CN100462923C

CN100462923C - 任务管理系统

Info

Publication number: CN100462923C
Application number: CNB2004800340667A
Authority: CN
Inventors: 阿部睦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2024-10-22
Also published as: CN1882914A; EP1685485A1; WO2005050446A1; US20060277547A1; JP2005149312A

Abstract

判定单元，对于获得对指定资源的访问的注册对象任务，判定是否即使当注册所述注册对象任务时所述任务的执行起始时刻被延迟，该任务的执行也能够在其截止期限时间经过之前被完成。注册单元将所述判定为在所述截止期限时间经过之前完成其执行的注册对象任务注册为执行对象任务。控制单元，当切换所述任务时，在被注册为执行对象任务的任务中，暂停对于随后试图访问指定资源的任务的资源分配，直到完成对已经更早访问所述指定资源的任务的资源分配。

Description

任务管理系统

技术领域

本发明涉及一种用于防止由于对资源的访问之间的冲突引起的不便的技术，所述资源在可执行的任务之间需要排他的控制，诸如各种输入/输出处理。

背景技术

迄今为止已知一种这样的技术(参考，例如，专利文献1)，其用于以依照任务的优先级等切换任务的方式来执行所述任务。

(专利文献1)日本专利申请公开公告2001-236236。

如果发生访问在可执行的任务之间需要诸如各种输入/输出处理的排他控制的资源之间的冲突，然而，如同现有技术所做的，当简单地切换所述任务时，因为所述冲突的发生，不能执行正确的处理。进一步地，当为了避免这种情形而对发生访问冲突的资源简单地进行排他控制时，会发生意外的时间延迟，并且也可能存在这样的可能性，即不能遵守设置的截止期限。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种这样的技术，其用于确保已经更早进行访问的任务的资源分配并且还确保每一个任务的资源分配的截止期限，即使在这种情况下，即发生访问在可执行的任务之间需要诸如各种输入/输出处理的排他控制的资源之间的冲突。

本发明被设计用于解决上述问题，是一种任务管理系统，其包括判定单元，对于获得对指定资源的访问的注册对象任务，判定是否即使当注册所述注册对象任务时所述任务的执行起始时刻(execution start timing)被延迟，该任务的执行也能够在其截止期限时间(deadline time)经过之前被完成；注册单元，用于将所述判定为在所述截止期限时间经过之前完成其执行的注册对象任务注册为执行对象任务；以及控制单元，用于当切换所述任务时，在被注册为执行对象任务的任务中，暂停对于随后试图访问指定资源的任务的资源分配，直到完成对已经更早访问所述指定资源的任务的资源分配。

根据本发明，对于访问指定资源(例如，在可执行的任务之间需要诸如各种输入/输出处理的排他控制的资源)的注册对象任务，判定是否即使当注册所述注册对象任务时所述任务的执行起始时刻被延迟，该任务的执行也能够在其截止时间经过之前被完成。被判定为可以在所述截止期限时间经过之前完成其执行的注册对象任务被注册为执行对象任务。然后，当切换所述任务时，在被注册执行对象任务的任务中，暂停对于随后试图访问指定资源的任务的资源分配，直到完成对已经更早访问指定资源的任务的资源分配。于是，即使在对指定资源的访问之间发生冲突，能够确保已经更早进行访问的任务的资源分配，并且还能够确保对每一个任务的资源分配的截止期限。

进一步地，本发明还可以被说明如下。

一种任务管理系统，包括:判定单元，对于获得对指定资源的访问的注册对象任务，判定是否即使当注册所述注册对象任务时所述任务的执行起始时刻被延迟，该任务的执行也能够在其截止期限时间经过之前被完成；注册单元，用于将所述判定为在所述截止期限时间经过之前完成其执行的注册对象任务注册为执行对象任务；执行单元，用于在被注册为执行对象任务的任务中，优先地执行具有更短的截止期限时间的任务；以及控制单元，用于当切换所述任务时，在被注册为执行对象任务的任务中，暂停对于随后试图访问指定资源的任务的资源分配，直到完成对已经更早访问所述指定资源的任务的资源分配。

