一种基于MCST任务优先级资源调度方法技术

本发明专利技术涉及一种基于MCST任务优先级资源调度方法。针对多个信号侦测任务执行需求的情况下，利用任务时间有效性、资源有效性以及任务类型等构造任务优先等级，并依据任务优先等级、任务关联关系构造任务执行加权连通图，再通过对任务列表迭代试解求出满足最小代价生成树的任务序列,同时对任务队列进行实时监测，当硬件资源环境改变导致任务优先级变化，或有新的任务插入时，对任务队列进行重构,重新生成任务执行的最小生成树索引，实时保证任务执行，具有调度效率高的特点。具有调度效率高的特点。具有调度效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MCST任务优先级资源调度方法


[0001]本专利技术属于电子信号侦察


技术介绍

[0002]随着数字阵列雷达技术的快速发展，基于DBF体制的被动侦测雷达使用占比越来越大，而DBF侦测雷达的资源调度算法的优劣决定了侦测任务的执行效率与侦测效果。资源调度主要从任务的优先级、系统硬件资源的空闲状态、侦测空域与时域的覆盖程度等来进行侦测任务的编排与执行。在调度系统资源执行侦测的任务的过程中，任务执行的完整性与及时性是最重要的参考因素，针对DBF体制的被动侦测系统任务种类多，受人机交互界面控制调整的临时插队任务频繁，并且部分任务具有前后关联性，完全切割任务的前后因果联系会降低侦收效果，资源调度软件对一段时间内的任务队列排序后调整困难，一般仅能插入简单的高优先级的任务，并且插入任务后无法再预测未执行任务的时间实时性是否依旧满足。
[0003]目前DBF体制的被动侦测雷达资源调度主要关注的方法和技术手段主要可概括为五类：先来先服务(FCFS)/先进先出(FIFO)调度算法、短作业优先调度算法(SJF)、高优先权调度算法、高响应比优先调度算法、时间片轮转法(RR—Round Robin)等。常规的资源调度算法对于实时性要求较高的DBF侦测任务，仅能做到提前规划任务序列，对于有关联关系的任务，有执行频率要求的任务，或优先级与实时性调整的任务，往往无法及时重新生成任务序列，并依据关联关系调整任务序列，从而错失侦测执行窗口。本专利技术针对侦测任务时空域的覆盖性、任务执行时间优先级、硬件资源的可支配性、任务的前后联系进行统一的配置管理，从而提高整个侦测系统任务的执行效能。

