文档介绍：浙江大学
硕士学位论文
无线传感网络节点操作系统分层调度模型设计与实现
姓名:孙帆
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:陈纯;陈华
20070501
摘要无线传感器网络是由大量集成感知、计算和无线通信能力的网络节点组成的自组织网络。自产生以来,无线传感器网络由于其广阔的应用前景,越来越受到国内外学者关注。无线传感器网络相关技术的研究也成为目前计算机领域的研究热点之一。其中,节点操作系统的研究在近昀吹玫搅顺ぷ惴⒄梗嗉坛鱿至、等节点专用操作系统。调度系统作为操作系统的核心组成部分,提供调度对象定义,实现合理的调度算法以及调度对象之问并发控制机制,在很大程度上决定了操作系统的性能。目前在无线传感器节点操作系统领域,存在两类不同的调度系统结构一事件驱动单线程系统以及多线程系统。事件驱动单线程系统以为代表,以单个堆栈的很小的代价实现了很高的并发性,在早期较为简单的应用环境中取得了良好的运行性能。但是随着无线传感网络应用的复杂化,事件驱动单线程系统所固有的弱实时性,,引入了线程抢占机制,解决了生产者一消费者问题并实现了一定程度的实时性。但是多线程系统为每一个调度对象分配独立的堆栈空间,其堆栈消耗量是许多简单应用环境下的低端节点所不能接受的。如何实现一个适用于不同节点应用环境的调度系统已经成为目前节点操作系统领域的研究重点。论文在分析并总结现有主流节点操作系统调度系统优缺点的基础上,结合分层调度理论,设计并实现了一个基于事件驱动系统的多线程分层调度系统。第一层由事件驱动系统与多线程分层调度系统组成。多线程分层调度系统再进一步分为主调度器与子调度器两层。论文定义了三类调度对象:事件、,任务与子调度器则交由多线程分层调度系统。通过分层调度,,实现了事件与任务之间以及可抢占的任务彼此之间的并发控制机制,通过软件中断掩码,缩短中断关闭时间,实现更离的并发性。在此框架之上,论文通过对无线传感网络节点任务建模,进一步设计并实现了分层调度系统构造算法一惴ǎ怂惴ǜ莶煌τ没肪常乖斐雎闳挝窦凳币G笄掖圩钚的分层调度系统。最后通过实验,验证了分层调度系统的有效性。关键词:无线传感器网络节点操作系统事件驱动多线程分层调度实时性优先级映射浙江大学硕士学位论文
.锄:,畉..甀琣甀..,.琺甋:·,,瓵譱..
..■猼,:浙江大学硕士学位论文
图目录调度系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..鞫忍逑怠调度体系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图两类调度系统节能比较【】⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图状态机编程模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图嘞叱瘫喑棠J健操作系统体系架构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图多媒体P汀操作系统调度系统组成⋯.操作系统调度系统层次划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图多线程调度系统两层调度⋯⋯⋯⋯.图鞯鞫绕鹘峁埂①酒饔煤蠖颜唤峁埂葱辛鞒獭操作系统调度流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图子调度器安全创建流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯图子调度器安全销毁流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图畔燃斗醋!图槐匾5亩颜磺谢弧操作系统资源使用模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图咭幌颜呷挝衲J健图任务序列模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图乒硐敕植愕鞫饶P汀图队列最坏阻塞情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图植愕鞫认低彻乖觳街琛图算法实现框架图挝窦枋觥АА图颜幌谋冉稀图可调度性比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图网络包接收比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图调度器运行时开销比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图缬τ玫鞫瓤O图甀图∞】⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..酒拐缓蠖颜唤峁埂图图中断响应比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图缡辗时冉浙江大学硕士学位论文⋯.
表目录表ň种卸瞎乇帐蔽识员取表叱堂枋龇杓啤表挝穸恿薪峁埂表诘鉓节能模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.表拥鞫绕髅枋觥表叱痰鞫萐占淇O冉稀表诓肯⒔峁埂浙江大学硬上学位论文
⒄无线传感网络综合了感知技术、嵌入式技术和网络技术,同时衍生出协同感知与信息处理、分布式协同计算、网络自组织,节点操作系统设计等新技术,在近年来引起了国内外广泛的关注。无线传感网络的概念首先出现于世纪年代的美国军方,此时的传感器网络仅仅使用获取简单