更进一步地，可以通过方法发明的方式对本发明说明如下。

一种任务管理方法，包括:这样的步骤，对于获得对指定资源的访问的注册对象任务，判定是否即使当注册所述注册对象任务时所述任务的执行起始时刻被延迟，该任务的执行也能够在其截止期限时间经过之前被完成；这样的步骤，将所述判定为在所述截止期限时间经过之前完成其执行的注册对象任务注册为执行对象任务；以及这样的步骤，当切换所述任务时，在被注册为执行对象任务的任务中，暂停对于随后试图访问指定资源的任务的资源分配，直到完成对已经更早访问所述指定资源的任务的资源分配。

一种任务管理方法包括:这样的步骤，对于获得对指定资源的访问的注册对象任务，判定是否即使当注册所述注册对象任务时所述任务的执行起始时刻被延迟，该任务的执行也能够在其截止期限时间经过之前被完成；这样的步骤，将所述判定为在所述截止期限时间经过之前完成其执行的注册对象任务注册为执行对象任务；这样的步骤，在被注册为执行对象任务的任务中，优先地执行具有更短的截止期限时间的任务；以及这样的步骤，当切换所述任务时，在被注册为执行对象任务的任务中，暂停对于随后试图访问指定资源的任务的资源分配，直到完成对已经更早访问所述指定资源的任务的资源分配。

再进一步地，可以通过程序发明的方式对本发明说明如下。

一种程序，用于使得计算机执行:这样的步骤，对于获得对指定资源的访问的注册对象任务，判定是否即使当注册所述注册对象任务时所述任务的执行起始时刻被延迟，该任务的执行也能够在其截止期限时间经过之前被完成；这样的步骤，将所述判定为在所述截止期限时间经过之前完成其执行的注册对象任务注册为执行对象任务；这样的步骤，在被注册为执行对象任务的任务中，优先地执行具有更短的截止期限时间的任务；以及这样的步骤，当切换所述任务时，在被注册为执行对象任务的任务中，暂停对于随后试图访问指定资源的任务的资源分配，直到完成对已经更早访问所述指定资源的任务的资源分配。

此外，本发明还可以被描述为存储有上述程序的计算机可读存储介质。

附图说明

图1是本发明一个实施例的任务管理系统的系统架构的概要的说明图；

图2是在所述任务管理系统中注册任务时的操作的说明性流程图；

图3是说明图，示出了关于任务可注册性的判定的概念；

图4是说明图，示出了关于所述任务可注册性的所述判定的概念；

图5是在所述任务管理系统中切换任务时的操作的说明性流程图。

具体实施方式

在下文中将参照附图通过本发明的一个实施例来描述任务管理系统。图1是在本实施例中的任务管理系统的系统架构的概要的说明图。

(系统环境)

通过诸如PDA(个人数字助理)、个人计算机等的一般类型的信息处理设备来实现在本实施例中的任务管理系统。如图1所示，信息处理设备100包括CPU110，诸如硬盘装置等的存储装置120，指定资源130，存储器140等等。信息处理设备100可以进一步包括用于输入各条信息和指令的输入装置(例如，按键)，用于显示处理结果等的图像显示装置(例如，液晶显示器)，声音输出装置(例如，扬声器)，等等(这些装置未示出)。

(任务和操作系统)

任务141，其通常被称作进程或线程，是程序的执行单元的总称。可以在任务注册时产生任务141，并且也可以如同本申请人在前述申请中所做的，预先产生(被汇集)任务141。任务141是，例如，QoS(服务质量)任务，其被定义为能够控制所需资源量的可变任务。

