可靠感知實(shí)時(shí)任務(wù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，嵌入式平臺(tái)在生活中應(yīng)用得越來(lái)越多，近年來(lái)更是在諸如：航空航天、武器軍工、醫(yī)療衛(wèi)生等關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，應(yīng)用架構(gòu)也由簡(jiǎn)單單機(jī)系統(tǒng)發(fā)展到大規(guī)模分布式協(xié)同處理。由于某些應(yīng)用領(lǐng)域過(guò)于敏感，對(duì)應(yīng)平臺(tái)的可靠性和安全性問(wèn)題早就成為了學(xué)者們研究的對(duì)象。系統(tǒng)內(nèi)部的可靠性一般通過(guò)合理的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)、容錯(cuò)方法保障，而外部攻擊則交給信息加密技術(shù)等安全防護(hù)機(jī)制。然而，當(dāng)系統(tǒng)引入了這些保障機(jī)制后，帶來(lái)的不僅僅是可靠與安全性的提升，更給系統(tǒng)帶

2、來(lái)了額外的開(kāi)銷(xiāo)，有時(shí)這些額外的開(kāi)銷(xiāo)甚至高于目標(biāo)任務(wù)本身。所以，如何高效地選擇可靠安全策略，既保證系統(tǒng)可靠和安全性又不過(guò)度增加系統(tǒng)能耗和開(kāi)銷(xiāo)成本，成為目前嵌入式實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)新的挑戰(zhàn)。
　　本文主要針對(duì)分布式嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)任務(wù)，選擇容錯(cuò)策略為任務(wù)提供可靠性保證，詳細(xì)研究并分析容錯(cuò)任務(wù)給系統(tǒng)調(diào)度帶來(lái)的影響的模型，著眼于能耗、執(zhí)行時(shí)間、脆弱性等方面，為嵌入式實(shí)時(shí)任務(wù)提供相關(guān)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，并探索解決相關(guān)優(yōu)化問(wèn)題的方法，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)

3、證。本文的主要工作如下：
　?。?）針對(duì)分布式實(shí)時(shí)獨(dú)立周期任務(wù)，提出了一種在保證可靠性的前提下，使能耗盡可能小的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。采用基于多版本容錯(cuò)技術(shù)衍生的一種“非完美”容錯(cuò)技術(shù)，分析容錯(cuò)模型并量化可靠性與能耗，借助模擬退火算法，尋找最優(yōu)的任務(wù)映射方案，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明方案的最優(yōu)性。
　?。?）針對(duì)存在消息約束的分布式實(shí)時(shí)任務(wù)，提出了一種使整體調(diào)度時(shí)間盡可能短的容錯(cuò)策略選擇設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。采用軟件容錯(cuò)技術(shù)中的多版本和重復(fù)執(zhí)行技術(shù)

4、，分析不同容錯(cuò)技術(shù)給當(dāng)前任務(wù)在調(diào)度和消息傳輸上造成的影響模型，在滿足單個(gè)任務(wù)容錯(cuò)數(shù)量的約束條件下，借助遺傳算法，尋找最優(yōu)的容錯(cuò)策略選擇方案，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明方案的最優(yōu)性。
　?。?）針對(duì)存在消息通信安全需求的分布式實(shí)時(shí)任務(wù)，提出了一種達(dá)到安全與容錯(cuò)雙重優(yōu)化目標(biāo)的容錯(cuò)策略選擇設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。采用軟件容錯(cuò)技術(shù)中的多版本和重復(fù)執(zhí)行技術(shù)并分析影響模型，借助改進(jìn)版遺傳算法，尋找滿足執(zhí)行時(shí)間盡可能短的同時(shí)使脆弱性盡可能低的最優(yōu)容錯(cuò)策略選擇方案集