支持缓存划分的全局EDF实时系统调度策略

林宇晗, 严 健, 王侃侃, 邓庆绪

(东北大学 计算机科学与工程学院, 辽宁 沈阳 110819)

近年来,现代多核处理器技术日趋成熟,其在实时嵌入式系统领域的应用也逐渐普及.为了提高系统平均性能,大部分多核处理器都支持共享缓存(Cache)技术.然而由于多核处理器对共享缓存的争用,在各个核上并行执行的实时任务可能会显著延迟[1].特别是在缓存资源紧张的嵌入式系统中,缓存争用导致的延迟发生的时刻,次数和持续时间都是不确定的,因此严重影响了实时系统的时间可预测性.传统上,为了保证调度的时间正确性,系统设计人员通常假设所有实时任务都受到最大的争用延迟作为最差执行时间(WCET)的一部分从而为任务预留足够的系统资源.但是这种基于悲观假设的方法不仅造成极大的系统资源浪费,而且抵消甚至降低了共享缓存对系统性能的提升.

解决多核处理器间缓存干扰的一种有效方法是缓存划分(cache partition)技术[2],通过页着色(page coloring)[3]或通路划分(way partitioning)[4]的方法将缓存划分成多个缓存分区,并将任务映射到这些分区上执行,比如ARM的LbM技术[5-6],Intel的CAT技术[1，7]等.这样并行执行的任务总是可使用不同的分区,实现了对共享缓存的隔离.由于并行执行的任务无法访问别的任务的缓存分区,因此避免了并发的缓存访问造成的缓存干扰,从而降低了处理器核之间的互相干扰导致的额外开销并减少了任务的最坏响应时间[2].然而在实时系统中,这种技术需要……