(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211006071.3 (22)申请日 2022.08.22 (71)申请人 麒麟软件有限公司 地址 300450 天津市滨 海新区塘沽海 洋科 技园信安创业广场3号楼6 -8层 (72)发明人 李明强　谭一鸣　陈松　林晓颖　 (74)专利代理 机构 北京汇智英财专利代理有限 公司 11301 专利代理师 杨瑞华 (51)Int.Cl. G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 一种针对SMP系统的实时任务调度优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种针对SMP系统的实时任务 调度优化方法， 具体包括以下步骤： Linux内核启 动； 调度器初始化时， 对SMP系统中的CPU核进行 分组； 对默认的period和ru ntime的值进行修改； 初始化定时器rt_period_timer； 当CPU核上有实 时任务开始运行时， 记录当前CPU核的实时任务 运行时间， 同时调度器获取当前CPU核的period 值并设为当前CPU核的定时器超时时间后， 启动 定时器； 每个调度节点， 计算CP U核上实时任务的 运行时间， 若超过当前CPU核的runtime， 则中止 实时任务运行， 运行普通任务。 本发明增加了任 务调度和CPU资源利用的合理性。 权利要求书1页 说明书8页 附图3页 CN 115437784 A 2022.12.06 CN 115437784 A 1.一种针对SMP系统的实时任务调度优化方法， 其特 征在于， 具体包括以下步骤： S1、 Linux内核启动进行调度器初始化时， 对SMP系统中的CPU核进行分组： 其中， 每组 CPU核称为CPU组； S2、 分别为各CPU组设置不同的peri od和runtime的值； S3、 初始化定时器rt_period_timer： rt_period_timer及超时处理方法的设置为RT   Throttling机制下的相关 设置； S4、 当某个CPU核上有实时任务开始运行时， 开始记录当前CPU核的实时任务运行 时间， 同时调度器获取当前CPU核的perio d值， 将当前CPU核的perio d值设为当前CPU核的定 时器 超时时间后， 启动该定时器。 S5、 每个调度节点， 计算CPU核上实时任务的运行时间， 并且与当前CPU核对应的 runtime值比较， 如果运行时间超过当前CPU核的runtime， 则中止当前CPU核的实时任务运 行， 转而运行普通任务。 2.根据权利要求1所述的针对SMP系统的实时任务调度优化方法， 其特征在于， 还包括 步骤S6， 步骤S6的具体内容 为： 中止当前CPU核的实时任务运行而运行普通任务后， 时间到达period后， 当前CPU核上 的定时器rt_perio d_timer到 时， 其超时处理函数中进行判断和设置， 操作当前CPU核放弃 正在进行的普通任务调度， 返回步骤S5， 继续 开始调度实时任务。 3.根据权利要求1所述的针对SMP系统的实时任务调度优化方法， 其特征在于， 在步骤 S2中： Linux内核中增加新内核参数， 通过所述新内核参数指定需修改的具体的CPU组或单 个CPU核， Linux内核启动后， 再通过kernel.sched_rt_period_us、 kernel.sched_rt_ runtime_us 分别修改指定的CPU组或CPU 核的peri od值、 runtime值。 4.根据权利要求1所述的针对SMP系统的实时任务调度优化方法， 其特征在于， 步骤S1 中的调度器初始化时， 对SMP系统中的CPU 核进行分组的具体过程 为： S11、 获取SMP系统的CPU 核的数量 nr_cpu_ids， 并判断是否超过最大组数32； S12、 如果 不大于32， 则将CPU 核分为nr_cpu_ids组； 否则将CPU核心数分为32个组， 每个CPU组最多包含CPU核的个数为： nr_cpu_ids/32的 值与1的和， 记录 CPU组中的CPU成员为CPUn,其中n ＝0,1,2, …,nr_cpu_ids ‑1； S13、 初始化一个结构体数组， 用来表示分组， 结构体数组中包含： cpu核的个数、 cpu   id、 runtime和peri od。 