72、异构系统中基于周期性任务的容错调度研究

异构系统中基于周期性任务的容错调度研究

1. 引言

在分布式系统的实时容错调度领域，已经有众多算法被提出。验收测试常被用于检查调度的正确性，其方案有主动备份副本、被动备份副本和主备份副本重叠三种变体。一般而言，备份副本更倾向于以被动备份副本的形式执行，因为它能利用备份副本过载和备份副本释放技术来提高可调度性。主备份副本重叠技术则是另外两种方法的折衷，兼具二者优点。

现有的速率单调首次适配分配算法虽将主动和被动备份副本纳入以提供容错能力，但既未考虑异构系统，也未考虑系统可靠性。Qin等人对基于异构分布式系统的实时容错调度算法进行了广泛研究，但这些算法假设每个备份副本的状态要么是主动的，要么是被动的，且仅考虑非抢占式和非周期性任务。

为解决上述问题，本文提出了一种适用于实时周期性任务的新型可靠性模型，并设计了两种针对异构分布式系统的实时容错算法：NRFTAHS和RDFTAHS。同时引入了可执行性度量来量化可调度性和可靠性的综合指标，并通过模拟实验对这两种算法进行了多方面比较。

2. 系统模型

本文考虑的典型异构分布式系统由一组任务和一组处理器组成，具体特征如下：
- 处理器集合 ：$\Omega = {p_1, p_2, \ldots, p_M}$，其中$p_i$是第$i$个处理器，$M$是处理器总数。所有处理器通过高速网络连接，处理器故障相互独立，遵循具有恒定故障率的泊松过程。故障率向量$R = (\lambda_1, \lambda_2, \ldots, \lambda_M)$，其中$\lambda_i$是$p_i$的故障率。
- 实时任务主副本集合