一種操作系統進程調度順序確定方法及控制方法技術方案

本申請提供了一種操作系統進程調度順序確定方法及控制方法，適用于傳感器網絡中的感知節點，其中，操作系統進程調度順序確定方法包括：選擇感知節點所需完成的待處理進程并獲取各進程的有效工作時間及數據采集周期；利用進程的數據采集周期減去進程的有效工作時間得到進程的空閑時間；根據待處理進程的數據采集周期確定數據采集周期的最小值；每間隔數據采集周期最小值的時間，確定一次待排序進程，按進程的空閑時間從小到大的順序排序待排序進程，待所有待處理進程都至少排序過一次序之后停止確定待排序進程；根據各排序結果得到完整調度順序。本申請能夠合理地配置感知節點進程管理，有效提高感知節點服務品質、降低感知節點能源消耗。

Method and method for determining order of process scheduling in operating system

The invention provides an operating system process scheduling sequence determination method and control method, sensor nodes for wireless sensor network, in which the operating system process scheduling sequence determination method comprises: selecting nodes required to complete the process and the process of obtaining the effective working time and cycle of data acquisition; data acquisition cycle minus the process the effective working time to get free time; according to the data acquisition cycle to process to determine the minimum data acquisition cycle; every data acquisition cycle minimum time to determine a sorting process, according to the order from small to large idle time process of the sorting process, after all the process of at least a sort order to determine the sort process; according to the ranking results obtained complete adjustment Degree order. The application can reasonably configure the process management of the perception node, effectively improve the service quality of the sensor nodes and reduce the energy consumption of the sensor nodes.

