電腦網路中訊息傳遞的調度控制技術可分為哪三類

電腦網路中訊息傳遞的調度控制技術可分為擁塞控制、防止死鎖和流量控制三類；擁塞控制是通訊子網路中某一部分的分組數量過多進行控制，網路流量控制是利用軟體或硬體方式來實現對網路資料流量進行控制的一種措施。

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電腦網路中訊息傳遞的調度控制技術可分為哪三類

電腦網路中訊息傳遞的調度控制技術可分為：擁塞控制、防止死鎖、流量控制

擴展知識

#網路控制系統（NetworkControlSystem，NCS）是指感測器、控制器和執行器通過網絡形成的閉環回饋控制系統。目前，大部分關於NCS的研究針對NCS存在的問題和特性建立系統模型、分析系統穩定性、給予控制方法和控制規律，以確保系統具有良好的穩定性和高品質的控制性能。然而NCS的性能不僅依賴控制策略及控制規律的設計，也受到網路通訊和網路資源的限制。資訊調度盡量避免網路中資訊的衝突和擁塞現象的發生，從而大大提高了網路控制系統的服務效能。

NCS中的資訊特徵與資訊調度概念

在NCS中網路傳輸的資訊主要分為兩類：即時性資訊與非即時性資訊[3]。即時性資訊對時間要求非常苛刻，如果在規定時間的上限內某一資訊未能起作用，則資訊將被丟棄，啟用最新的資訊。而在NCS資訊調度策略中主要調度兩類資料資訊：週期性資訊和非週期性資訊。週期性資訊是一種即時性訊息，一般要求在傳輸週期時間內必須傳送給目標節點，週期性訊息也稱為時間觸發訊息或同步訊息。非週期性訊息是指節點間的請求服務等訊息，它們的發生時刻是隨機的，非週期性訊息也被稱為事件觸發訊息、非同步訊息或隨機性訊息。

此外，在NCS訊息調度中不能忽視突發訊息，突發訊息指一些事先無法預知的突發性的或隨機的事件（例如警報訊號、異常處理等），這類訊息必須在一定時間內給予處理，否則系統可能出現異常甚至癱瘓。

在網路控制系統中，資訊調度發生在應用層，也就是感測器、控制器與執行器之間訊息傳遞的過程。當系統網路中某節點發生資料傳輸碰撞時，資訊調度規定節點的優先發送順序、發送時刻和時間間隔，以避免網路衝突。

在NCS中，如果網路控制系統的所有資料傳輸都能在任務時限內完成，則稱網路控制系統的傳輸是可調度的。

典型的NCS資訊調度演算法

#目前對網路控制系統中資訊調度的研究主要分為調度與控制的分開設計和調度與控制的協同設計。

調度與控制的分開設計

在NCS的研究中，一類研究是針對通訊網絡，研究提升網路服務品質的資訊調度方法；另一類研究是在一定的網路資訊調度方法基礎上，研究提升NCS性能的控制方法。因此，資訊調度方法對改善NCS性能起著很大的作用。

根據資訊對即時性的要求，資訊調度分為靜態調度（又稱離線調度）、動態調度（又稱線上調度）和混合調度。

靜態優先權調度

目前靜態調度演算法很多，本文著重介紹以下幾種典型的演算法以及演算法的改進。

速率單調靜態優先權調度(RateMonotonicSchedulingModel)演算法的調度優先權由任務週期決定，在任務週期等於時限的同步即時任務系統中是最佳靜態調度演算法。但該演算法具有調度判定具有指數時間複雜度、對任務的執行週期限制的過於嚴格、只能處理具有固定週期的任務等缺點。鑑於上述缺點Lehoczky等[23]提出了擴大調度可行性條件的RM演算法。 Sha等[22]考慮到任務的阻塞，給出了非搶佔服務方式下RM演算法的可調度條件。葉明等[5]基於RM演算法提出了一種新的即時調度演算法(HardReal-timeCommunicationScheduler，HRTCS)。文遠保等[4]針對任務的周期和調度優先權關係不固定的串流媒體提出了改進的RM演算法。

截至時間單調調度模型(DeadlineMonotonicSchedulingModel)策略的任務優先順序由任務時限來決定。此調度演算法要防止任務越過其時限而無法獲得調度，進而影響系統的即時性。當任務週期和時限相同或所有同步週期性任務時，DM演算法都是最佳靜態調度演算法。

