基于冗余任务消减的边缘应用性能优化

在增强现实应用中,距离较近的多个用户请求很可能是相似或者相同的,从而导致同样的计算任务被重复执行。针对该问题,设计基于冗余任务消减的计算任务缓存系统。通过在边缘节点设计任务缓存,使边缘服务器以自组织方式维护全局缓存。对客户端请求时延、用户轨迹、节点部署和总时延进行建模,基于此研究基站上边缘服务器的计算资源部署问题,在给定总的部署代价下优化平均请求时延,并将该问题转化为整数非线性规划问题,设计针对中小规模场景的IDM算法和针对大规模场景的LDM算法。实验结果表明:IDM算法的平均时延与参考最优解仅相差5.85%,对最优解具有较好的逼近效果;LDM算法在牺牲9.20%平均时延的情况下,相比于IDM算法运行时间缩短98.15%,大幅减少了运行开销。

分布式系统中的冗余任务分配研究

提出了分布式容错系统的任务分配算法 ,算法考虑了系统任务的周期性、冗余性、适应度、重要等级等特点 ,以处理机负载平衡为目标 ,通过三步静态分配实现了任务在处理机中的冗余分布 ,即使同一任务的活动任务、准活动任务和睡眠任务分布在不同处理机中 .对系统执行过程中的处理机故障 ,启动冗余任务动态唤醒算法 ,通过任务状态的转换实现系统重构 .冗余任务分配算法既能满足系统可靠性要求 。

一种基于任务级冗余的I/O接口容错方案

本文提出了一种基于任务级冗余的I/O接口容错方案。本方法利用操作系统中任务级冗余技术,在不干扰微控制器其他模块的情况下保护I/O接口。由于其在驱动程序层执行,因此对用户应用程序是透明的。本文对TMS570LS3137的I/O接口进行了故障源分析,运用本文提出的方法设计了I/O接口的容错方案,将该方法应用于搭载了SylixOS操作系统的微控制器中,通过模拟I/O接口故障注入实验对所提出的方案进行评估。实验结果表明,所提出的方案具有较高的检测率和较低的时空开销。

基于K8s的天基云平台可靠性方案设计

针对地面云平台移植到太空中会由于单粒子效应频繁导致其可靠性严重下降的问题,结合具体型号任务,针对K8s云平台研究基于三模冗余的任务容错方案。针对星载计算机功耗受限的问题,在综合考虑功耗和任务实时性的基础上,设计实现2种分别基于传统三模冗余和时间三模冗余的冗余方案;针对核心级别的故障恢复需求和单个卫星搭载节点较少的特点,通过修改K8s源码,实现核心分配功能。相关实验结果表明,该容错机制能有效容忍单粒子翻转导致的错误,支持核心级别的错误恢复和利用核级冗余支持任务容错,同时,具有较小的性能开销。

基于异构多核处理器的静态任务调度研究

针对现存任务调度算法优先级选取过于单一、冗余任务处理较晚的问题,提出一种基于加权优先级的任务调度算法——WPTS算法。该算法综合考虑任务3个属性的加权值以决定任务被处理的先后次序,从而克服了任务选取时的单一性问题。在将任务分配到处理器的过程中,保证任务优先调度到完成时间最早的处理器上。同时,引入冗余任务处理过程,及时消除冗余任务,达到对处理器空闲时间段进行有效回收、减少处理器调度长度的效果。性能对比实验表明,WPTS算法较CPFD算法、HCPFD算法和HDEFT算法能取得更好的性能。

一种全局较优的静态任务调度算法

针对现有任务调度算法优先级选取过于单一所产生局部较优调度结果的问题,从全局较优出发,提出一种先分层后分支决定优先级的静态任务调度算法—HGCOTS算法。该算法考虑了任务间较大的通信开销和冗余任务对异构CMP任务调度效率的影响,通过综合区间插入和任务复制技术最大限度地降低了任务间的通信开销,对冗余任务进行删除,明显提高了任务调度效率。使用随机生成图进行模拟实验,与其他算法相比,新算法具有更小的调度长度。

