CN107844365A - 一种针对智能家庭监控系统的调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能家庭监控技术领域，涉及一种针对智能家庭监控系统的调度方法，包括：对智能家庭监控系统的传输信息做了划分；提供了信息处理的有效方法；设置多个队列，其优先级逐级下降；不同种类的信息分别对应进入不同的队列中；不同的队列采用不同的作业处理方法；本发明用于提升系统处理指令的能力，提高系统的响应时间及吞吐量，实现处理资源的高效利用，减少系统资源的浪费损耗。

Description

一种针对智能家庭监控系统的调度方法
技术领域
本发明涉及智能家庭监控技术领域，涉及对智能家庭监控系统的调度方法。
背景技术
近年来，随着社会的发展，家庭中家电设备的数目种类越来越多，相应的智能家庭监控系统中的传输数据量越来越大，并发数越来越高，从而对系统服务要求越来越高；从系统的角度来讲，高效处理指令，并快速返回结果，提高系统响应时间及吞吐量已经成为衡量系统性能高低的一个标准；
目前智能家庭监控系统的传输信息包括：用户通过人机界面发出的控制命令信息，家电设备的电流、电压、功率等用电量信息，烟雾、火灾、煤气泄漏、防盗系统的报警信息等；在如此繁多的信息中，系统要如何选择处理顺序，选择什么样的方法处理成为了未来智能家居系统需要研究的关键问题。
目前没有一个明确的调度方法来针对现有的智能家庭监控系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能家庭监控系统的调度方法，用于提升系统处理指令的能力，提高系统的响声时间及吞吐量，实现处理资源的高效利用，减少系统资源的浪费损耗，并对智能家庭监控系统的传输信息做了划分，提供了信息处理的有效方法。
本发明提供了一种针对智能家庭监控系统的调度方法，其作业处理流程包括：
步骤1：系统开始工作；
步骤2：判断队列1是否有作业存在，如果队列1有作业存在，则执行步骤3，如果队列1没有作业存在，则执行步骤5；
步骤3：系统按轮转调度方法处理队列1中的作业，作业处理完毕后执行步骤4；
步骤4：判断队列1是否为空，如果队列1为空，则执行步骤5，如果队列1不为空，则执行步骤3；
步骤5：判断队列2是否有作业存在，如果队列2有作业存在，则执行步骤6，如果队列2没有作业存在，则执行步骤8；
步骤6：系统按轮转调度方法处理队列2中作业，作业处理完毕后执行步骤7；
其中，如果队列2中的作业正在执行时有新作业进入队列1，则抢先执行队列1中的新作业，即系统跳转到步骤3，并把队列2中被抢先的作业投入队列2的末尾；
步骤7：判断队列2是否为空，如果队列2为空，则执行步骤8，如果队列2不为空，则执行步骤6；
步骤8：系统按多级反馈队列调度方法处理剩余队列的作业，其中，队列n中的作业处理采用短作业优先法，作业处理完毕后，执行步骤10；
其中，当队列3到队列n中的某个队列中的作业正在执行时，有新作业进入队列1，则抢先执行队列1中的新作业，即系统跳转到步骤3，并把被抢先的作业投入原队列的末尾；
其中，当队列3到队列n中的某个队列中的作业正在执行时，有新作业进入队列2，则执行步骤9；
步骤9：判断同一时刻队列1是否有作业进入；
如果同一时刻队列1有作业进入，则抢先执行队列1中的新作业，即系统跳转到步骤3，并把被抢先的作业投入原队列的末尾；
如果同一时刻队列1没有作业进入，则抢先执行队列2中的新作业，即系统跳转到步骤6，并把被抢先的作业投入原队列的末尾；
步骤10：系统执行完毕。
优选地，一种针对智能家庭监控系统的调度方法，还包括：
现有智能家庭监控系统中的传输信息分为：安防报警类作业、设备控制类作业、采集发送信息类作业；
设置多个队列，其优先级逐级降低，其中，队列1只允许安防报警类作业进入，队列2只允许设备控制类作业进入，剩余队列只允许采集发送信息类作业进入；
队列1和队列2中的作业处理采取轮转调度方法，剩余队列中的作业处理采取多级反馈队列调度方法。
优选地，安防报警类作业包括：烟火报警、煤气泄漏报警、防盗报警等，设备控制类作业包括：灯光控制、门禁控制以及其他家用设备的控制，采集发送信息类作业包括：家电设备用电量、运行状态数据的采集、存储以及历史数据的发送等。
优选地，作业达到以后进入队列的步骤包括：(1)判断达到作业的类型，(2)根据其类型进入相应的队列中。
优选地，队列1和队列2的轮转调度方法，其时间片采用系统默认时间片大小；
优选地，队列3到队列n的多级反馈队列调度方法，其时间片采用中位数的方法来确定。
本发明对比现有技术具有如下有益效果：
