混合关键系统动态实时调度与容错设计研究

As the product of rapid integration development of embedded system, mixed-criticality system is becoming one of the most prominent trend in the real-time embedded system industry. To meet the demand of safety certification, mixed-criticality system should guarantee both functional safety and real-time requirements. However, most research has focused on the scheduling aspect of this problem, while fault-tolerant mechanism is often neglected. In addition, current mixed-criticality models have traditionally been characterized by pessimistic assumptions, which prevents efficient integrations of fault-tolerant mechanism. To solve the above problems, this project will study fault-tolerant scheduling for flexible mixed-criticality real-time tasks. The research subjects include: 1) flexible mixed-criticality model and its scheduling; 2) fault-tolerant design and integration; 3) run-time performance optimization. By investigating the above topics, this project will solve some critical issues in mixed-criticality scheduling and establish the theoretical foundation for designing fault-tolerant mixed-criticality systems.

混合关键系统作为嵌入式系统快速集成发展的产物，成为当今嵌入式实时系统设计的趋势和发展方向。为了满足系统安全认证需求，混合关键系统设计需要同时提供实时性能和安全容错两个方面的保障。然而，现有的混合关键系统的研究工作主要集中在实时调度层面上，基本忽略了容错设计技术的集成。同时，现有的混合关键系统模型中存在悲观假设，也阻碍了容错设计的高效集成。为了解决上述问题，本课题将对面向混合关键实时系统的容错设计与动态调度技术进行研究。具体开展如下几个方面的研究：1）混合关键性动态实时调度；2）混合关键性容错设计与集成；3）运行时性能优化。通过上述研究，将解决混合关键调度中存在着的一些悲观性假设问题，为混合关键性容错系统设计建立理论基础。

混合关键系统成为当今嵌入式实时系统设计的趋势和发展方向。但是，经典的安全关键系统模型中存在一些悲观的假设，使得经典的安全关键系统设计方法还不能高效地整合到实际的混合安全关键电子系统设计流程中来。针对这一问题与现状，本课题在混合关键系统的设计与分析 方面开展了大量研究，主要研究内容与成果包括：(1) 基于imprecise computing理论的混合关键性模型; （2）基于利用率的动态混合关键性模型及其调度方法；（3）支持多关键级别的动态混合关键性模型及其调度方法；（4）基于混合关键调度理论的动态容错技术；（5）混合关键系统slack管理和调度技术；以上研究工作的开展，为混合关键系统的设计与分析提供了一些创新性的理论和技术，一定程度上能够推动混合关键系统在实时系统中的应用。