CN115168013A - 一种任务运行系统、方法及计算设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种任务运行系统、方法及计算设备，系统包括抢占式内核、中断预处理模块、布置在中断预处理模块之上的实时运行时域和通用运行时域，其中，中断预处理模块响应于硬件产生的中断信号，根据中断类型将中断信号发送至对应的运行时域进行处理；实时运行时域在接收到中断信号时，打断正在执行的实时性任务并进行中断处理，从实时性任务队列中获取紧急程度最高的实时性任务，以便立即执行紧急程度最高的实时性任务；通用运行时域在接收到中断信号时，从计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，打断低优先级计算型任务并进行中断处理，以便立即执行最高优先级计算型任务。根据本发明的技术方案，能实现混合运行实时性任务和计算型任务。

Description

一种任务运行系统、方法及计算设备

本申请是2022年4月29日提交的发明专利申请2022104630832的分案申请。

技术领域

本发明涉及边缘计算及操作系统技术领域，尤其涉及一种任务运行系统、任务运行方法及计算设备。

背景技术

云计算技术通过对资源进行分隔管理，提高了硬件资源的利用率，大大降低了IT信息系统的使用成本，同时也提高了系统的可用性。目前，主流的大型互联网服务都是基于云计算提供的基础设施。

随着5G技术的发展，互联网向更深更广的领域发展，网络终端与网络中心的拓扑距离不断拉长，影响网络应用响应的及时性。网络终端是数字世界与物理世界的分界线，网络终端设备通常具有实时性方面的要求，需要在有限的时间内完成计算任务并反馈计算结果。

现有技术中，因考虑成本等因素，网络终端设备的计算能力普遍较弱，需要利用云中心的计算资源完成核心部分计算任务，再由网络终端设备完成剩余部分的计算任务。但是，由于云中心与网络终端之间的距离较远，导致网络传输过程影响交互的实时性。因此，需要在云中心与网络终端之间，也即在云的边缘，引入一种新的计算方式，以解决计算资源与物理距离之间的矛盾。

现有的操作系统包括实时操作系统和通用操作系统两种。对于网络终端设备，一般采用实时操作系统，以保证任务运行的实时性。对于云中心服务器，一般采用通用操作系统，以获得对计算资源的最大利用率。

对于边缘计算服务器节点，既需要运行计算型任务，也需要运行实时性任务。因此，现有的单一的实时操作系统或者通用操作系统均不能满足边缘计算服务器节点的需求。

为此，需要一种具有混合时域特性的任务运行系统，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种任务运行系统、任务运行方法及计算设备，以解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种任务运行系统，适于部署在边缘计算服务器中，所述系统包括抢占式内核、布置在所述抢占式内核之上的中断预处理模块、布置在所述中断预处理模块之上的实时运行时域和通用运行时域，其中：所述中断预处理模块适于响应于硬件产生的中断信号，根据所述中断信号确定中断类型，根据所述中断类型将所述中断信号发送至对应的运行时域进行处理；所述实时运行时域适于在接收到中断信号时，打断正在执行的实时性任务并进行中断处理，从实时性任务队列中获取紧急程度最高的实时性任务，以便立即执行所述紧急程度最高的实时性任务；所述通用运行时域适于在接收到中断信号时，从计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，打断低优先级计算型任务并进行中断处理，以便立即执行所述最高优先级计算型任务。

可选地，在根据本发明的任务运行系统中，所述实时运行时域包括：快速中断模块，适于在接收到中断信号时，打断正在执行的实时性任务并进行中断处理；实时调度模块，适于利用实时调度算法从实时性任务队列中获取紧急程度最高的实时性任务，以便立即执行所述紧急程度最高的实时性任务；实时运行模块，适于为所述紧急程度最高的实时性任务提供内存管理服务。

可选地，在根据本发明的任务运行系统中，所述快速中断模块进一步适于：将中断信号发送至处理器，以便处理器从快速中断向量表中查找对应的中断处理程序，并通过中断处理程序打断正在执行的实时性任务并进行中断处理。

