【Jailhouse 文章】Scheduling Policies and System Software Architectures for Mixed-criticality...

【Jailhouse 文章】Scheduling Policies and System Software Architectures for Mixed-criticality...

文章目录

​​1. Abstract​​​​2. Introduction​​​​3. Mixed-Criticality Task Scheduling Policies​​

​​3.1 Rate-monotonic(RM)/Criticality-monotontic(CM)​​​​3.2 Period Transformation(PT)​​​​3.3 Audsley's Algorithm​​

​​4. System Software Architectures for Mixed-Criticality Systems​​

​​4.1 Standalone OS​​​​4.2 Microkernel​​​​4.3 Hypervisor​​​​4.4 Microvisor​​​​4.5 Partitioning Hypervisor​​

1. Abstract

时间敏感系统原来越多的采用混合关键（Mixed-criticality）模型，该模型能够确保系统中的关键任务永远不会执行失败，还能够更好地利用资源。本文介绍了一些混合关键模型，此外考虑到任务之间的时间和空间隔离是主要要求之一，本文还探讨了调度策略。

2. Introduction

嵌入式系统中的计算已经越来越多地转向新的系统模型，即混合临界系统 (MCS)，MCS 由 Vestal 在 2007 年的开创性论文 [53] 中首次引入。这种新型系统针对的是新型时间敏感平台，例如自动驾驶汽车、无人机、航空电子系统。在 MCS-es 中，任务（或在通常的系统术语中，流程）被划分为多个关键级别，当未能满足该任务的最后期限可能会对整个系统造成严重后果时，该任务将被分配更高的关键级别，例如，DO-178C 文档报告了从“灾难性”（A 级）到“无影响”（E 级）的五个级别的故障条件[43]。因此，可以根据任务对系统的影响将任务分类为某些关键级别。

在系统的较高临界级别中，可能不需要运行较低临界任务，因为较高临界任务可能会受到较低临界任务的干扰，更高的关键性任务更容易成为整个系统运行状况的决定因素。例如，在无人机中，当无人机的数据记录任务不应该干扰更高临界级别的飞行控制器任务时，可以停止低临界数据记录任务。相反，在系统的临界级别较低时，从高到低临界级别的更多任务可能都一起运行。为了促进这种不同的执行模型，不同关键级别的任务需要根据其关键级别具有不同的参数集，必须调整实时任务的常用参数（运行时间、周期和截止日期）以适应执行模型。此外，需要适应这个任务的调度算法。

已经有大量论文讨论了这种混合关键系统模型的不同调度算法和优先级分配策略。本文讨论用于单处理器调度的固定优先级 (FP) 任务调度模型。其他方法，如动态优先级调度算法有额外的运行时开销，在时间关键系统中最好避免。此外，Baruah 和 Vestal 已经证明，计算的混合临界模型并不一定有助于动态优先级调度算法的可调度性，就像它对 FP 调度算法一样。因此，本文专注于 FP 调度算法。本文探讨了在现代多核硬件之上的混合关键性计算模型的系统软件架构设计中的可能方法。

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