本发明划分了智能家庭监控系统的传输信息，根据信息的重要程度划分了不同的优先级。其中安防报警类作业优先级最高，设备控制类作业优先级次之，采集发送信息类作业优先级最低。
其中，对于数量较少、具有偶发性的安防报警类作业和具有随机性的设备控制作业，系统采用轮转调度方法处理，对于这两类较重要的信息，时间片采用系统默认时间片大小，既保证了作业的及时处理又保证了系统的执行效率。
其中，对于数量较大、具有周期性的采集发送信息类作业，系统采用多级反馈队列调度方法处理，进一步地，时间片的大小采用中位数的方法来确定，避免了因为作业执行时间在时间片的取值周围分布不均时，导致大量的作业长久存活在多级队列中，从而造成增加作业的周转时间，产生大量作业切换次数的问题。采用中位数确定时间片大小的方法可以保证系统中的采集发送信息类作业在队列3执行后，有近50％的作业执行结束；在队列4执行后，余下作业中的近50％的作业执行结束。同时该方法还可以减少作业的上下文切换次数，极大的提升了系统的性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的作业处理流程图；
具体实施方式
为将本发明的技术方案优势描述的更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细阐述。
如图1所示，本发明的在于提供一种针对智能家庭监控系统的调度方法，包括：
现有的智能家庭监控系统中的传输信息分为：安防报警类作业、设备控制类作业以及采集发送信息类作业。其中，安防报警类作业可以包括：煤气泄漏报警、火灾烟雾报警、温度变化报警、防盗报警、求助报警、故障报警等；设备控制类作业可以包括：灯光控制、门禁控制、家电设备的开关状态控制以及家电设备的运行方式的控制等；采取发送信息类作业可以包括：家电设备的电流、电压、有功功率、开关状态等用电量的采集和存储、历史数据的发送等。在上述三类作业中，将具有偶发性、紧急性的安防报警类作业的优先级设为最高，将具有随机性的设备控制类作业的优先级设为第二高，将数量较多且具有周期性的采集发送信息类作业的优先级设为最低。如此一来，既保证了紧急任务的优先处理，又保证了用户的命令可以迅速得到响应，同时提高了系统的响应时间以及吞吐量，极大的提升了系统的性能。
设置多个就绪队列，比如队列1、队列2、队列3、队列n，其中队列的具体数量根据系统下位机的规模来确定。这些队列的优先级逐次降低，队列1最高，队列2次之，队列3再次之，队列n最低。队列1只允许安防报警类作业进入，队列2只允许设备控制类作业进入，队列3到队列n只允许采集发送信息类作业进入。其中，对于队列1和队列2中的作业，系统采用轮转调度方法处理，其时间片采用系统默认时间片大小，通常可用100ms；对于队列3到队列n中的作业，系统采用多级反馈队列调度方法处理，其时间片采用中位数的方法来确定。
上述队列3到队列n的多级反馈队列调度方法又包括：队列3到队列n的优先级逐级降低，开始队列3中的作业按轮转调度方法执行一个时间片，未完成的作业到达队列4中按轮转调度方法执行一个时间片，依次循环，其中，对于队列n中的作业，系统采用短作业优先调度方法处理。
上述用中位数的方法确定时间片的步骤如下：
步骤1：对进入队列中的作业分别进行执行时间的分析；
步骤2：将队列中作业按执行时间长短由小到大排列起来，取中间位置的数值作为每个队列时间片的大小Qi，其中，i＝(1，...，m)，如果队列中作业的个数ki为奇数时，处于中间位置的数值即为该队列的执行时间，如果队列中作业的个数ki为偶数时，处于中间位置的两个数值的平均数即为该队列的执行时间；
其中，Y是作业按升序排列后位于中间的数值，ki为当前队列中的作业个数；
步骤3：在队列3中，对就绪队列中的k1个作业，依次分配CPU执行且时间片大小为Q1，，未完成的作业进入队列4，同样依次分配CPU执行时间片大小为Q2，以此类推直到所有作业执行完毕。
由公式(1)可知，系统中的作业在队列3中执行后，有将近50％的作业执行结束，在队列4经过第二次执行后，余下的将近50％的作业执行完毕；重复执行，如此极大的提升了作业的执行效率，同时也减少了作业间的切换次数。其中，作业的上下文切换次数可用公式(2)计算。
其中，QT是系统总共的上下文切换次数，n是队列的个数，ki是每个队列中的作业个数。
如图2所示，本发明的作业处理流程包括如下步骤：
步骤1：系统开始工作(201)；
步骤2：判断队列1是否有作业存在(202)，如果队列1有作业存在，则执行步骤3，如果队列1没有作业存在，则执行步骤5；
步骤3：系统按轮转调度方法处理队列1中的作业(203)，作业处理完毕后执行步骤4；