可选地，在根据本发明的任务运行系统中，所述通用运行时域包括：通用调度模块，适于在接收到中断信号时，利用公平调度算法从计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，以便立即执行所述最高优先级计算型任务；线程化中断模块，适于打断低优先级计算型任务并进行中断处理；通用运行模块，适于为所述最高优先级计算型任务提供内存管理服务。

可选地，在根据本发明的任务运行系统中，所述线程化中断模块进一步适于：将所述中断信号发送至处理器，以便处理器将所述中断信号转换为相应的中断请求，并从中断请求注册表中查找与所述中断请求相关联的一个或多个中断处理程序；依次唤醒与所述一个或多个中断处理程序相对应的一个或多个处理线程，以便经由所述一个或多个处理线程来打断低优先级计算型任务并进行中断处理。

可选地，在根据本发明的任务运行系统中，所述公平调度算法包括CFS调度算法。

可选地，在根据本发明的任务运行系统中，所述实时调度算法包括最低松弛度优先调度算法。

可选地，在根据本发明的任务运行系统中，所述中断预处理模块进一步适于：从所述中断信号中获取中断来源信息，并根据所述中断来源信息确定中断类型。

根据本发明的一个方面，提供一种任务运行方法，在任务运行系统中执行，所述系统包括抢占式内核、布置在所述抢占式内核之上的中断预处理模块、布置在所述中断预处理模块之上的实时运行时域和通用运行时域，所述方法包括步骤：中断预处理模块响应于硬件产生的中断信号，根据所述中断信号确定中断类型，根据所述中断类型将所述中断信号发送至对应的运行时域进行处理；实时运行时域在接收到中断信号时，打断正在执行的实时性任务并进行中断处理，从实时性任务队列中获取紧急程度最高的实时性任务，以便立即执行所述紧急程度最高的实时性任务；通用运行时域在接收到中断信号时，从计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，打断低优先级计算型任务并进行中断处理，以便立即执行所述最高优先级计算型任务。

根据本发明的一个方面，提供一种计算设备，包括：至少一个处理器；存储器，存储有程序指令，其中，程序指令被配置为适于由上述至少一个处理器执行，所述程序指令包括用于执行如上所述的任务运行方法的指令。

根据本发明的一个方面，提供一种存储有程序指令的可读存储介质，当该程序指令被计算设备读取并执行时，使得该计算设备执行如上所述的任务运行方法。

根据本发明的技术方案，提供了一种任务运行系统，通过设置实时运行时域和通用运行时域能够满足实时性任务和计算型任务混合运行的需求。其中，中断预处理模块可以响应于硬件产生的中断信号，根据中断类型将中断信号分配给对应的运行时域来进行处理。实时运行时域在接收到中断信号时，立即打断正在执行的实时性任务并进行中断处理，并从CPU的实时性任务队列中选择紧急程度最高的实时性任务，以便CPU立即执行该紧急程度最高的实时性任务。通用运行时域在接收到中断信号时，首先从CPU的计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，随后可以打断正在执行的低优先级计算型任务并进行中断处理，以便CPU立即执行最高优先级计算型任务。可见，本发明的任务运行系统具有混合时域特性，既能够实现优先处理紧急程度最高的实时性任务，又能够实现优先处理最高优先级的计算型任务，能实现同时对实时性任务和计算型任务的调度执行。这样，能够满足混合业务对计算能力和实时控制能力的需求，也满足了边缘计算服务器节点需要混合运行实时性任务和计算型任务的需求。此外，由于边缘计算服务器节点的资源有限，基于本发明的任务运行系统可以实现在一个平台上混合运行实时性任务和计算型任务，这样可以最优化地充分利用有限资源。而且，通过将本发明的任务运行系统部署在边缘计算服务器节点，可以衔接云中心服务器与网络终端设备形成一个更加完备的网络信息系统，解决了云中心服务器与网络终端之间因物理距离太远而响应慢的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明一个实施例的任务运行系统120部署在边缘计算服务器100中的示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的计算设备200的示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的任务运行方法300的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一个实施例的任务运行系统120部署在边缘计算服务器100中的示意图。

