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1、10申请公布号CN104065707A43申请公布日20140924CN104065707A21申请号201410254064422申请日20140609H04L29/08200601H04L29/06200601H04L12/28200601H04L12/24200601H04L12/861201301H04L12/80120130171申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号72发明人姚建国查文静胡飞74专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中54发明名称基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统57摘要本发明公开了一种基于计算与通信协同设计的时间触。
2、发调度系统，其包括多个端系统、多个中间节点路由器、计算节点，多个端系统、多个中间路由器节点和计算节点三者之间都通过时间触发的以太网连接。本发明能够得到的效果为较高效率的得到调度任务端到端延时的最小值，另外不会产生网络延时。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN104065707ACN104065707A1/1页21一种基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统，其特征在于，其包括多个端系统、多个中间节点路由器、计算节点，多个端系统、多个中间路由器节点和计算节点三者之间都通过时间触发的以太网连。
3、接。2如权利要求1所述的基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统，其特征在于，所述端系统有自己的控制器、处理器和输入输出端口。3如权利要求1所述的基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统，其特征在于，所述基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统用于调整任务，任务是指由一个端系统通过中间节点路由器、计算节点将消息传递到另一个端系统的过程。4如权利要求3所述的基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统，其特征在于，所述任务有到达节点时间、开始执行时间和执行结束时间这三个基本属性。5如权利要求3所述的基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统，其特征在于，所述消息的路由线路是已知的。6如权利要求3所述的。
4、基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统，其特征在于，所述消息从一个端系统到达另一个端系统之间的时间为端到端延时。权利要求书CN104065707A1/4页3基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统技术领域0001本发明涉及一种调度系统，特别是涉及一种基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统。背景技术0002当前计算机的应用越来越广泛，计算量和存储量也日益增加。由于计算机用户的基数较大，分部范围较广，单台计算机在相应时间和计算时间方面已远远不能满足当前的需要。为了解决这种情况，分布式系统应运而生。不同的服务器主机作为一个统一的整体展现给用户，服务器共享存储和计算资源，分散的物理和逻辑资源通过计。
5、算机网络实现信息交换，并动态调度任务，实现资源的一致性。0003保证资源的一致性，不光要考虑到逻辑的正确性，也要考虑到任务的时间性，即保证任务在规定的时间内完成。当前分布式系统中，时间触发的调度方式能够保证较低的任务延时，有效抑制系统中的网络抖动。时间触发是指在系统中的任务在特定的时间内被激活并执行相应的动作，由系统全局同步的时间所决定。由于采用全局同步时间，每个任务的执行动作是明确的，故其延时特性是可以预测的。0004时间触发的以太网TTETHERNETTIMETRIGGEREDETHERNET，TTE就是这样一种能够支持时间触发的网络。在TTETHERNET的网络架构中，主要由节点NODE。
6、和链路LINK组成。每个节点由一台主机和负责任务接受发送的控制器组成，网络任务在节点与节点之间，通过链路进行传输。在TTETHERNET中，主要有两种任务，时间触发任务TIMETRIGGEREDMESSAGES和事件触发任务EVENTTRIGGEREDMESSAGES。时间触发任务是指根据任务的初始状态，系统模型，输入变量和任务约束进行预测，在特定的时间点促使任务执行。除了时间触发任务外，事件触发任务是指当网络中存在复杂的不确定性因素如离散动态事件控制，AFDX通信协议等，无法事先预测任务的执行时间，以致任务执行时间呈现事件触发的特性。0005目前，TTETHERNET已被应用到工业领域，作为。
7、下一代航空网络通信协议为飞机提供可靠、灵活的数据传输机制。在任务传输过程中，由于任务较多且必须在一定的时间内完成，必须有一定的调度策略，确保任务能够按时完成。0006在混合通信中，全局同步机制用来支撑时间触发数据传输。高可靠性、高安全性功能模块往往采用时间触发方式来保证良好的数据传输性能。对于整个系统而言，由于计算系统和通信系统没有进行同步，计算任务的调度在各种不确定性因素下往往使得计算呈现事件触发特性。当混合通信协议以时间触发方式传输事件触发产生的数据时，造成主要问题是可能造成较大的网络延时。发明内容0007本发明所要解决的技术问题是提供一种基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统，其能够得。