步骤4：判断队列1是否为空(204)，如果队列1为空，则执行步骤5，如果队列1不为空，则执行步骤3；
步骤5：判断队列2是否有作业存在(205)，如果队列2有作业存在，则执行步骤6，如果队列2没有作业存在，则执行步骤8；
步骤6：系统按轮转调度方法处理队列2中作业(206)，作业处理完毕后执行步骤7，其中，如果队列2中的作业正在执行时有新的安防报警类作业进入队列1，则抢先执行队列1中的新作业，即系统跳转到步骤3，并把队列2中被抢先的作业投入队列2的末尾；
步骤7：判断队列2是否为空(207)，如果队列2为空，则执行步骤8，如果队列2不为空，则执行步骤6；
步骤8：系统按多级反馈队列调度方法处理剩余队列的作业(208)，其中，队列n中的作业处理采用短作业优先法，作业处理完毕后，执行步骤10；
其中，当队列3到队列n中的某个队列中的作业正在执行时，有新的安防报警类作业进入队列1，则抢先执行队列1中的新作业，即系统跳转到步骤3，并把被抢先的作业投入原队列的末尾；
其中，当队列3到队列n中的某个队列中的作业正在执行时，有新的设备控制类作业进入队列2，则执行步骤9；
步骤9：判断同一时刻队列1是否有作业进入(209)；
如果同时刻队列1有作业进入，则抢先执行队列1中的新作业，即系统跳转到步骤3，并把被抢先的作业投入原队列的末尾；
如果同时刻队列1没有作业进入，则抢先执行队列2中的新作业，即系统跳转到步骤6，并把被抢先的作业投入原队列的末尾；
步骤10：系统执行完毕(210)。

Claims (5)

1.一种针对智能家庭监控系统的调度方法，其特征在于，作业处理流程包括以下步骤：
步骤1：系统开始工作；
步骤2：判断队列1是否有作业存在，如果队列1有作业存在，则执行步骤3，如果队列1没有作业存在，则执行步骤5；
步骤3：系统按轮转调度方法处理队列1中的作业，作业处理完毕后执行步骤4；
步骤4：判断队列1是否为空，如果队列1为空，则执行步骤5，如果队列1不为空，则执行步骤3；
步骤5：判断队列2是否有作业存在，如果队列2有作业存在，则执行步骤6，如果队列2没有作业存在，则执行步骤8；
步骤6：系统按轮转调度方法处理队列2中作业，作业处理完毕后执行步骤7；
其中，如果队列2中的作业正在执行时有新作业进入队列1，则抢先执行队列1中的新作业，即系统跳转到步骤3，并把队列2中被抢先的作业投入队列2的末尾；
步骤7：判断队列2是否为空，如果队列2为空，则执行步骤8，如果队列2不为空，则执行步骤6；
步骤8：系统按多级反馈队列调度方法处理剩余队列的作业，其中，队列n中的作业处理采用短作业优先法，作业处理完毕后，执行步骤10；
其中，当队列3到队列n中的某个队列中的作业正在执行时，有新作业进入队列1，则抢先执行队列1中的新作业，即系统跳转到步骤3，并把被抢先的作业投入原队列的末尾；
其中，当队列3到队列n中的某个队列中的作业正在执行时，有新作业进入队列2，则执行步骤9；
步骤9：判断同一时刻队列1是否有作业进入；
如果同一时刻队列1有作业进入，则抢先执行队列1中的新作业，即系统跳转到步骤3，并把被抢先的作业投入原队列的末尾；
如果同一时刻队列1没有作业进入，则抢先执行队列2中的新作业，即系统跳转到步骤6，并把被抢先的作业投入原队列的末尾；
步骤10：系统执行完毕。
2.根据权利要求1所述的一种针对智能家庭监控系统的调度方法，其特征在于，包括：
现有智能家庭监控系统中的传输信息分为：安防报警类作业、设备控制类作业、采集发送信息类作业；
设置多个队列，其优先级逐级下降，其中，队列1只允许安防报警类作业进入，队列2只允许设备控制类作业进入，剩余队列只允许采集发送信息类作业进入；
队列1和队列2中的作业处理采取轮转调度方法，剩余队列中的作业处理采取多级反馈队列调度方法。
3.根据权利要求1所述的一种针对智能家庭监控系统的调度方法，其特征在于，安防报警类作业包括：烟火报警、煤气泄露报警、防盗报警等，设备控制类作业包括：灯光控制、门禁控制以及其他家用设备的控制，采集发送信息类作业包括：家电设备用电量、运行状态数据的采集、存储以及历史数据的发送等。
4.根据权利要求1所述的一种针对智能家庭监控系统的调度方法，其特征在于，作业到达以后进入队列的步骤包括：(1)判断到达作业的类型，(2)根据其类型进入相应的队列中。
5.根据权利要求1所述的一种针对智能家庭监控系统的调度方法，其特征在于，队列1和队列2的轮转调度方法还包括，其时间片采用系统默认的时间片大小；
队列3到队列n的多级反馈队列调度方法还包括：其时间片大小采用中位数的方法来决定。
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