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在类似闭环控制的硬实时数据库应用环境,实时事务具有一定的静态可预报性,其中实时事务的可调度性分析是维护实时数据库时间正确性的基础。通过利用抢占阈值,提出了一种新的实时事务处理模型,它集成了CPU调度和数据调度,实现离线并发控制,具有单阻塞的特征与好的静态可预测性,并有利于降低事务系统的负载和改善可调度性。进一步由此建立了实时事务的静态可调度性分析模型以及求最优可行调度的整数规划模型,该模型有利于达到实时事务调度的整体优化。
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计算机科学
2005Vo
l.
32NQ.
10
实时事务调度及静态可调度性分析关)
许贵平刘云生
(华中科技大学计算机科学与技术学院
武汉
430074)
摘
要
在类似闭环控制的攻实时数据库应用环境,实时事务具有一定的静态可预报性,其中实时事务的可调度性分
析是维护实时数据库时间正确性的基础。通过利用抢占阂佳,提出了一种新的实时事务处理模型,它集成了
CPU
调
度和数据调度,实现离线并发控制,具有羊阻塞的特征与好的静态可预测性,并有利于降低事务系统的负载和改善可
调度性。进一步由此建立了实时事务的静态可调度性分析模型以及求最优可行调度的整数规划模型,该模型有利于
达到实时事务调度的整体优化。
关键词
实时数据库,实时事务调度,可调度性分析
Real-time
Transaction
Scheduling
and
Schedulability
An
alysis
XU
Gui-Ping
LIU
Yun-Sheng
(Sc
hooll
of
Co
mputer
Science
and
Technology.
Huazhong
University
of
Science
and
Technology.
Wuhan
430074)
Abstract In hard real-time database applications for closed loop control environments, real-time transactions may have
som
巳
pr
巳
dictabilities.
and schedulability analysis is critical to maintaining their time correctness.
This
paper proposes
an
integrated real-time transaction-processing model by use of preemption threshold.
It
s special off-line concurrency
control can bound priority-inversion time
, and may reduce the run-time overhead and improve schedulability.
Ba
sed
on
schedulability analysis, this paper also presents the conditions of feasible transaction scheduling for given real-time
transaction set
, and an integer programming model for constructing optimal scheduling, which is of benefit to the whole
optimization of scheduling.
Keywords Real-time database
, Real-time transaction schedulaling ,
Sc
hedulability analysis
引言
实时数据库事务处理不仅要维护事务的逻辑一致性,而
且要保证实时事务的定时正确性,典型地应确保实时事务满
足其截止期,即系统应保证实时事务的可调度性。而实现这
一任务的根本在于实时事务的可调度性分析,但是在文献中
鲜见有这一方面的研究成果,本文针对相对静态的硬实时计
算环境对此进行了研究。
实时数据库事务一般执行在应用任务的执行线程内。实
时事务处理主要采用基于优先级可抢占的事务调度策略和基
于实时锁的并发控制协议
[IJ
事务的抢占最终导致实时任务
或者线程的切换,从而增加了系统的开销,影响了实时事务处
理的性能,并有可能降低实时事务的可调度性。
为了实现与改善实时事务的静态可调度性,本文利用抢
占阔值概念
[2-4J
提出了一种新的实时事务处理模型,它集成
了
CPU
调度和数据调度,实现了基于冲突避免的离线实时事
务并发控制;在此基础上,建立了一个实时事务静态可调度性
分析模型,对于给定的实时事务集提出了可行调度应满足的
条件,并提出了建立最优可行调度的整数规划模型。
2
实时事务调度的抢占
为了支持系统的可预测性与实时性,实时数据库系统采
用内存数据库管理,从而避免了在事务运行过程中动态请页
与I/
O
所引起的不可预测性。在类似闭环控制的硬实时应用
环境,事务对数据库的存取一般以封装好的固定程序
(Canned
transaction)
出现。因此,通过对实时事务集的静态预分
析〔叫,能够提取事务的存取数据集、事务间的冲突关系和其
它语义知识,利用这些信息,对事务进行无冲突调度,消除了
系统运行时的并发控制负载,避免了事务的夭折和重起,保证
了实时事务执行的可预报性。
假定实时数据库系统由
N
个固定实时事务构成事务集
合
r:
r=
{t
l
.t2'
…,tN}
定义
1
r
中任一事务
ti
定义为一个
5
元组:
<c.,
T
i
,
Di'
γ
oea
叶
set
(ti)
,
writ
e-
set
(t
i
))
•
其中
.C
i
表示事务
ti
的最坏执行时间
;T
i
表示事务
ti
的周
期,若
ti
为非周期事务,则
T
i
表示事务扣的两个连续事务实
例的最小到达时间间隔
;Di
是
ti
的相对截止期
rea
d-
set
(ti)
、
writ
e-
set (ti)
分别表示
ti
的读数据集和写数据集。
对
F
中任一事务
ti'
为其分配一个数偶<
Pi.
1t
i ) ,
Pi
、
πz
分
别是
ti
的优先级和抢占阔值,并且有
ρzε
口,
2
,…
,
N]
,1t
i
ε
[Pi.
…
,
N].Pi:::
豆1t
i
!S二
N
,
即任一事务的抢占阂值不小于其优
先级。约定
ti
的
Pi
值越大其优先级越高,且没有两个事务具
有相同的优先级。
势)基金项目:国家自然科学基金资助项目
(60073045)
。许贵平
博士,副教授,研究方向:现代数据库理论与技术及其集成实现、嵌入式实时系
统。刘云生
教授,博士生导师,研究方向=现代(实时、主动、内存、移动等非传统)数据库理论与技术及其集成实现、数据库与信息系统开发、实
时数据工程、软件方法学与工程技术。
•
110
•
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