操作系统(OS)142是，例如，实时OS，其具有通过DM(截止期限单调(Deadline Monotonic))方法对各任务141进行调度的功能(作为调度程序)。在各调度时刻，在可执行的任务141(相当于根据本发明的执行对象任务)中，呈现最短截止期限时间的任务141被设为活动任务。基于任务信息表143对任务141的每一个进行管理。任务信息表143是用于管理多条关于单个任务的信息的表。任务信息表143被注册有多条关于任务141的信息，诸如任务标识符143a、起动时间(start timing)143b、执行分配时间143c、截止期限时间143d以及资源标识符143e。

任务标识符143a用于标识每个任务141。起动时间143b是自从每个任务141的执行起始时刻直到下一个执行起始时刻的时段(周期(period))。当执行某个任务141时，在这个周期内不会发生重新执行该任务141。执行分配时间143c被定义为分配给任务141的每一个的资源量(在此是CPU110的一段使用时间)。应当注意的是，不必在一段分配时间始终连续地分配所述资源给已经一度分配了所述资源的任务141。可以任意次分别实现时间分配。进一步地，如果被比某个任务141具有更高优先级的不同的任务141抢先(preempt)，中断该任务141的处理。

如果在某段时间内经过了所述分配时间，则对所述系统没有影响。这段时间就是截止期限时间143d。在本实施例中，相比呈现长截止期限时间143d的任务141，给予呈现短截止期限时间143d的任务141更高的优先级。具有短截止期限时间143d的任务141(即，被给定高优先级的任务141)被设为活动任务。资源标识符143e用于标识由任务141的每一个所用并且需要排他控制的资源(相当于根据本发明的指定资源)。可以举例说明这类资源，例如打印机、显示器等等。那些资源可以被嵌入信息处理设备100中或者外部提供。注意到可以为每个任务141分配一个单独的资源标识符143e或者也可以分配多个资源标识符143e。

诸如API(应用程序接口)等的用于提供上述调度功能以及随后将要描述的其他各种功能的预定程序，被前述信息处理100设备读取，并且被安装到所述操作系统中，从而实现这些功能。注意到操作系统142与所述预定程序等等，被预装入存储装置120等，并且随着需要增加被适当地读入存储器140并被执行(参见图1)。

(任务注册时的操作)

接下来，将参照附图说明具有上述架构的任务管理系统的操作。首先，将描述注册所述任务时的处理。图2是注册所述任务时的处理的说明性流程图。

操作系统142等，被信息处理设备100读取并执行，从而实现下面的处理。当从操作系统142、预定应用程序等等给出新的任务注册请求时(S100)，判定被请求注册的任务141(其相当于根据本发明的注册对象任务并且因此在下文中也将被称为注册对象任务)是否利用排他资源130(相当于根据本发明的指定资源)(S101)。例如，将与该注册对象任务141相关的资源标识符143e与指定标识符(诸如未示出的打印机、显示器等的标识符)进行比对。结果，如果互相符合，则判定该注册对象任务141利用排他资源130(S101:是)。注意到相反如果判定注册对象任务141未利用排他资源130(S101:否)，该注册对象任务141被注册为新任务(S104)。在这种情况下，未作出后面将说明的关于任务注册的可能性的判定(S102和S103)。其原因在于，甚至当注册所述注册对象任务141时，也没有发生访问排他资源130的冲突。

而另一方面，判定注册对象任务141利用了排他资源130(S101:是)，作出关于任务注册的可能性的判定(S102和S103)。这是由于要确保所述注册对象任务141的截止期限时间143d。也就是说，当注册这个任务141时，发生访问排他资源130的冲突，而且，由于可能存在不能遵守截止期限时间143d的可能性，意图作出这样的判定，即判定是否即使在注册所述获得对排他资源130的访问的注册对象任务141时该任务141的执行起始时刻被(预先)延迟，该任务的执行也能在截止期限时间143d经过之前被完成(其相当于根据本发明的判定单元)。当判定所述执行不能在截止期限时间143d经过之前被完成时(S103:否)，不对所述注册对象任务141进行注册，并且给出注册不允许的通知(S105)。