基于任务复制的网格任务调度算法

网格中资源之间存在着通信延迟,通过任务复制的冗余,可以减少任务之间的通信开销,缩短整个计算程序的计算时间。目前网格中的任务调度算法基本上是没有考虑任务复制的;而基于任务复制调度算法往往会产生过多的复制任务,增大系统开销,甚至有可能延迟计算时间。由于基于任务复制的任务调度是一个NP问题,因此本文提出了一种基于任务复制的网格资源调度算法,以减少调度长度为主要目标、减少任务复制量和资源占用量为次要目标。该算法在调度长度和任务复制数量以及占用资源数量方面都等于或优于其它算法。

基于EPICS的冗余方法在反应堆控制系统中的应用研究

在中科院钍基熔盐核能项目^([1])(Thorium Molten Salt Reactor system,TMSR)的反应堆控制系统样机开发中,使用了EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)^([2])作为仪器与控制平台软件。为了实现控制系统的IOC(Input/Output Controller)级冗余及服务器间的数据同步,使用了基于EPICS环境的RMT(Redundancy Monitor Task)冗余软件包^([3])及其数据同步组件CCE(Continuous Control Executive)。通过开发相关的IOC驱动程序,实现了对服务器的IOC冗余切换控制。论文讨论了RMT冗余功能在服务器中的实现方法及在功率控制系统中的冗余性能实验情况。

基于异构CMP的静态任务调度研究

现有任务调度算法在选取任务优先级参数时仅仅考虑单一属性,且没有及时处理冗余任务,针对这一问题,提出一种异构CMP中列表与复制优化任务调度算法-HLDOTS算法.该算法首先对任务图中某些特殊的任务进行优化;综合考虑任务的多个属性来为任务分配优先级,构造调度列表;在任务分配阶段,采用基于插入的策略和任务复制技术将当前任务分配到最早执行完成该任务的处理器上;并逐层对调度结果中产生的冗余任务进行处理,将任务分配与冗余任务处理交替进行,避免了冗余任务对处理器资源的浪费,提高了处理器的资源利用率和任务调度效率.采用随机生成图进行模拟实验,实验结果表明,HLDOTS算法较HEFT算法、CPOP算法和HCPFD算法取得了更好的调度性能.

无线传感器网络中基于节点对链路质量的任务分配

为了提高无线传感器网络中的资源使用效率,提出了一种新颖的算法,即基于节点之间的链路质量将任务分配给一对协同工作的传感器节点。具体来说,算法基于两个相邻节点之间的链接质量来获得这两个节点组成的节点对的能力等级,然后为每个节点对分配一个任务等级(如通过计算强度衡量)可以与此节点对的能力等级相匹配的任务,以便每个节点对可以协同高效地执行每个任务。考虑到一个节点可能会与多个节点组成不同节点对,而这些节点对被分配到的任务可能出现冗余(具有相同任务等级的任务),所以需要调整这些任务以避免执行冗余任务。仿真结果表明,该算法不仅可以提高任务分配效率,而且可以平衡网络能耗。

基于冗余任务的轮式机器人巡检方法

针对配电室电力设备智能化巡检工作中,存在巡检方式单一等问题,基于轮式巡检机器人结构及系统、路径优化和通信等关键技术,研究了一种基于冗余任务的轮式机器人巡检方法.针对目前配电室巡检环境和轮式巡检机器人结构及系统特性,建立配电室巡检过程模型.分析顺序巡检方法的速度、位姿和节点关系,建立机器人巡检过程的路程-时间模型和奖惩模型,根据能耗约束得到目标函数.最后,通过设计方法实验流程图,依次分析顺序巡检、任务巡检和冗余任务巡检的效益值.实验结果表明,冗余任务巡检方式在保证单位时间和单位行程能耗比率不变的前提下,降低了控制系统能耗,有效提高了人机交互的巡检效益,且更好地兼容远程监测人员经验与机器人巡检优势,为智能化巡检技术的研究和推广提供了思路和方法.

基于模糊推理水下作业系统运动控制研究

水下作业系统是运动学冗余系统,本文将模糊推理方法融入基于任务优先运动学控制算法,对系统载体与机械手进行协调运动分配,同时对系统多个任务进行优化。通过带有3自由度水下机械手的水下作业系统进行算例仿真研究,说明运动控制算法的有效性。