【技術實現步驟摘要】
一種操作系統進程調度順序確定方法及控制方法
本申請涉及計算機科學
，尤其涉及一種操作系統進程調度順序確定方法及控制方法。
技術介紹
傳感器網絡是由大量傳感器節點通過相互通信形成的網絡，傳感器節點包括服務器節點、感知節點及傳感器，多個傳感器連接感知節點，感知節點連接服務節點，各傳感器用于采集數據，感知節點用于采集與其相連的各傳感器測量的數據并將采集到的數據發送至服務節點。傳感器節點具有廣泛的應用。新一代更小、更廉價的低功耗設備的產生，分布式計算帶來的數據計算和處理能力的提高，通信技術的發展以及微機電系統的發展使得發展低成本、低功耗、多種距離通訊的多功能傳感器成為可能。傳感器網絡按連接形式不同分為無線傳感器網絡和有線傳感器網絡兩部分。無線傳感器網絡不需要固定網絡支持，具有快速展開、布設方便等特點，但穩定性和可靠性要劣于有線傳感器網絡。安裝于感知節點的實時操作系統負責感知傳感器節點的全部軟、硬件資源的分配，任務調度，控制、協調并發活動。它必須體現其所在系統的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達到系統所要求的功能。通常包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界面等。實時操作系統是指能夠及時響應隨機發生的外部事件，并在規定的時間范圍內完成對該事件處理的系統。實時操作系統的最主要特征就是其快速的處理能力，適應這種實時性的要求。實時操作系統在設計時力求簡單而實用。一般的實時操作系統都擁有高精度的實時時鐘；具有快速的中斷響應和中斷處理能力；支持多道程序設計，任務調度算法簡單、實用，數據結構簡潔、明了，任務切換速度快，能夠處理時間驅動的任務(周期性任務)和事件驅動的任務。操作系統中的進程是程序及其數據在計算機上的一次運行，是操作系統進行調度和資源分配的獨立單位，進程由程序、數據和進程控制塊PCB三部分組成。進程在其生命期內，由于系統中各進程之間的相互制約關系及系統的運行環境的變化，使得進程的狀態在不斷地發生變化。操作系統中進程的狀態變化圖如圖1所示，進程調度的職責是根據一定的算法，從多個就緒進程中選擇其中之一來占用MPU(微處理器)。強實時約束要求系統必須滿足定時約束和時限要求，實時的嵌入式操作系統應當具有可預期的定時行為，周期性任務模型可以準確地描述強實時約束下的系統性能。現有技術中，感知節點中的操作系統一般采用如下三種方法進行進程控制：1.優先調度長信息(如視頻)對應的進程；2.優先調度短信息(如狀態信息)對應的進程；3.按等待時間長短進行調度，優先調度等待時間長的進程。現有技術中的進程控制方法不能充分占用進程空閑時間，從而導致時效性低，節能性差的缺陷。
技術實現思路
為了解決現有技術中傳感器網絡感知節點進程控制不能充分占用進程空閑時間，從而導致時效性低，節能性差的問題，本申請提供一種操作系統進程調度順序確定方法，適用于傳感器網絡中的感知節點，包括：選擇感知節點所需完成的待處理進程并獲取各進程的有效工作時間及數據采集周期；利用進程的數據采集周期減去進程的有效工作時間得到進程的空閑時間；根據待處理進程的數據采集周期確定數據采集周期的最小值；每間隔數據采集周期最小值的時間，確定一次待排序進程，按進程的空閑時間從小到大的順序排序待排序進程，待所有待處理進程都至少排序過一次序之后停止確定待排序進程；根據各排序結果得到完整調度順序。本申請還提供一種操作系統進程控制方法，適用于傳感器網絡中的感知節點，所述方法包括：選擇感知節點所需完成的待處理進程并獲取各進程的有效工作時間及數據采集周期；利用進程的數據采集周期減去進程的有效工作時間得到進程的空閑時間；根據待處理進程的數據采集周期確定數據采集周期的最小值；每間隔數據采集周期最小值的時間，確定一次待排序進程，按進程的空閑時間從小到大的順序排序待排序進程，根據排序結果進行進程調度。本申請中，每間隔數據采集周期最小值的時間，確定一次待排序進程，按進程的空閑時間從小到大的順序排序待排序進程，根據排序結果進行進程調度，能夠使感知節點對采集數據進行實時處理，有效地使用感知節點有限的資源，以盡可能好的品質提供感知和控制服務，同時盡可能減少節點能源消耗。采用本申請，可以更合理地配置感知節點進程管理，有效提高感知節點服務品質、降低感知節點能源消耗。附圖說明為了更清楚地說明本申請實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術中進程狀態變化示意圖；圖2為本申請實施例操作系統進程調度順序確定方法的流程圖；圖3A為本申請具體實施例選擇的待處理進程示意圖；圖3B為本申請具體實施例拆分后的進程示意圖；圖3C為本申請具體實施例進程調度示意圖；圖4A為本申請具體實施例選擇的待處理進程示意圖；圖4B為本申請具體實施例進程調度示意圖；圖5為本申請實施例操作系統進程控制方法流程圖；圖6為本申請實施例操作系統進程調度順序確定裝置結構圖；圖7為本申請實施例操作系統進程控制裝置結構圖。具體實施方式為了使本申請的技術特點及效果更加明顯，下面結合附圖對本申請的技術方案做進一步說明，本申請也可有其他不同的具體實例來加以說明或實施，任何本領域技術人員在權利要求范圍內做的等同變換均屬于本申請的保護范疇。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一個具體實施例”、“一些實施例”、“例如”、“示例”、“具體示例”或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本申請的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。各實施例中涉及的步驟順序用于示意性說明本申請的實施，其中的步驟順序不作限定，可根據需要作適當調整。本申請所述的感知節點中安裝有操作系統，該操作系統除了用于控制進程的調度外，還用于實現對底層硬件，包括MPU、存儲裝置、供電裝置、顯示裝置和各類傳感器的管理。實施時，感知節點加電后通過先運行配置文件引導處理器加載和運行操作系統，即通過寄存器將地址指向操作系統存儲模塊。如圖2所示，圖2為本申請實施例操作系統進程調度順序確定方法的流程圖。該確定方法適用于傳感器網絡中的感知節點，通過該確定方法能夠使得感知節點的實時性能接近全局最優。具體的，包括：步驟201：選擇感知節點所需完成的待處理進程并獲取各進程的有效工作時間及數據采集周期。詳細的說，每個進程對應一個與感知節點相連的傳感器，用于采集及發送傳感器測得的數據。有效工作時間包括數據采集時間及數據發送區時間，數據采集時間對應數據采集所需時間，數據發送區時間對應數據發送所需時間。數據采集周期為服務節點要求的服務時間，即數據采集周期內服務節點要接收到采集的數據。各進程的數據采集周期之間為整數倍關系。步驟202：利用進程的數據采集周期減去進程的有效工作時間得到進程的空閑時間。步驟203：根據待處理進程的數據采集周期確定數據采集周期的最小值。步驟204：每隔數據采集周期最小值的時間，從待處理進程中確定一次待排序進本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種操作系統進程調度順序確定方法，其特征在于，適用于傳感器網絡中的感知節點，所述方法包括：選擇感知節點所需完成的待處理進程并獲取各進程的有效工作時間及數據采集周期；利用進程的數據采集周期減去進程的有效工作時間得到進程的空閑時間；根據待處理進程的數據采集周期確定數據采集周期的最小值；每間隔數據采集周期最小值的時間，確定一次待排序進程，按進程的空閑時間從小到大的順序排序待排序進程，待所有待處理進程都至少排序過一次序之后停止確定待排序進程；根據各排序結果得到完整調度順序。

