面向实时集群系统的反馈控制调度研究

实时集群系统有着广泛的应用，如数字控制系统、在线游戏、股票交易、传感器网络数据处理等。在这类应用中，通常有多个服务节点来响应外界大量的实时请求。由于实时系统和实时理论应用的广泛性和深入性，实时调度作为实时系统的理论基础也成为计算机科学在21 世纪的研究重点之一[1]。但是传统的实时调度研究都是以系统运行环境的特征在系统设计时可以完全刻画并且相对稳定为前提的，这就限制了其在大量复杂动态环境（如在线游戏等）中的应用。这里的复杂环境主要是指处理器工作负载的不确定性与动态性，不确定性即无法预知工作负载的准确信息，动态性即工作负载时时刻刻都在变化。 在这种背景下，近年来提出一种新的基于反馈控制的实时调度。它结合了传统调度理论和反馈控制理论，侧重于解决在系统任务特性未知的情况下如何高效的满足实时和性能的要求。本文在学习和研究前人已有成果的基础上，重点研究了在实时集群系统中基于反馈控制的实时调度，具体工作内容如下： 1. 提出了规则网络、节点异构的实时集群系统中的反馈控制实时调度算法HDUC-LB。针对连接模式规则、处理能力存在差异的实时集群系统，提出了对应的负载平衡算法，并建立了相应系统模型；在已有的分布式控制算法的基础上提出了反馈控制实时调度算法，并充分考虑了负载平衡的影响。 2. 提出了图结构、节点同构的实时集群系统中的反馈控制实时调度算法GDUC-LB。在1的基础上将研究范围扩展，提出了图结构下的负载平衡算法，并将其很好的集成到反馈控制调度框架下。 3. 提出了图结构、节点异构的实时集群系统中的反馈控制实时调度算法。这里将研究对象更加普遍化，针对节点以任意方式互联且处理能力存在差异的实时集群系统，应用了相应的负载平衡算法和反馈控制调度算法。 4. 完善了多处理器反馈控制实时调度仿真平台。可以针对规则网络或图结构、节点同构或异构的实时集群系统进行仿真实验。