如图1所示，边缘计算服务器100可以包括硬件层110、任务运行系统120、应用层130。其中，在一些实施例中，任务运行系统120可以为操作系统的一部分，即边缘计算服务器100的操作系统中包括任务运行系统120。在又一些实施例中，边缘计算服务器100的操作系统可以实现为本发明的任务运行系统120。

具体地，应用层130可以包括一个或多个应用，这里，本发明对应用的种类和数量不做限制。开发人员也可以根据实际业务需求来开发应用。每个应用可以调用任务运行系统提供的接口来请求业务运行系统执行任务。在一个实施例中，应用例如包括用于混合环境监控的应用、用于混合业务调试的应用、用于混合业务分析的应用等。

硬件层110可以为任务运行系统及应用的运行提供硬件环境。硬件层110可以包括处理器(CPU)、内部存储器，还可以包括网卡、硬盘、键盘等外部硬件设备。

任务运行系统120可以为一个或多个应用请求执行的任务(包括实时性任务和计算型任务)提供运行环境。

根据本发明的任务运行系统120，可以同时运行实时性任务和计算型任务。需要说明的是，实时性任务即是需要在规定时间内及时做出响应的任务，例如对交通灯信号的控制任务。计算型任务是指需要对大量数据进行处理的对计算能力要求较高的任务，例如音视频处理、数据库应用等。

实时性任务与计算型任务在中断处理、调度处理、内存管理等方面的需求存在差异。具体地，在中断处理方面，实时性任务需要通过中断处理来尽快执行紧急程度最高的任务；而对于计算型任务，则不希望当前执行的任务频繁被中断。在调度处理方面，实时性任务需要在事件到达后尽快被调度；而对于计算型业务，则不希望当前执行的任务频繁被调度出去。在内存管理方法，实时性任务需要全部存放在内存中，而不是被虚拟内存换出；计算型任务由于有大量数据需要处理，因此需要充分利用虚拟内存才能实现大规模的数据计算。

鉴于实时性任务与计算型任务在中断处理、调度处理、内存管理等方面的需求，本发明提供了一种能够同时调度执行实时性任务和计算型任务的任务运行系统120。

根据本发明的实施例，如图1所示，任务运行系统120包括抢占式内核121、布置在抢占式内核121之上的中断预处理模块122、布置在中断预处理模块122之上的运行时系统。其中，运行时系统包括实时运行时域123和通用运行时域124(非实时运行时域)，实时运行时域123可以为实时性任务提供运行环境，通用运行时域124可以为计算型任务提供运行环境。

需要说明的是，本发明中的抢占式内核121采用完全抢占式内核，以确保基础的实时响应能力和对资源的融合调度能力。每个运行时域采用完整的独立的核心软件栈，使得两个运行时域之间相互隔离，以保证不同时间特性的实时性任务和计算型任务在运行时的独立性。

在一个实施例中，如图1所示，任务运行系统120还包括位于实时运行时域123和通用运行时域124之上的应用域管理模块126，应用域管理模块126可以为上层应用层的一个或多个应用提供统一的域控制接口，以便应用通过调用域控制接口来请求执行任务。应用域管理模块126可以接收一个或多个应用发送的任务执行请求，并根据任务的类型将任务分配给相应的域来执行。即，当任务为实时性任务时，将实时性任务分配给实时运行时域123来执行，实时运行时域123可以为实时性任务的运行提供实时运行环境。当任务为计算型任务时，将计算型任务分配给通用运行时域124来执行，通用运行时域124可以为计算型任务的运行提供通用运行环境。

根据本发明的实施例，实时运行时域123中的各个模块用于实现优先处理紧急程度最高的实时性任务，通用运行时域124中的各个模块用于实现优先处理最高优先级的计算型任务。

具体地，抢占式内核121可以接收到硬件产生的中断信号，即硬件中断信号。硬件中断信号是与任务运行系统120通信相连的硬件设备(例如网卡、硬盘、键盘等)自动产生的。随后，抢占式内核121可以将来自于硬件的中断信号发送至中断预处理模块122，以便通过中断预处理模块122将中断信号分配给对应的运行时域进行处理。

