多集群時間觸發(fā)以太網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度和分配算法

多集群時間觸發(fā)以太網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度和分配算法

具有實時網(wǎng)絡(luò)的多集群系統(tǒng)能夠滿足不同領(lǐng)域（如汽車、工廠自動化和社保系統(tǒng)）內(nèi)大規(guī)模嵌入式系統(tǒng)的通信需求，同時多集群系統(tǒng)支持對不同時間觸發(fā)要求程度的各種業(yè)務(wù)，如車載電子系統(tǒng)同時具有周期性控制功能、事件觸發(fā)舒適性功能和流線型多媒體服務(wù)功能。

多集群時間觸發(fā)以太網(wǎng)系統(tǒng)面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)是：①需要將計算組件和通信子系統(tǒng)映射到多集群系統(tǒng)平臺上，同時滿足傳輸?shù)膶崟r性和可靠性；②端到端通信信道能夠?qū)Χ鄠€網(wǎng)絡(luò)段的不同集群計算組件和以太網(wǎng)交換機進行交互；③在多領(lǐng)域和混合關(guān)鍵性系統(tǒng)中，不同定時模型實現(xiàn)共存，如周期性時間觸發(fā)活動、事件觸發(fā)速率受限活動和非周期性活動。

提出了一種對多集群系統(tǒng)進行調(diào)度和分配的算法以及對其進行仿真和驗證的結(jié)構(gòu)框架。

（1）調(diào)度和分配算法。與以前多集群時間觸發(fā)以太網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度工作不同，所提出的調(diào)度和分配算法利用節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)進行計算和通信活動，并對通信和執(zhí)行時間進行調(diào)度。同時，能將周期性時間觸發(fā)服務(wù)和事件觸發(fā)速率受限服務(wù)利用多個時間觸發(fā)以太網(wǎng)集群的處理元件和通信鏈路進行分配和調(diào)度。

（2）仿真和驗證結(jié)構(gòu)框架。所建立的仿真和驗證結(jié)構(gòu)框架能夠在通用場景參數(shù)（包括連接程度以及集群、處理元件數(shù)、交換機和服務(wù)數(shù)量）的基礎(chǔ)上自動進行實例分析并根據(jù)試驗對調(diào)度和分配算法進行評估。通過分析大量實例以更好地明確在不同情況下調(diào)度算法的應(yīng)用。因此，該結(jié)構(gòu)框架能夠?qū)Σ煌瑥?fù)雜程度集群系統(tǒng)使用的調(diào)度算法進行綜合評估。提出對多集群時間觸發(fā)以太網(wǎng)系統(tǒng)使用調(diào)度算法進行評估的通用仿真環(huán)境。此外，用于仿真和驗證的結(jié)構(gòu)框架是比較系統(tǒng)不同調(diào)度算法的基礎(chǔ)，包括對不同場景的可調(diào)度性和運行實時性的評估。

未來，需要進一步將調(diào)度和分配算法集成到仿真和驗證框架中,比較具有不同調(diào)度和分配算法的系統(tǒng)性能。

Mohammed Abuteir et al. IEEE International Conference on Industrial Informatics.2015.

編譯：趙喚