由Hong等提出的基於時間窗的靜態頻寬調度演算法避免了資料在網路傳輸過程中產生幹擾和資料衝突。 Hong等也將此調度方法應用於循環服務型NCS和CAN網下的NCS。

劉魯源等鑑於此調度方法僅限於調度網路中的週期數據，提出基於同步相和非同步相的時間窗調度演算法，使非週期數據也可以採用該基於時間窗的靜態調度演算法。

動態優先權排程

在動態優先權排程演算法中，任務的時間約束關係並沒有完全確定，新任務的到達時間是未知的。以下介紹幾種經典的動態優先權調度演算法。

Liu和Layland提出的時限最早的任務優先調度（Earliestdeadlinefirstscheduling），任務優先順序是任務時限與任務執行時刻的差，該演算法對同步週期任務組是最佳的動態調度演算法。鑑於EDF是搶佔式調度演算法，任務間的切換時需要大量開銷。 Baker[12]給出了非搶佔士服務方式下EDF演算法的可調度性條件。張惠娟等[11]提出了一種基於EDF演算法的優先權驅動即時調度演算法，較大程度地克服了EDF演算法在多處理器系統中的調度缺點。劉懷等[10]提出了基於EDF演算法的容錯調度演算法。張奇智等[7]採用非中斷的EDF調度方法來改善週期性資料幀的端到端延遲。洪艷偉等[1]提出了分別在簡單模型上和複雜模型上如何判定實時任務的可行性。

最小鬆弛優先調度(Leastlaxityfirst)和EDF演算法可看作同類型的調度演算法，任務優先權是完成時限和任務執行時刻的差再減去週期任務的執行時間。 LLF演算法盡量避免了長週期任務的頻繁等待、執行，具有較小的抖動性。

最大誤差優先—嘗試一次丟棄(mosterrorfirst-tryoncediscard)是Walsh等[8]人提出的基於線上取得的網路誘導傳輸誤差和動態分配網路頻寬的調度演算法。

Otanez等[9]人提出的基於死區的動態調度在確保系統性能的基礎上動態地丟棄一定比率的數據，以減輕網路的負載。但是當多個獲準存取網路的資料包同時競爭網路資源時，此策略無法確定資料包發送的優先順序。

基於業務平滑的動態調度是Kewon等利用業務平滑的技術控制Ethernet網的通訊量，透過在Ethernet網的UDP(TCP/IP)層和MAC層插入定速率業務平滑器和自適應業務平滑器以限定MAC層資料包的到達速率，並且保證網路誘導時延的有界性，從而提高網路的服務品質.

Cena等提出的優先級提升—分散式優先權排隊調度(PP-DPQ)可以確保即時資料傳輸最大間隔具有確定上界，非即時資料在傳輸中公平地競爭網路資源。

基於時間窗的動態調度（DynamicTimeWindow）是Raja對基於時間窗的靜態排程演算法進行改進，提出優先循環服務和動態時間窗的頻寬分配策略。

模糊動態調度是白濤[13]等將模糊控制理論引入NCS資訊調度中，利用基於IF2THEN規則的模糊邏輯來確定資料傳輸的優先順序。

混合調度

Zuberi等針對CAN下網路控制系統，提出混合通訊調度(MTS)策略。在設計調度策略時，考慮到資料即時性要求不同，可以分別採用不同的調度策略，以提高網路資源的可調度性。 Tabuada等[27]給出的退火控制任務的事件觸發即時調度是基於有反饋事例的事件觸發調度器，並且給出了它如何保證系統性能的條件。

調度與控制的協同設計

目前關於控制與調度共同設計成為研究熱點受到越來越多的重視，大體可分為開環調度和回授控制即時調度兩方面。

開環調度

對NCS中各個控制環中資料傳輸節點取樣週期和取樣時刻的調度

Hong基於「視窗」的概念，給出了一種透過調度採樣時間來減少時延的影響並提高網路利用率的調度演算法，建立了NCS控制系統性能與網路性能間的約束關係。但該演算法是基於令牌環系統(tokenpassingsystem)和輪詢系統(pollingsystem)的一維物件的調度，系統中資訊類型僅限於週期性資訊。 Kim等[16]基於相同想法提出了適用於多維物件的取樣時間調度演算法。劉魯源等[17]提出了利用剩餘的時間窗口調度非即時數據提高了網路資源利用率的調度演算法。

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