دانلود مقاله ISI انگلیسی شماره 79267
ترجمه فارسی عنوان مقاله

یک الگوریتم زمانبندی جدید برآوردهای خطا برای وظایف محدودیت پیشین در سیستم های ناهمگن در زمان واقعی

عنوان انگلیسی
A novel fault-tolerant scheduling algorithm for precedence constrained tasks in real-time heterogeneous systems
کد مقاله سال انتشار تعداد صفحات مقاله انگلیسی
79267 2006 26 صفحه PDF
منبع

Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)

Journal : Parallel Computing, Volume 32, Issues 5–6, June 2006, Pages 331–356

ترجمه چکیده
تحمل گسل یک ضرورت ضروری برای سیستم های زمان واقعی است که به علت پیامدهای بالقوه فاجعه بار گسل ها. در این مقاله، ما یک برنامه کارآمد الگوریتم برنامه ریزی آفلاین خطی را بررسی می کنیم که در آن وظایف زمان واقعی با محدودیت های اولویت می تواند یکی از شکست های دائمی پردازنده را در یک سیستم ناهمگن با شبکه کاملا متصل تحمل کند. این وظایف به عنوان غیر قابل اجتناب است، و هر کار دو بار در پردازنده های مختلف برنامه ریزی شده است و به طور متقابل در زمان معلق است. در ادبیات سال های اخیر، کیفیت یک برنامه قبلا توسط اجازه دادن به یک نسخه پشتیبان برای همپوشانی با سایر نسخه های پشتیبان در همان پردازنده بهبود یافته است. با این حال، این رویکرد فرض می کند که وظایف مستقل از یکدیگر هستند. برای پاسخگویی به نیازهای سیستم های زمان واقعی که وظایف دارای محدودیت هایی هستند، یک طرح جدید همپوشانی پیشنهاد شده است. ما نشان می دهیم که با توجه به دو وظیفه، شرایط لازم برای نسخه های پشتیبانیشان به طور ایمن در هم زمان با هم همپوشانی دارند (1) کپی های اصلی مربوط به آنها در دو پردازنده متفاوت قرار می گیرد، (2) آنها کارهای مستقل هستند و (3) اجرای کپی های پشتیبان خود، نشان دهنده خرابی پردازنده هایی است که نسخه های اصلی آنها برنامه ریزی شده اند. برای وظایف با محدودیت های قضیه، طرح جدید همپوشانی به نسخه پشتیبان از یک کار اجازه می دهد تا با پیروان آن همپوشانی داشته باشد؟ کپی اولیه، در نتیجه کاهش طول برنامه را کاهش می دهد. بر اساس یک مدل قابلیت اطمینان پیشنهادی، وظایف به صورت قاطعانه به پردازنده ها اختصاص داده می شوند تا حداکثر قابلیت اطمینان سیستم های ناهمگن را به حداکثر برسانند. علاوه بر این، زمان برای شناسایی و دست زدن به یک خطای دائمی در طرح زمانبندی قرار دارد. ما آزمایش هایی با استفاده از بارهای مصنوعی و همچنین یک برنامه دنیای واقعی انجام داده ایم. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در مقایسه با الگوریتم های زمان بندی فعلی در ادبیات، الگوریتم زمانبندی ما قابلیت اطمینان را تا 22.4٪ افزایش می دهد (با میانگین 16.4٪) و بهبود عملکرد پذیری را افزایش می دهد که می تواند قابلیت اطمینان و برنامه ریزی را تا 421.9 ٪ (با میانگین 49.3٪).

چکیده انگلیسی

Fault-tolerance is an essential requirement for real-time systems, due to potentially catastrophic consequences of faults. In this paper, we investigate an efficient off-line scheduling algorithm generating schedules in which real-time tasks with precedence constraints can tolerate one processor’s permanent failure in a heterogeneous system with fully connected network. The tasks are assumed to be non-preemptable, and each task has two copies scheduled on different processors and mutually excluded in time. In the literature in recent years, the quality of a schedule has been previously improved by allowing a backup copy to overlap with other backup copies on the same processor. However, this approach assumes that tasks are independent of one other. To meet the needs of real-time systems where tasks have precedence constraints, a new overlapping scheme is proposed. We show that, given two tasks, the necessary conditions for their backup copies to safely overlap in time with each other are (1) their corresponding primary copies are scheduled on two different processors, (2) they are independent tasks, and (3) the execution of their backup copies implies the failures of the processors on which their primary copies are scheduled. For tasks with precedence constraints, the new overlapping scheme allows the backup copy of a task to overlap with its successors’ primary copies, thereby further reducing schedule length. Based on a proposed reliability model, tasks are judiciously allocated to processors so as to maximize the reliability of heterogeneous systems. Additionally, times for detecting and handling of a permanent fault are incorporated into the scheduling scheme. We have performed experiments using synthetic workloads as well as a real world application. Simulation results show that compared with existing scheduling algorithms in the literature, our scheduling algorithm improves reliability by up to 22.4% (with an average of 16.4%) and achieves an improvement in performability, a measure that combines reliability and schedulability, by up to 421.9% (with an average of 49.3%).