[논문 리뷰] Mode Change Protocol for Multi-Mode Real-Time Systems upon Identical Multiprocessors

Vincent Nélis, Joël Goossens|ArXiv.org|2008. 09. 30.

Real-Time Systems Scheduling참고 문헌 6인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 동일한 다중프로세서 환경에서 다중모드 실시간 시스템을 위한 동기적이고 비주기적인 모드 전환 프로토콜을 제안한다. 이는 단일프로세서 환경에서의 최소 단일 오프셋 프로토콜을 확장한 것으로, 모든 이전 모드 작업이 새로운 모드 작업이 활성화되기 이전에 완료되도록 보장한다. 이는 나머지 작업의 제작시간 상한선을 바탕으로 한 스케줄 가능성 조건을 통해 전환 중에도 마감 시간 준수를 보장한다.

ABSTRACT

In this paper, we propose a synchronous protocol without periodicity for scheduling multi-mode real-time systems upon identical multiprocessor platforms. Our proposal can be considered to be a multiprocessor extension of the uniprocessor protocol called "Minimal Single Offset protocol".

연구 동기 및 목표

• 동일한 다중프로세서 환경에서 이전 모드와 신규 모드 작업이 일시적으로 공존할 수 있는 다중모드 실시간 시스템에서 모드 전환 스케줄링 문제를 해결한다.
• 중복된 작업 실행으로 인한 오버로드를 방지함으로써 모드 전환 중 시스템의 스케줄 가능성 보장을 목표로 한다.
• 주기성 제약 없이 단일프로세서 최소 단일 오프셋 프로토콜을 다중프로세서 환경으로 확장한다.
• 전환 중 남은 작업의 최악의 경우 제작시간에 기반한 공식적인 스케줄 가능성 조건을 제공한다.
• 향후 비동기 프로토콜 및 잔여 작업에 대한 최적화된 우선순위 할당 전략에 대한 연구의 기초를 마련한다.

제안 방법

• 모드, 비주기적 작업, 그리고 모든 모드에서 공유되는 모드 독립적 작업을 포함한 다중모드 실시간 시스템을 정의한다.
• 모든 이전 모드 작업이 마지막 인스턴스를 완료한 후에야 신규 모드 작업이 활성화되는 동기적 프로토콜을 도입한다.
• 전이 단계를 임계구역으로 모델링하여, 이전 모드 작업의 잔여 작업(rem-jobs)을 m대의 동일한 프로세서에서 전역적으로 스케줄링한다.
• 잔여 작업을 예측 가능하고 마감 시간 준수 보장을 위해 전역적이고 보수적인 고정 우선순위 스케줄러를 사용한다.
• 레마 1을 활용하여 잔여 작업의 제작시간 상한선을 유도하며, 다음 식으로 표현된다: $\operatorname{upms}(J,m) = \begin{cases} p_{\max} & \text{if } m \geq n \\ \frac{1}{m}\sum p_i + (1 - \frac{1}{m})p_{\max} & \text{otherwise} \end{cases}$
• 잔여 작업의 제작시간이 어떤 신규 모드 작업의 최소 활성화 마감 시간을 초과하지 않아야 한다는 스케줄 가능성 조건을 수립한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 동일한 다중프로세서 환경에서 전환 중 마감 시간 준수를 보장하는 동기적 모드 전환 프로토콜을 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ2 모드 전환 중 잔여 작업의 최악의 경우 제작시간은 무엇이며, 다중프로세서 환경에서 이를 어떻게 상한선으로 제한할 수 있는가?
• RQ3 제안된 프로토콜을 비동기적 작업 활성화를 처리할 수 있도록 확장할 수 있으며, 스케줄 가능성에 영향을 주지 않을까?
• RQ4 모드 전환 중 모든 마감 시간을 충족하면서 잔여 작업의 제작시간을 최소화하는 우선순위 할당 전략은 무엇인가?
• RQ5 다중프로세서 환경에서의 스케줄링 이면 현상이 모드 전환 프로토콜의 설계 및 정당성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 제안된 프로토콜은 모든 이전 모드의 잔여 작업이 신규 모드 작업이 활성화되기 이전에 완료되도록 보장하여 일시적 오버로드를 방지한다.
• 잔여 작업의 제작시간 상한선이 유도되었으며, 이는 프로세서 수, 총 처리 시간, 최대 작업 실행 시간에 따라 달라진다.
• 스케줄 가능성 조건이 공식적으로 수립되었으며, 잔여 작업의 제작시간이 어떤 신규 모드 작업의 최소 활성화 마감 시간 이하여야 한다는 조건을 포함한다.
• 결론 1은 추가로 작업을 집합에 포함할수록 최악의 경우 제작시간이 증가함을 보여주며, 이는 모든 잔여 작업이 동시에 방출될 때 최악의 경우가 발생함을 확인한다.
• 결론 2는 어떤 작업의 실행 시간을 늘릴 경우 최악의 경우 제작시간이 증가함을 확인하며, 분석 시 최악의 실행 시간을 사용해야 한다는 점을 강화한다.
• 이 프로토콜은 이전 모드 스케줄러가 예측 가능하다는 가정 하에 유효하며, 이는 전이 단계 동안 모든 마감 시간이 충족됨을 보장한다.