【技術特征摘要】
1.一種操作系統進程調度順序確定方法，其特征在于，適用于傳感器網絡中的感知節點，所述方法包括：選擇感知節點所需完成的待處理進程并獲取各進程的有效工作時間及數據采集周期；利用進程的數據采集周期減去進程的有效工作時間得到進程的空閑時間；根據待處理進程的數據采集周期確定數據采集周期的最小值；每間隔數據采集周期最小值的時間，確定一次待排序進程，按進程的空閑時間從小到大的順序排序待排序進程，待所有待處理進程都至少排序過一次序之后停止確定待排序進程；根據各排序結果得到完整調度順序。2.如權利要求1所述的操作系統進程調度順序確定方法，其特征在于，各進程的數據采集周期為整數倍關系。3.如權利要求2所述的操作系統進程調度順序確定方法，其特征在于，所述有效工作時間包括數據采集時間及數據發送區時間。4.如權利要求3所述的操作系統進程調度順序確定方法，其特征在于，每個排序結果中，第一個進程的開始執行時間為進程的初始時間，第一個進程之后進程的開始執行時間通過如下公式一確定：其中，ti為第i個進程開始執行時間，di為第i個進程的數據采集周期，ti,1為第i個進程的數據采集時間，ti,2為第i個進程的數據發送區時間，tk-1,1為第k-1個進程的數據采集時間，tk-1,2為第k-1個進程的數據發送區時間。5.如權利要求3所述的操作系統進程調度順序確定方法，其特征在于，選擇感知節點所需完成的待處理進程進一步包括：從備選進程中篩選出數據采集周期及空閑時間都最小的進程；判斷預篩選出的進程是否滿足如下公式二，如果滿足，則篩選出該進程：其中，為預篩選出的進程的數據采集周期，為預篩選出的進程的數據采集時間，為預篩選出的進程的數據發送區時間，m為已篩選出的進程個數，tk,1為第k個已篩選出的進程的數據采集時間，tk,2為第k個已篩選出的進程的數據發送區時間，dj為已篩選出的任一進程j的數據采集周期，表示是dj的整數倍；將篩選出的進程選擇為感知節點所需完成的待處理進程。6.如權利要求5所述的操作系統進程調度順序確定方法，其特征在于，若篩選出的某進程不滿足如下公式三：其中，dmin為數據采集周期最小值，為該某進程的數據采集時間，為該某進程的數據發送區時間，m0為排在最小數據采集周期內的進程個數，t...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林強，
申請(專利權)人：北京信息科技大學，
類型：發明
國別省市：北京,11