Dominance and Performance of Real-time Scheduling Algorithms on Multiprocessors

다중처리기 상의 실시간 스케줄링 알고리즘의 우월 관계 및 성능

  • 박민규 (서울대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 한상철 (서울대학교 전기 컴퓨터공학부) ;
  • 김희헌 (서울대학교 전기 컴퓨터공학부) ;
  • 조성제 (단국대학교 정보컴퓨터학부) ;
  • 조유근 (서울대학교 전기 컴퓨터공학부)
  • Published : 2005.08.01

Abstract

Multiprocessor architecture becomes increasingly common on real-time systems as computer hardware technology rapidly progresses and the workload of real-time systems increases. However, efficient solutions for many real-time multiprocessor scheduling problems are not known. Hence many researchers apply uniprocessor scheduling algorithms to multiprocessor scheduling or devise new algorithms based on these algorithms. Such algorithms are EDF (Earliest Deadline First), LLF (Least Laxity First), EDF-US[m/(2m-1)], and EDZL (Earliest Deadline Zero Laxity), and comparative studies on them are necessary. In this paper, we show the dominance relation of these algorithms with respect to schedulability, and we prove EDZL strictly dominates EDF. The simulation results show that EDZL has high processor utilization and it causes a small number of preemptions.

하드웨어 기술이 발전하고 실시간 시스템들의 작업 부하가 커지면서 다중처리기를 실시간 시스템에 사용하는 것이 요구되고 있지만, 단일처리기와는 달리 다중처리기 실시간 스케줄링 문제는 대부분 효율적인 해결 방안이 알려져 있지 않다. 따라서 단일처리기 스케줄링 알고리즘을 다중처리기에 그대로 적용하는 연구와 단일처리기 스케줄링 알고리즘을 변형한 다중처리기 스케줄링 알고리즘에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 대표적인 알고리즘으로는 EDF(Earliest Deadline First), LLF(Least Laxity First), EDF-US[m/(2m-1)], EDZL(Earliest Deadline Zero Laxity) 알고리즘 등이 있으며, 이들 간의 비교 연구가 필요하다. 본 논문에서는 스케줄 가능성 측면에서 이 알고리즘들 사이의 우월(dominance) 관계를 밝혔다. EDF, LLF, EDF-US[m/(2m-1)] 간에는 우월 관계가 없으나, EDZL은 EDF보다 우월함을 증명하였다. 또한 모의실험을 통하여 EDZL은 선점을 적게 유발하고 처리기 이용률이 높음을 보였다.

Keywords

References

  1. C. L. Liu and J. W. Layland, 'Scheduling Algorithm for Multiprogramming in Hard Real Time Environment,' Journal of ACM, Vol. 20, pp. 46-61, Jan., 1973 https://doi.org/10.1145/321738.321743
  2. Liu, J. W., Real-Time Systems, p.70, Prentice Hall,2000
  3. Dertouzos, M. L. and Mok, A. K., 'Multiprocessor On-line Scheduling of Hard Real-Time Tasks,' IEEE Trans. on Software Eng., Vol.15, No.12, pp. 1497-1506, 1989 https://doi.org/10.1109/32.58762
  4. Dhall, S. K. and Liu, C. L., 'On a Real-Time Scheduling Problem,' Operations Research. Vol.26, No.1, pp. 127-140, 1978 https://doi.org/10.1287/opre.26.1.127
  5. Leung, J.. 'A New Algorithm for Scheduling Periodic Real-Time Tasks,' Algorithmica, Vol.4, pp. 209-219, 1989 https://doi.org/10.1007/BF01553887
  6. Carpenter, J., Funk, S., Holman, P., Srinivasan, A., Anderson, J., and Baruah, S., 'A Categorization of Real-time Multiprocessor Scheduling Problems and Algorithms,' In Handbook of Scheduling: Algorithms, Models, and Performance Analysis, Joseph Y-T Leung (ed). Chapman Hall/ CRC Press. 2004
  7. Srinivasan, A and Baruah, S., 'Deadline-based seheduling of Periodic Task Systems on Multiprocessors,' Information Processing Letters, Vol.84, No.2, pp. 93-98, 2002 https://doi.org/10.1016/S0020-0190(02)00231-4
  8. Cho, S., Lee, S., Ahn, S., and Lin, K., 'Efficient Real-Time Scheduling Algorithms for Multiprocessor Systems,' IEICE Trans. Commun., Vol. E85-B, No.12, pp, 2859-2867, 2002
  9. Mok, A., 'Task Management Techniques for Enforcing ED Scheduling on a Periodic Task Set,' Proceedings of the 5th IEEE Workshop on Real-Time Software and Operating Systems, Washington, DC, pp. 42-46. May 1988
  10. Kalyanasundaram, B., Pruhs, K. P., and Torng, E., 'Errata: A New Algorithm for Scheduling Periodic, Real-Time Tasks,' Algorithmica, Vo1.28, pp. 269-270, 2000 https://doi.org/10.1007/s004530010048