8、到的效果为较高效率的得到调度任务端到端延时的最小值，另外不会产说明书CN104065707A2/4页4生网络延时。0008本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统，其特征在于，其包括多个端系统、多个中间节点路由器、计算节点，多个端系统、多个中间路由器节点和计算节点三者之间都通过时间触发的以太网连接。0009优选地，所述端系统有自己的控制器、处理器和输入输出端口。0010优选地，所述基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统用于调整任务，任务是指由一个端系统通过中间节点路由器、计算节点将消息传递到另一个端系统的过程。0011优选地，所述任务有到达节点。
9、时间、开始执行时间和执行结束时间这三个基本属性。0012优选地，所述消息的路由线路是已知的。0013优选地，所述消息从一个端系统到达另一个端系统之间的时间为端到端延时。0014本发明的积极进步效果在于根据TTETHERNET中任务的属性特点和TTETHERNET网络特性，抽象得到的约束条件是本发明方法的精髓。这种通过抽象属性而得到的约束，对大部分的TTETHERNET任务调度有较好的通用性与扩展性。只需要修改输入参数的值，就能适用各种网络调度。本发明不同于目前工业界惯常采用的遗传算法，可能会得到局部最优解的风险，在第二节中描述的TTETHERNET的约束符合整数线性规划INTEGERLINEA。
10、RPROGRAMMING，ILP的求解方式，整数线性规划相比于遗传算法来说，具有更高效，更准确的优点。在线性规划算法中，依赖MATLAB工具箱中的YALMIP工具包的辅助，在较高效率下即可得到全局最优解。通过本发明方法，能够得到的效果为较高效率的得到调度任务端到端延时的最小值，并且可以保证是全局最优解。附图说明0015图1为本发明基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统的原理框图。具体实施方式0016下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。0017如图1所示，本发明基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统包括多个端系统比如端系统1至端系统N、多个中间节点路由器比如中间节点。
11、路由器1至中间节点路由器W、计算节点，多个端系统、多个中间路由器节点和计算节点三者之间都通过时间触发的以太网连接。端系统都有自己的控制器、处理器和输入输出端口。基于计算与通信协同设计的时间触发调度系统用于调整任务，任务是指由一个端系统通过中间节点路由器、计算节点将消息MESSAGE传递到另一个端系统的过程。在这个过程中，消息的路由线路是已知的，即事先已经知道消息会依次经过哪些节点，且每个消息的传输时间C和计算时间E都是已知的。在这里，假设消息在每一个物理链路中的传输时间相同。将一个消息从一个端系统到达另一个端系统之间的时间叫做端到端延时。调度优化的目标即当系统中存在多个消息需要传递、计算时，在。
12、任务是时间触发的情况下，如何能够使得所有任务的端到端时延最短。所以求解目标为式10018式1说明书CN104065707A3/4页50019即对于所有的任务TT，要计算出任务在最后一个节点的结束时间FT,L与在第一个节点的到达时间AT,0之差的总和，为整个系统的目标函数。0020从任务本身的属性来看，每个任务有三个基本属性，到达节点时间A，开始执行时间S和执行结束时间F。我们定义三个数组A,S和F分别对应着任务的到达时间，开始时间和结束时间。例如AT,K表示任务T在第K个节点有可能是端系统，也有可能是路由器或计算节点处的到达时间，即任务T在时间AT,K时刻到达第K个节点。所说的第K个节点指的是。
13、针对任务T的传输路径上的第K个节点，而非针对全局来说的。所以，同一个节点针对不同的任务来说，其序号不一定相同。相应的，ST,K表示的是任务T在第K个节点开始传输，到达第K1个节点的时间；FT,K指任务T在第K个节点任务处任务结束的时间，相当于任务T到达第K1个节点处的时间AT,K1FT,K。0021另外，任务还必须满足如下六个约束00221FT,LDT，用DT表示任务T的截止时间，任务T在最后一个节点处的结束时间FT,L必须要比截止时间DT要早。00232FT,KST,KCT，CT表示的就是任务T在每一条物理链路上的传输时间。结束时间等于开始执行的时间加上传输时间。传输时间CT是与任务本身负载。
14、的消息的帧长FLT成正比的CTMFLT。00243AT,KNST,K，当任务达到中间节点时，必须马上传输或计算，不能等待其他冲突的任务执行完成后再执行，。其中N表示任务从到达节点到开始执行之间的一段时间，用来保证分布式系统中时间同步性。采用这种调度策略，可能会造成端到端延时的时间增大，且可调度性较小。但能够保证的是网络振荡是最小的，保证了网络状态的稳定。00254任务在TTETHERNET网络中除了经过传输节点外，还有可能会经过计算节点。任务在计算节点会有一个计算执行时间E这个执行时间E必须大于任务的最大执行时间MAXTET，因为系统中存在系统任务或中断任务，实际的执行时间一定要预留到比最大执。
15、行时间大。00265如果系统中的两个任务T1和T2，它们都需要经过节点N。那么为了保证任务在节点处能够不发生冲突，必须要限制在同一个节点的不同任务的开始时间是不能相同的ST1,K1ST2,K2。00276TTETHERNET网络要求在每一条物理路径上，在一个时间点上只能传输一个任务。这就不光要求任务在同一个节点处的开始时间不同，也要求在同一段物理链路上，一个时间点上只能传输一个任务00280029其中，PP表示系统中的一条物理链路，在任意时刻TIME时，如果任务T处于链路P上，则记ETTIME,P,T1。00307表示在任意链路P，对所有任务T来说，其TE的总和不能超过1，即在任何时刻一条链路上只能有一个任务进行传输或计算。说明书CN104065707A4/4页600318ETTIME,P,T1保证任务传输的连续性。0032综上所述，能够得到的效果为较高效率的得到调度任务端到端延时的最小值，另外不会产生网络延时。0033本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。说明书CN104065707A1/1页7图1说明书附图CN104065707A。