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[국내논문] 분산 실시간 시스템에서 개선된 EDF 정책을 사용한 메시지 스케줄가능성 분석
A Message Schedulability Analysis using an Improved EDF Scheduling for Distributed Real-Time Systems 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 시스템 및 이론, v.29 no.9, 2002년, pp.520 - 529  

이은미 (한양대학교 전자계산학과) ,  허신 (한양대학교 전자컴퓨터공학부)

초록
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본 논문은 분산 실시간 시스템에서 실시간 동적 알고리즘으로 메시지를 스케줄링하기 위한 개선된 접근법을 제안한다. EDF(Earliest Deadline First) 스케줄링 정책에서 메시지의 중간 종료시한을 계산하기 위한 방법을 제시하고, 이는 우선순위 할당을 위해 사용하는 슬랙값을 조정하는데 사용된다 수정된 슬랙값으로 메시지의 우선순위값은 보다 정확하게 결정될 수 있으며, 결과적으로 메시지의 스케줄가능성 효율을 증가시킬 수 있다. 개선된 EDF 스케줄링 정책을 적용함으로써, 전송 메시지의 최악의 응답시간을 줄일 수 있었고, 메시지 전송의 실시간적 보장성 문제를 개선하였다. 또한, 개선된 EDF 스케줄링 정책을 기반으로 전송되는 메시지 집합에 대한 스케줄 가능성을 검사하기 위해 간단한 분석 방법을 제공하고 시뮬레이션을 통해 이전의 DM(Deadline Monotonic)과 기존의 EDF을 적용한 예와 비교함으로써, 본 연구 결과의 효율성을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents an approach for scheduling network messages with real-time dynamic algorithms. We present the method that calculates an intermediate relative deadline of the message based on the EDF(Earliest Deadline First) scheduling policy. We adjust the slack of message by using this intermed...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 EDF 스케줄링 정책을 기반으로 하여 메시지의 시간 특성에 효율적으로 적용할 수 있는 스케줄링 정책과 그 스케줄가능성 분석 방법을 제안하고자 한다. EDF 스케줄링 정책에서 동적으로 우선순위를 결정하는 주요한 요인은 슬랙값이다.
  • 이러한 슬랙값은 메시지 전송 중에 송신 태스크의 응답시간 지연이나 경쟁하는 다른 메시지의 전송 지연과 같은 요인들을 좀 더 면밀히 분석함으로써, 수정될 수 있는데, 이는 분산환경에서 실시간 메시지의 전송 중에 할당되는 중간 종료시한을 개선함으로써 가능하다. 본 논문에서는 이러한 수정된 슬랙 값을 사용하여 우선순위를 결정함으로써 메시지의 응답시간을 개선하고, 결과적으로 메시지의 통신 이용율을높일 수 있다. 또한, 개선된 EDF 스케줄링 정책을 기반으로 한 메시지 스케줄링 가능성 분석을 위한 방법도 제안하며, 시뮬레이션을 통해 기존의 정적 스케줄링 접근법과 EDF 스케줄링 접근법에 비해 본 논문에서 제안한 개선된 EDF를 사용한 접근법의 보장율이 더욱 개선되었음을 보인다.
  • 이때, 역시 패킷 처리로 인한 오버헤드의 문제를 고려해야 하며, 이는 수신 태스크의 최악의 응답시간에 포함되어 한계지어져야 한다. 본 논문은 메시지의 스케줄가능성만을 다루므로, 이에 대한 자세한 분석은 생략하기로 한다.
  • 본 연구에서는 기존의 EDF 스케줄링을 적용한 메시지 스케줄 가능성 분석 방법에서의 문제점올 개선함으로써, 보다 개선된 응답시간을 찾아내어 스케줄 가능성 비율을 높일 수 있도록 한다. 이는 EDF의 특성상 스케줄링 시에 동적으로 우선순위를 할당한다는 점을 고려하고, 이러한 특성은 기존의 지정된 종료시한을 수정함으로써, 보다 개선된 스케줄 가능한 비율을 높일 수 있다는 점에 기인한다.
  • 본 연구에서는 분산 실시간 시스템 하에서 EDF 정책을 사용하여 메시지의 스케줄가능성 방법을 알아보고, 메시지의 스케줄가능성의 효율을 높이기 위한 해결책을 제시하였다. EDF 정책을 사용하였을 때, 메시지 스케줄링의 시간특성과 요구조건을 분석하고, 기존 연구에서의 불필요한 가정을 제거하여, 스케줄링의 효율성을 높였다.