而另一方面，当判定所述执行在截止期限时间143d经过之前可以被完成时(S103:是)，将所述注册对象任务141注册为执行对象任务(其相当于根据本发明的注册单元)。任务信息表143中注册有，例如，所述注册对象任务141的任务标识符143a、由注册对象任务141所用的资源的资源标识符143e等。

(关于任务注册的可能性的判定的概念)

如上所述，任务注册的可能性的判定是用于确保截止期限时间143d的处理。具体而言，判定是否即使当注册所述具有对排他资源130的访问的注册对象任务141时该任务的执行起始时刻被延迟，该注册对象任务141的执行也可以在截止期限时间143d经过之前被完成。

下面将参照图3和4阐明所述判定的概念。图3和4举例说明了两个任务，即，通过操作系统142执行的任务A和任务B。任务A和任务B利用了处于排他关系中的资源(例如，同一资源)。进一步地，任务A的截止期限时间短于任务B的截止期限时间。也就是说，任务A被给予比任务B更高的优先级。

图3示出了这样的状态，在其中任务A变成更早可执行(或任务A和任务B二者变成同时可执行)。在这种情况下，任务B保持等待直到任务A的分配时间143结束。这可以归因于任务A被给予了比任务B更高的优先级。常规的调度可以响应于这种情况工作。

图4示出了这样的状态，在其中任务B变成更早可执行。在这种情况下，任务A保持等待直到任务B的分配时间143c结束。也就是说，关于访问排他资源130的任务A和B，即使当切换任务时发生访问冲突，延迟对试图稍后访问的任务A的分配，直到已经更早进行访问的任务B的资源分配被完成。然而，如果简单地延迟，则存在这样的可能性，即不能确保用于所述任务的每一个的资源分配的截止期限时间。在这样的情况下，即使以确保已经更早进行访问的任务B的资源分配的方式来延迟试图稍后进行访问的任务A的分配(例如，执行分配时间143c)，有必要确保对所述任务的每一个的资源分配的截止期限时间143d。因此，作出关于任务注册的可能性的判定(其被可选地称为限制检查或保留判定)(S102和S103)。也就是说，判定两个任务的资源分配是否都符合所述任务的各截止期限时间143d。具体地，判定是否即使当注册所述访问排他资源130的注册对象任务时所述任务的执行起始时刻被延迟，该注册对象任务的执行也可以在截止期限时间143d经过之前被完成。作为该判定的结果，其执行被判定为在其截止期限时间143d经过之前是可实行的(截止期限保证)的注册对象任务，被注册为执行对象任务(新任务)。

因而，在注册所述任务之前，(预先)作出关于所述任务注册的可能性的判定，并且因此，即使发生访问冲突，也可以确保所述任务的资源分配的各截止期限时间143d。

(判定任务注册可能性的细节)

接下来，将返回参照图2详细描述关于任务注册可能性的判定。

当判定注册对象任务141利用排他资源130时(S101:是)，提取使用了与该排他资源130相同的资源的任务(S102)。例如，利用资源标识符143e充当关键字，从任务信息表143中，提取上述资源标识符143e与之相关的任务141，所述资源标识符143e与和所述注册对象任务141的任务标识符143a相关的资源标识符143e相一致。接下来，判定这样提取的任务141是否获得所有条件式的支持(S103)。如上所述这就是用于判定所述任务注册的可能性的处理。下面将要说明条件式的具体例子。

首先，通过第一例子考虑存在从最高开始以优先级排序的任务A、B、C、D和E并且任务C和任务D处于排他关系中的情况。在这种情况下，判定是否符合下面的两个条件。如果符合这些条件，所述注册对象任务(例如，任务C)被判定为可注册(它的任务注册是可能的)(S103:是)。

(条件1)从通过常规DM方法的判定，任务A、B、C、D和E将是可调度的。

(条件2)D(c)≥E(c)+(E(d)-1 Tick时间)

