Efficient Scheduling of Soft Aperiodic Tasks Using Surplus Slack Time

잉여 여유시간을 이용한 연성 비주기 태스크들의 효율적인 스케줄링

  • 김희헌 (서울대학교 전기컴퓨터공학부) ;
  • 박학봉 (서울대학교 전기컴퓨터공학부) ;
  • 박문주 (인천대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 박민규 (건국대학교 컴퓨터응용과학부) ;
  • 조유근 (서울대학교 전기컴퓨터공학부) ;
  • 조성제 (단국대학교 컴퓨터학부)
  • Published : 2009.02.15

Abstract

In a real-time system with both hard real-time periodic tasks and soft real-time aperiodic tasks, it is important to guarantee the deadlines of each periodic task as well as obtain fast response time for each aperiodic task. This paper proposes Enhanced Total Bandwidth Server (ETBS) with possibly shorter response time than Total Bandwidth Server (TBS), which is efficient and widely used for servicing aperiodic tasks. For uniprocessor system using Earliest Deadline First (EDF) scheduling algorithm, ETBS assigns an on-line deadline to each aperiodic task considering a surplus slack time which gained for every unit execution time of periodic job. The proposed method can fully utilize the processor while meeting all the deadlines of periodic tasks. We show that the proposed ETBS provides better response time of aperiodic tasks than TBS theoretically, but has the same computational complexity as TBS, O(1). Simulation results show that the response time of aperiodic tasks with ETBS are shorter than one with TBS.

마감시간이 있는 주기 태스크와 마감시간이 없는 비주기 태스크가 공존하는 결성 실시간 시스템에서는 주기 태스크의 마감시간과 비주기 태스크의 빠른 응답시간을 보장하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 비주기 태스크 처리에 효율적이면서 잘 알려져 있는 알고리즘인 Total Bandwidth Server(TBS) 보다 향상된 알고리즘인 Enhanced TBS(ETBS)를 제시한다. ETBS는 Earliest Deadline First(EDF) 스케줄링 알고리즘을 사용하는 단일처리기 시스템에서 주기 작업의 단위 수행시간마다 확보할 수 있는 잉여 여유시간을 이용해 온라인으로 비주기 태스크에 마감시간을 부여하는 알고리즘이다. 제시한 알고리즘은 주기 및 비주기 태스크들이 처리기의 이용률을 모두 이용할 수 있게 하며 주어진 주기 태스크들의 마감시간을 보장한다. ETBS 알고리즘은 TBS와 같은 계산 복잡도 O(1)을 가지면서도 TBS보다 좋은 응답시간을 가짐을 이론적으로 보였고, 정량적인 응답시간 차이는 모의실험을 통해 보였다.

Keywords

References

  1. Liu, C. L. and Layland, J. W. "Scheduling algorithms for multiprogramming in a hard-real-time environtment," Journal of the ACM, Vol. 20, No. 1, pp. 46-61, 1973. https://doi.org/10.1145/321738.321743
  2. J. K. Strosnider, J. P. Lehoczky, and L. Sha, "The deferrable server algorithm for enhancing aperiodic responsiveness in hard-real time environments," IEEE Transactions on Computers, Vol. 4, No. 1, pp. 73-91, 1995. https://doi.org/10.1109/12.368008
  3. J. P. Lehoczky, L. Sha and J. K. Strosnider, "Enhanced aperiodic responsiveness in hard-real time environments," In Proceedings of the IEEE Real-Time Systems Symposium, pp. 261-270, 1987.
  4. B. Sprunt, L. Sha and J. P. Lehoczky, "Aperidic task scheduling for hard-real time systems," Journal of Real-Time Systems, Vol. 1, No. 1. pp. 27-60, July 1989. https://doi.org/10.1007/BF02341920
  5. J. P. Lehoczky, and S. Ramos-Thuel, "An optimal algorithm for scheduling soft-aperiodic tasks in fixed-priority preemptive systems," In Proceedings of the IEEE Real-Time Systems Symposium, pp. 110-123, December 1992. https://doi.org/10.1109/REAL.1992.242671
  6. M. Spuri and G. Buttazzo, "Efficient aperiodic service under earliest deadine scheduling," In Proc. of the IEEE Real-Time Systems Symposium, pp. 2-11, December 1994. https://doi.org/10.1109/REAL.1994.342735
  7. M. Spuri and G. Buttazzo, "Scheduling aperiodic tasks in dynamic priority systems, " Journal of Real-Time Systems, Vol. 10, No. 2, pp. 179-210, 1996. https://doi.org/10.1007/BF00360340
  8. L, Abeni and G. Buttazzo, "Integrating multimedia applications in hard real-time systems," In Proc. of the IEEE Real-Time Systems Symposium, December 1998. https://doi.org/10.1109/REAL.1998.739726
  9. S. Barual and G. Lipari, "A multiprocessor implementation of the total bandwidth server," In Proceedings of International Parallel and Distributed Processing Symposium, pp. 26-30, April 2004. https://doi.org/10.1109/IPDPS.2004.1302955
  10. S. Baruah, J. Goosens, and G. Lipari, "Implementing constant-bandwidth servers upon multiprocessor platform," In Proceedings of the IEEE Real-Time Technology and Applications Symposium, pp. 154-163, September 2002. https://doi.org/10.1109/RTTAS.2002.1137390
  11. G. Buttazzo and E. Bini, "Optimal dimensioning of a constant bandwidth server," In Proc. of the IEEE Real-Time Systems Symposium, pp. 169-177, December 2006. https://doi.org/10.1109/RTSS.2006.31
  12. M. Dertouzos, "Control robotics; the proedural control of physical processes, " Information Processing, pp. 807-813, 1974.
  13. G. Buttazzo and F. Sensini, "Optimal deadline assignment for scheduling soft aperiodic tasks in hard real-time environments," IEEE Transactions on Computers, Vol. 48, No. 10, pp. 1035-1052, 1999. https://doi.org/10.1109/12.805154