deben migrar a su procesador. Así segarantizan los plazos y se permite un cierto grado de balanceo dinámico de la carga. La flexibilidad conferida por las promociones de las tareas y el balanceo de la carga se utiliza para (i) admitir tareas periódicas que de otra forma no serian planificables, (ii) servir tareas aperiódicas y (iii) servirtareas aperiódicas con plazo o esporádicas. Para los tres casos se diseñaron y analizaron distintos métodos de distribución de las tareas periódicas en tiempo de diseño. También se diseño un método para reducir el número de migraciones. Las simulaciones mostraron que con este método se puedenconseguir cargas con solo tareas periódicas muy cercanas al 100%, lejos del 50% de la teoría de la planificación global. Las simulaciones con tareasaperiódicas mostraron que su tiempo de repuesta medio es muy bueno. Se diseño un test de aceptación de las tareas esporádicas, de forma que si una tarea es aceptada entonces su plazo queda garantizado. El porcentaje de aceptación obtenido en los experimentos fue superior al 80%.Finalmente, se diseñó un método de distribución de las tareas periódicas pre-rutime capaz de facilitar en tiempo de ejecución la aceptación de un alto porcentaje de tareas esporádicas y mantener un buen nivel de servicio medio para las tareas aperiódicas. |
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