技术实现思路

[0004]为解决常规资源调度算法面对实时性要求高、时域关联性强、序列调整频繁的DBF侦测任务时，无法实时更新重构任务序列的情况，本专利技术提出一种基于MCST任务优先级资源调度方法，其中MCST为Minimum cost spanning tree，即最小代价生成树。
[0005]本专利技术将任务优先级、任务间映射到最小生成树的索引路径，并利用构造执行路径最小生成树来索引任务执行序列，对任务优先级实时动态构造与调整，最终提高DBF侦测任务执行的灵活性、完整性以及实时性。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]步骤1：构建基于MCST的优先级集合，对调度任务的优先级进行定义与分配；
[0007]步骤2：通过任务优先级，任务关联性，任务资源需求，任务时间需求等信息构建任务间的执行距离，生成任务执行的加权连通图；
[0008]步骤3：在任务执行加权连通图中对任务进行迭代试解，搜索出最小代价生成树，生成满足最大任务完成度的任务执行序列；
[0009]步骤4：当任务队列出现增删情况后，重新构建任务加权联通图并求出任务序列最优解。
[0010]进一步的，所述步骤1中任务优先级确定的方法包括：
[0011]侦测任务集合T＝{T1，，，
…
，Tn}，跟踪任务优先级最高，采集任务优先级其次，一般侦测任务优先级最低。在此原则基础上按任务发起时间，对任务集合T利用快速排序算法，生成优先级序列T
′
；
[0012]迭代检测任务序列T
′
中所有任务，当其中任务执行时间不满足执行必须时间时，调高该任务优先级；当对应执行时间，硬件资源对于任务不可用时，任务执行优先级调整为最低，得到最终优先级序列T
″
＝{T1
″
，，，
…
，Tn
″
}。
[0013]生成任务集合T
″
＝对应优先级集合K＝{K
T1
，，，
…
，K
Tn
}，，其中KT1优先级最高，将其值设置为最小值Rmin，KTn优先级最小，将其值设置为最大值Rmax，其余任务优先级取值为K
T1
～K
Tn
间均匀分布。进一步的，所述步骤2中建任务执行的加权连通图的方法包括：对得到的优先级任务序列T
″
＝{T1″
，，，
…
，T
n
″
}生成任务间的初始权值集合E＝{E
T1
″‑
T2
″
，
…
，E
T1
″‑
Tn
″
，E
T2
″‑
T3
″
，
…
，E
T(n
‑
1)
″‑
Tn
″
}；
[0014]K
T1
″‑
T2
″
＝k(n
‑
1)；
[0015]E
T1
″‑
T2
″
＝T1″
+T
n
″
+K
T1
″‑
T2
″
；
[0016]K为常数调整系数，K
T1
″‑
T2
″
为任务T1″
到任务T
n
″
执行权值；
[0017]对E中任务进行搜索，将同一侦测带宽下的不同任务进行合并，任务间权值设为最小值；对E中任务进行搜索，如有单个跟踪任务，寻找采集任务，将其合并，任务间权值设为最小值；最终得到任务执行的加权连通图E
′
。
[0018]进一步的，所述步骤3中基于最小生成树的调度模型包括：
[0019]将T
″
序号作为顶点集合V，将E
′
作为MCST的边集，从边集E
′
中选取一条权值最小的边，若该条边的两个顶点分属不同的顶点集合V，则将其加入子集；反之，若该条边的两个顶点已落在同一棵树上，则不可取，而应该取下一条权值最小的边再试之。依次类推，直至未选取的顶点集合中只剩一个顶点，得到任务执行的MCST执行序列T
end
。
[0020]对生成的MCST执行序列集合Tend＝{T
end1
，，，
…
，T
endn
}，按执行顺序重新生成优先级集合U＝{U1，U2，
…
U
n
}，U1
‑
Un取值递减，V值表示的任务完成数量，χ表示任务调度执行结果：0为执行成功，1为执行失败；所有任务执行时必须满足其时间约束条件。
[0021]MCST的任务调度模型为：
[0022]MaxV＝∑
l≤i≤n
x
i
U
i
，其中N＝{0，1，2，
…
，n
‑
1,n}；
[0023]通过对任务执行结果χ进行试探解，对于第k个任务的迭代探测公式为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MCST任务优先级资源调度方法，其特征在于：步骤1：构建基于MCST的优先级集合，对调度任务的优先级进行定义与分配；步骤2：通过任务优先级，任务关联性，任务资源需求，任务时间需求等信息构建任务间的执行距离，生成任务执行的加权连通图；步骤3：在任务执行加权连通图中对任务进行迭代试解，搜索出最小代价生成树，生成满足最大任务完成度的任务执行序列；步骤4：当任务队列出现增删情况后，重新构建任务加权联通图并求出任务序列最优解。2.根据权利要求1所述的一种基于MCST任务优先级资源调度方法，其特征在于：所述步骤1中任务优先级确定的方法包括：侦测任务集合T＝{T1，，，
…
，T
n
}，跟踪任务优先级最高，采集任务优先级其次，一般侦测任务优先级最低；在此原则基础上按任务发起时间，对任务集合T利用快速排序算法，生成优先级序列T
′
；迭代检测任务序列T
′
中所有任务，当其中任务执行时间不满足执行必须时间时，调高该任务优先级；当对应执行时间，硬件资源对于任务不可用时，任务执行优先级调整为最低，得到最终优先级序列T
″
＝{T1″
，，，
…
，T
n
″
}；生成任务集合T
″
＝对应优先级集合K＝{K
T1
，，，
…
，K
Tn
}，其中K
T1
优先级最高，将其值设置为最小值R
min
，K
Tn
优先级最小，将其值设置为最大值R
max
，其余任务优先级取值为K
T1～
K
Tn
间均匀分布。3.根据权利要求1所述的一种基于MCST任务优先级资源调度方法，其特征在于：所述步骤2中构建任务执行的加权连通图的方法包括：对得到的优先级任务序列T
″
＝{T1″
，，，
…
，T
n
″
}生成任务间的初始权值集合：E＝{E
T1
″‑
T2
″
，
…
，E
T1
″‑
Tn
″
，E
T2
″‑
T3
″
，
…
，E
T(n...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘赟，徐晓东，刘恒，万铮，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：