가설 설정

  • (1)과 (2)에서 계산된 由와 如값으로 메시지와 수신태 스크의 지 터값은 감소되 고, 이는 이들의 응답시 간을개선시킨다. 결과적으로 이 값들은 메시지의 새로운 중간 종료시한(dm"皿)을 결정하는데 사용된다.
  • 태스크들이 임의로 할당하였다. 각 프로세서에 임의로 할당된 태스크들에는 지역적으로 수행되는 태스크와 메시지를 전송하는 태스크들이 임의의 비율로 포함되어 있으며, 메시지를 전송하는 태스크의 비율은 할당된 태스크 수에 대해 대략 03 ~ 0.7정도이고, 모두 48 개의 메시지 집합을 가정하였다. 전송되는 메시지들은 모두 주기적 스트림으로 가정한다.
  • )이처럼 태스크가 최선의 응답시간만으로 수행될 수 있는 상황은 자신보다 높은 우선순위 태스크에 의해 선점되는 시간이 가장 작고, 자신의 수행시간이 가장 작을 때이다. 먼저, 후자의 경우는 자신의 최선의 실행시간 CF로 정의하여, 실행시간 계산알고리즘에 의해 계산될 수 있다고 가정한다. 전자의 경우는 자신보다 높은 우선순위 태스크들 모두 최선의 응답시간으로 완료됨과 동시에 자신이 수행을 시작하고 높은 우선순위 대스크들의 다음번 실행은 가능한 늦게 발생할 때로 설명될 수 있다.
  • (b)에서 보면, 실제로 메시지 玲은 송신 태스크 以戚이 도착한 이후 轧만큼 지연된 후 메시지 巩이생성되며, 수신 태스크 砧诚도 메시지가 도착한 후 电만큼의 지연이 있은 후에 도착한다. 이러한 珞와 如는 Spuri의 접근법에서 최소 생성지연과 최소 전송지연으로 정의하고는 있으나, 실제 % = 0으로 가정하고, 由는 패킷 전체의 전송시간에 전달지연을 더한 값으로 정의하였다. = 0의 의미는 메시지의 최악의 응답시간의 한 요소인 지터는 송신 태스크의 최악의 응답시간과 같은 값임을 뜻한다.
  • 7정도이고, 모두 48 개의 메시지 집합을 가정하였다. 전송되는 메시지들은 모두 주기적 스트림으로 가정한다. 패킷 크기는 1024 byte이고, 패킷 전송 단위시간 P = 0.
  • 58 정도임을 [2] 에서 밝한 바 있다. 하지만, 본 연구에서는 별도의 네트워크 프로토콜을 가정하지 않았으며, 메시지 집합에 대한 스케줄링의 효율성을 보이는 것이 목적이므로, 프로토콜 오버헤드는 0으로 가정한다. 시뮬레이션에 사용된 메시지 집합과 인수값들을 표 2에 나타내었다.
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참고문헌 (11)

  1. L. Sha, S. S. Sathay, and J. K. Strosnider, 'Scheduling Real-Time Communication on Dual-Link Networks,' IEEE Proc. of Real-Time Systems Symposium, pp.188-197, Dec., 1992 

  2. N. Malcolm and W. Zhao, 'The Timed-Token Protocol for Real-Time Communications,' IEEE Computer, Jan. 1994 

  3. M. D. Natale, 'Scheduling the CAN Bus with Earliest Deadline Techniques,' IEEE Proc. of Real-Time Symposium, 2000 

  4. C. L. Liu, and J. W. Layland, 'Scheduling Algorithms for Multiprogramming in a Hard Real-Time Environment,' JACM 20(1), 1973, pp46 - 61 

  5. J. P. Lehoczky abd L. Sha, 'Performance of Real-Time Bus Scheduling Algorithm,' ACM Performance evaluation Review, 1986 

  6. A. Meschi, M. D. Natale, and M. Spuri, 'Earliest Deadline Message Scheduling with Limited Priority Inversion,' IEEE Proc. of the Fourth Workshop on Parallel and Distributed Real-Time Systems, pp87-94, Apr., 1996 

  7. M. Spuri, 'Holistic Analysis for Deadline Scheduled Real-Time Distributed Systems,' Rapport de recherche 2772, INRIA Rocquencourt, 1996 

  8. K. Tindell, 'Analysis of Hard Real-Time Communication,' Department of Computer Science, University of York, 1996 

  9. K. Tindell, and J. Clark, 'Holistic Schdulability Analysis for Distributed Hard Real-Time Systems,' Microprocessing & Microprogramming, Vol.50, Nos. 2-3, pp117-134, Apr. 1994 

  10. K. Tindell, H. Hanson, and A. Wellings, 'Analysing Real-Time Communication: Controller Area Network(CAN),' procc. of the IEEE Real-Time Systems symposium, 1994 

  11. J. C. P. Gutierrez, J. J. G. Garcia, and M. G. Harbour, 'Best-Case Analysis for Improving the Worst-Case Schedulability Test for Distributed Hard-Real-Time Systems,'Proc. of Euromicro Workshop on Real-Time Systems, pp35-44, 1998 

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