5.根据权利要求3所述的针对SMP系统的实时任务调度优化方法， 其特征在于， 所述新 内核参数包括kernel.sched_rt_cpu_zone、 kernel.sched_rt_cpu_core： 通过 kernel.sched_rt_cpu_zone指定需修改的具体的CPU组； 通过kernel.sched_rt_cpu_core 指定需修改的单个CPU 核。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115437784 A 2一种针对SMP系统的实时任务调度优化方 法 技术领域 [0001]本发明涉及多处理器 的实时任务调度技术， 尤指一种针对SMP系统的实时任务调 度优化方法。 背景技术 [0002]Linux内核任务调度机制中， 关于实时任务的调度有以下 特性： [0003]首先， Linux内核任务调度中， 实时任务 的调度顺序要优于普通任务， 在普通任务 运行过程中， 一旦有实时任务被唤醒加入就绪队列， 便会发生抢占现象， 调 度器会中 断当前 普通任务的运行， 转而 进行实时任务的调度。 [0004]另外， 目前的实时任务调度通常采用两种调度策略： SCHED _FIFO和SCHED_RR， 这两 种调度策略都基于实时任务的优先级， 优先级高的实时任务优先得到调度， 采用SCHED_ FIFO调度策略时， 同一优 先级的实时任务采用先进 先出的办法， 先就绪的任务先被调度； 采 用SCHED_RR调度策略时， 同一优先级的实时任务采用时间片轮转的方法依次得到调度。 [0005]由于Linux实时任务的调度顺序 优于普通任务， 因此在某个CPU核的任务就绪队列 中如果同时存在实时任务和普通任务， 不管采用上述哪种 策略， 实时任务必然会首先得到 调度， 并且会一直占用CPU资源运行， 如果实时任务运行时间过长， 便会导致普通任务长时 间无法得到调度， 情况严重时甚至会导 致整个系统出现无响应等问题。 [0006]目前， 为了避免上述实时任务一直占用CPU， 导致普通任务长时间无法得到调度的 现象， Linux内核也引入了RT  Throttling机制。 RT  Throttling的思想是： 控制CPU在一定时 间周期(perio d)内， 分配给实时任务固定的运行时间(runtime)， 且该运行时间runtime小 于时间周期period， 从而保证CPU在该时间周期(period)内留出一定的时间用于调度普通 任务， 从而避免实时任务一直占用CPU运行的情况出现。 现有RT  Throttling中， Linux 内核 提供了两个 内核参数， 供用户灵活修改period和runtime： kernel.sche d_rt_period_us— 表示RT Throttling机制的CPU运行周期时间(period)， 默认值为1000000us， 即1s； kernel.sche d_rt_runtime_us—表示在CPU运行周期时间(period)内， 可用于运行实时任 务的最大时间(runtime)， 默认值为9500000us， 即0.95s。 也就是说， 在系统默认情况下， 通 过Rt Throttling机制， 在一个1秒的运行周期内， 可留出0.05s用于运行普通任务， 从而避 免出现普通任务无法得到调度的情况。 [0007]但是现有RT  Throttling机制中， 每个CPU核 上的period和runtime都是一致的， 不 会对SMP系统中的多个CPU核进行区分。 由于在SMP系统里， 一个计算机上并不只有一颗CPU， 而是汇集了一组CPU核， 所有CPU核之间共享内存子系统以及总线结构。 因而， RT   Throttling在SMP系统里的实现， 并不区分CPU核， 而是统一为所有CPU核设置了相同的 period和ru ntime值， 即每个CP U核上的period和runtime都是一样的， 这样设置不但缺少灵 活性， 而且在极端情况下存在一些隐患。 例如， 在某个时间段内， 系统中存在大量 实时任务， 每个CPU核的就绪队列中都有一些实时任务和普通任务等待调度， 不同的任务对调度时间 要求各不相同， 必然会出现某些CPU核调度队列中实时任务要求更多的调度时间， 而另外说　明　书 1/8 页 3 CN 115437784 A 3