注意到T(i)表示第(i)个任务的周期，D(i)表示第(i)个任务的截止期限时间，C(i)标志第(i)个任务的分配时间，E(i)指示第(i)个任务的所需时间，N表明获得所需时间的任务的任务号，以及

表示A的运算结果的上舍入。进一步地，给出等式如下:

。

下面将参照图4简要地说明条件2的重要性。在图4中，任务A保持最长等待的情况是，在开始对任务B进行分配之后的下一次调度的时刻(当调度程序工作时)，任务A变成可执行。进行调度的时间间隔是诸如“1Tick”的固定间隔，并且因此在条件2中给出这个值(1Tick)。

更具体地，基于DM(截止时限单调)方法的可注册性判定的前提是由具有更短截止期限的任务进行抢先。然而，如果假定排他关系的任务的执行在进行中，访问受限的任务不能抢先，即使其具有更短的截止期限。也就是说，甚至当访问受限任务到达执行起始点时，该访问受限任务可能保持等待一段时间，该时段等于[具有更长截止期限并且假定排他关系的任务的执行结束减去(-)1 Tick]。进一步地，这时，也有必要考虑假定排他关系并且具有短截止期限的任务的执行时间。

于是，如果总的时间，即[假定一个排他关系并且呈现低优先级的任务的执行时间减去(-)1]+[假定所有排他关系并且呈现高优先级的任务的执行时间]+[自任务(self-task)的执行时间]，在所述自任务的截止期限之内，它被认为是可调度的。注意到每个任务可能被假定没有排他关系并具有更短截止期限的任务抢先，因此所述任务的执行时间必须将此考虑进去这类时间在此被定义为任务的所需时间。应当注意的是，任务的所需时间(E(n))得自前述公式。

接下来，通过第二例子考虑，存在从最高开始以优先级排序的任务A、B、C、D、E与F，以及排他关系存在于任务A与C之间以及任务B、D与E之间的情况。在这种情况下，判定是否符合下面的五个条件。如果符合这些条件，所述注册对象任务(例如，任务E)被判定为可注册(S103:是)。

(条件1)从通过常规DM方法的判定，任务A、B、C、D、E和F将是可调度的。

(条件2)D(a)≥E(a)+(E(c)-1Tick时间)

(条件3)D(b)≥E(b)+(E(d)-1Tick时间)

(条件4)D(b)≥E(b)+(E(e)-1Tick时间)

(条件5)D(d)≥E(d)+(E(b)+E(e)-1Tick时间)

注意到给出等式如下:

。

判定在S102中提取的任务141是否获得所有的条件式(在第一例子或第二例子中给出的条件式)的支持。然后，当判定每个任务141获得所有条件式的支持时(S103:是)，该注册对象任务被注册为新任务(S104)。

(任务切换时的操作)

接下来，将说明切换任务时的处理。图5是切换所述任务时的处理的说明性流程图。

操作系统142等，被信息处理设备100读入并执行，从而实现下面的处理。在被注册为任务信息表143中的执行对象任务的任务141中，优先执行具有更短截止期限时间143d的任务141(其相当于根据本发明的执行单元)。然后，当达到基于任务调度的切换时刻时(其相当于根据本发明的任务切换时刻)，判定是否存在能够被切换的任务141(S200)。例如，判定具有更高优先级的任务141是否被注册在任务信息表143中。当判定不存在能够被切换的任务141时(S200:否)，不执行下面的处理。而另一方面，当判定存在能够被切换的任务141时(S200:是)，判定是否存在不利用正被当前执行的任务141利用的排他资源130的不同任务141(S201)。基于任务信息表143中的资源标识符143e作出该判定。然后，如果存在假定没有这样的排他关系的任务141(S201:是)，切换所述执行任务(S202)。然而如果没有这样的任务141(S201:否)，不切换所述执行任务。也就是说，如果存在处于排他关系中的任务(S201:否)，不切换所述执行任务。每次重做在S200到S202中的处理时，达到基于任务调度的切换时刻。利用这个方案，当切换所述任务时，在被注册为任务信息表143中的执行对象任务的任务141中，延迟(或暂停)对随后试图访问排他资源130(相当于根据本发明的指定资源)的任务141的资源分配，直到完成对已经更早访问该排他资源的任务141的资源分配(S201:否)。这个功能相当于根据本发明的控制单元。此外，即使当以这种方式延迟时，通过上述关于任务可注册性的判定(S102和S103)，将确保任务141的每一个的资源分配的截止期限。

