Contribution à l'analyse d'ordonnançabilité des applications temps-réel multiprocesseurs
Résumé
A real-time system is one whose logical correctness is based both on the correctness of the outputs and on their timeliness. It must satisfy explicit (bounded) response-time constraints or risks severe consequences, including system failure. Consequently, a key requirement for real-time systems is the end-to-end delay in task execution, a critical issue is the design and analysis of these time critical systems. Now, systems are increasingly complex, using several processors to process a large num- ber of tasks. Furthermore, the environment in which these systems are used is complex and evolving. For these reasons, we focus on the schedulabilty analysis of real-time ap- plications on multiprocessor platforms and on the scalability of these applications. In this regard we propose a new approach for fault-tolerant scheduling on multiprocessors with global preemptive EDF and Pfair policy. Our approach guarantees the comple- tion of a scheduled task before its deadline in the presence of a processor failure. It requires more results on schedulability theory on multiprocessors when complex tasks systems are considered. First, we address the cyclicity problem for global multiproces- sor scheduling. We propose a large class of scheduling strategies, the monotonous class and show how to characterize the beginning of the steady state. Then we show that most of the classical algorithms belong to this class. Then, we extend the notion of Pfairness to the context of asynchronous tasks with contrained deadlines. We investigate feasibil- ity conditions and we propose a rather efficient one. Finally, we consider the problem of aperiodic tasks with contrained deadline adjunction. We propose an acceptance pro- tocol, which relies on a fair distribution of the idle time units. The accepted aperiodic tasks are then scheduled in background. Next, we consider interacting periodic tasks. We still try to distribute the idle time units fairly. For that aim, we consider a model- driven approach, based on the modelling of the application by a Petri net and we propose extraction rules which can accommodate our acceptance protocol.
Les applications temps réel, le plus souvent dédiées au contrôle de procédé, sont soumises à des contraintes temporelles strictes, destinées à garantir la sécurité et la cohérence du procédé contrôlé. Les applications temps réel étant des applications multi tâches, elles doivent être ordonnancées, le critère sine qua non de qualité de la stratégie d'ordonnancement étant la garantie du respect des contraintes temporelles. Ces applications sont de plus en plus souvent déployées sur des architectures multiprocesseurs. Le problème de l'ordonnancement doit donc être posé dans ce contexte, où de nombreux problèmes doivent encore être abordés. Notons tout d'abord que dans le cas multiprocesseur, il n'existe pas d'ordonnancement en ligne optimal dans le cas général, le problème de l'ordonnancement est NP-complet, et des anomalies d'ordonnancement apparaissent même lorsque l'on ne considère que des tâches indépendantes (une durée d'exécution plus courte que prévue peut provoquer une faute temporelle). Nous avons envisagé de prendre en compte la possibilité que des pannes matérielles surviennent. Nous avons étudié les mécanismes de reprise après la panne d'un processeur, dans le cas où l'application est ordonnancée par EDF, puis par un algorithme P-équitable. Ces mécanismes nécessitent de disposer d'un certain nombre de résultats généraux. Tout d'abord, nous avons étendu la définition de la P-équité à un contexte plus large que celui de la littérature, à savoir aux tâches à départs différés et à échéances contraintes, puis nous avons établi une condition suffisante d'ordonnançabilité dans ce contexte, dont nous avons étudié les performances à l'aide de simulations. Enfin, nous avons proposé un protocole efficace de gestion des flux apériodiques qui s'appuie sur une distribution P-équitable des temps creux. Cette répartition peut être obtenue soit en ordonnançant les tâches périodiques par une stratégie P-équitable quand le contexte le permet, soit via une analyse hors-ligne à base de réseaux de Petri. Nous avons proposé une technique d'extraction qui permet de forcer la répartition équitable des temps creux.
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