Análise de uma extensão do agendador a taxas monotônicas na presença de tarefas esporádicas ou incertas aplicada a um computador de controle de missão

• Main Author: Paulo Augusto Vieira
• Other Authors: Marcelo Lopes de Oliveira e Souza
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2009
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2009/01.20.17.45

Este trabalho analisa uma extensão do Agendador / Escalonador a Taxas Monotônicas (Rate Monotonic Scheduler-RMS) na presença de tarefa esporádica ou incerta e de seus efeitos sobre um Sistema de Controle em Tempo Real Rígido. Visto que os requisitos temporais dos Sistemas são mapeados em prazos limites de tarefas, é estudada a literatura computacional, espacial e aeronáutica afim, levantando-se as bases teóricas fundamentais pertinentes ao assunto em questão, a partir das quais se identificam os algoritmos de atendimento aperiódico: Serviço em Segundo Plano, Servidor de Varredura e Servidor Esporádico, aplicados no contexto de agendamento RMS, como sendo alguns dos métodos que permitem a garantia de atendimento dos prazos limites das tarefas periódicas. São analisados quais métodos e sob quais condições estes métodos fornecem garantias de atendimento aos prazos limites aperiódicos. Para isso, estes algoritmos são implementados, simulados e analisados mediante o uso do simulador HRTSim, uma ferramenta computacional desenvolvida com o propósito de simular o agendamento e a execução de tarefas periódicas e aperiódicas no âmbito de um Sistemas em Tempo Real Rígido. Um estudo de caso envolvendo o problema do agendamento de um conjunto de tarefas de um Computador de Missão (Mission Control Computer - MCC), integrante da aviônica de uma aeronave de combate típica, cujas especificações e resultado de agendamento são conhecidos, é utilizado tanto como referência para validação da ferramenta quanto fonte de resultados para a comparação quando sujeito aos diversos algoritmos de agendamento aperiódico abordados. Como resultados são levantados alguns dos cenários de aplicação de cada método em função da criticalidade dos prazos e dos tempos de resposta esperados das tarefas aperiódicas bem como da complexidade de implementação. É observado também que um melhor aproveitamento da capacidade de processamento da CPU pode ser obtido, mediante uso da atribuição de prioridades de acordo com a política RMS, porém, com teste de agendabilidade baseado nos tempos de resposta ao invés do teste RMS original baseado em utilização, quando do uso do algoritmo Servidor Esporádico para atendimento a tarefa esporádica. === This work proposes the analysis of an extended Rate Monotonic Scheduler - RMS with sporadic or uncertain task and its influence on a Hard Real Time Control System. Given that Systems time requirements are mapped into tasks deadlines, related computing and aerospace bibliography are reviewed, providing fundamental theoretical basis related to the subject, from which aperiodic servicing algorithms Background Servicing, Polling Server and Sporadic Server are identified as methods capable of guaranteeing periodic tasks deadlines when applied under RMS scheduling context. An analysis is undertaken to verify what methods and under which conditions these methods also provide aperiodic deadlines guarantees. To achieve this goal, the algorithms are implemented, simulated and analyzed by means of the HRTSim, a computer tool develop to simulate the scheduling and dispatching of periodic and aperiodic tasks under Hard Real Time constraints. A case study related to the tasks scheduling problem for a Mission Control Computer - MCC of a typical fighter aircraft avionics with known specifications and scheduling results, is used either as reference for the validation of the tool as source of data for comparison when submitted to the various aperiodic scheduling algorithms considered. As results, a number of application scenarios for the methods are found, as a function of deadlines criticality and expected response times of aperiodic tasks and the implementation complexity. Its observed that a better CPU processing capacity utilization is achieved while applying the RMS priority attribution scheme in conjunction with the response time based schedulability test, instead of the original RMS utilization based test, when using Sporadic Server algorithm for sporadic task servicing.