如上所述，根据本实施例中的任务管理系统，当注册所述任务时，在预先考虑排他控制下的延迟的形式下，进行对任务141的保留判定(见图2等)。当切换所述任务时，即使发生访问冲突，延迟随后试图通过访问来利用资源的任务的分配，直到完成已经更早进行访问的任务141的分配。

于是，即使发生访问冲突，可以确保已经更早进行访问的任务141的资源分配(执行分配时间143c)。另外，任务141的保留判定考虑了由所述访问冲突引起的延迟(见图2)，并且因此也可以确保任务141的每一个的资源分配的截止期限时间143d。

可以用多种没有偏离本发明的精神或主要特征的形式来实现本发明。上述实施例只是在每个方面的浅显举例。本发明不应被那些实施例的描述限制性地解释。

工业适用性

根据本发明，当注册任务时，实现了对需要排他控制的资源的可访问性的设置。考虑到在所述排他控制下的延迟，判定所述任务的可注册性。当发生访问冲突时，暂停对遇到所述访问冲突的发生的任务的分配，直到完成处于访问中的任务的分配，从而能够确保利用需要排他控制的资源的处理的正当性，并且确保所述截止期限。

Claims

1.一种任务管理系统包括：

判定单元，对于试图获得对指定资源的访问的注册对象任务，判定是否即使当注册任务时所述注册对象任务的执行起始时刻被延迟，所述注册对象任务的执行也能够在其截止期限时间经过之前被完成；

注册单元，将所述判定为在所述截止期限时间经过之前完成其执行的注册对象任务注册为执行对象任务；以及

控制单元，当切换任务时，如果访问指定资源的任务正在执行，暂停对试图访问指定资源的另一任务的资源分配，直到完成对正在执行的任务的资源分配，

其中，如果

(a)注册对象任务的执行时间；

(b)访问指定资源且具有比注册对象任务更高的优先级的注册任务的执行时间之和；以及

(c)访问指定资源且具有比注册对象任务更低的优先级的任一注册任务的执行时间减去1Tick时间的总时间落在注册对象任务的截止期限时间之内，所述判定单元判定为访问指定资源的注册对象的执行能在其截止期限时间过去之前完成。

2.根据权利要求1的任务管理系统，其还包括：

执行单元，在被注册为执行对象任务的任务中，优先地执行具有更短的截止期限时间的任务。

3.一种任务管理方法包括：

对于试图获得对指定资源的访问的注册对象任务，判定是否即使当注册所述注册对象任务时所述注册对象任务的执行起始时刻被延迟，所述注册对象任务的执行也能够在其截止期限时间经过之前被完成；

将所述判定为在所述截止期限时间经过之前完成其执行的注册对象任务注册为执行对象任务；以及

当切换任务时，如果访问指定资源的任务正在执行，暂停对试图访问指定资源的另一任务的资源分配，直到完成对正在执行的任务的资源分配，

其中，如果

(a)注册对象任务的执行时间，

(b)访问指定资源且具有比注册对象任务更高的优先级的注册任务的执行时间之和，以及

(c)访问指定资源且具有比注册对象任务更低的优先级的任一注册任务的执行时间减去1Tick时间的总时间落在注册对象任务的截止期限时间之内，判定为访问指定资源的注册对象的执行能在其截止期限时间过去之前完成。

4.根据权利要求3的任务管理方法，其还包括：

在被注册为执行对象任务的任务中，优先地执行具有更短的截止期限时间的任务。