中断预处理模块122可以响应于硬件产生的中断信号，根据中断信号确定中断类型，根据中断类型将中断信号分配给对应的运行时域(实时运行时域123或通用运行时域124)来进行处理。这里，中断信号中包括中断来源信息，中断预处理模块122可以从中断信号中获取中断来源信息，并根据中断来源信息确定中断类型。中断类型也即是确定需要立即执行的是紧急程度最高的实时性任务、还是最高优先级的计算型任务。

其中，实时运行时域123在接收到中断信号时，首先立即打断正在执行的实时性任务并进行中断处理，随后，可以利用实时调度算法从处理器(CPU)的实时性任务队列中获取紧急程度最高的实时性任务，以便处理器(CPU)立即执行该紧急程度最高的实时性任务。此时，相当于紧急程度最高的实时性任务抢占了处理器的使用权。可以理解，实时运行时域123在接收到中断信号时，首先对正在执行的任务进行中断处理，然后再进行调度处理。

通用运行时域124在接收到中断信号时，首先从处理器的计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，例如可以基于公平调度算法从计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务。进而，可以打断正在执行的低优先级计算型任务并进行中断处理，以便处理器立即执行最高优先级计算型任务。

进一步而言，通用运行时域124在从计算型任务队列中选择最高优先级的计算型任务之后，需要判断选择的最高优先级的计算型任务是否是正在执行的计算型任务。如果最高优先级的计算型任务不是正在执行的计算型任务，说明正在执行的计算型任务当前属于低优先级计算型任务，则打断正在执行的低优先级计算型任务(该低优先级计算型任务也即先前的最高优先级计算型任务)并进行中断处理，以便处理器立即转而执行最高优先级计算型任务。此时，相当于最高优先级计算型任务抢占了处理器的使用权。

另外，如果选择的最高优先级计算型任务即是正在执行的计算型任务，便无需打断正在执行计算型任务、无需进行中断处理，这样也就避免了计算型任务频繁被中断的情况。可以理解，通用运行时域124在接收到中断信号时首先进行调度处理，然后确定是否需要进行中断处理。

根据本发明的一个实施例，实时运行时域123包括快速中断模块1231、实时调度模块1232、实时运行模块1233。在紧急程度最高的实时性任务运行期间，实时运行模块1233可以为紧急程度最高的实时性任务的运行提供内存管理服务。

快速中断模块1231运行在处理器之上，快速中断模块1231可以在接收到中断信号时，打断正在执行的实时性任务并进行中断处理。

进一步地，快速中断模块1231可以与中断处理程序进行绑定。快速中断模块1231在接收到中断信号时，可以将中断信号发送至处理器，处理器通过从快速中断向量表中查找对应的中断处理程序(即，与快速中断模块1231绑定的中断处理程序)，并将中断信号发送至中断处理程序，以便通过中断处理程序打断正在执行的实时性任务并进行中断处理。

需要说明的是，中断处理是指当出现需要优先执行的新任务时，处理器暂时中止对当前任务的执行转而执行新任务(例如上述实施例中的紧急程度最高的实时性任务或者最高优先级计算型任务)的处理过程。

实时调度模块1232可以利用实时调度算法从实时性任务队列中获取紧急程度最高的紧急程度最高的实时性任务，以便处理器立即执行该紧急程度最高的实时性任务。

在一个实施例中，实时调度算法可以实现为最低松弛度优先调度算法，即，可以利用最低松弛度优先调度算法从实时性任务队列中获取紧急程度最高的实时性任务。需要说明的是，最低松弛度优先调度算法是根据任务紧急(或松弛)的程度，来确定任务的优先级。对于本发明的实施例而言，实时性任务的紧急程度越高，为实时性任务所赋予的优先级越高，以便优先执行紧急程度最高的实时性任务。在实时性任务队列中，每个实时性任务按照松弛度从低到高(也即，紧急程度从高到低)进行排序，其中，松弛度最低(紧急程度最高)的实时性任务排在实时性任务队列的最前面，被优先调度执行。松弛度的计算方法如下：实时性任务的松弛度＝必须完成的时间-其本身的运行时间-当前时间。根据该算法，当一实时性任务的最低松弛度减为0时，实时调度模块1232必须立即调度该实时性任务以使该任务立即抢占处理器，保证该实时性任务按照截止时间的要求执行完成。

根据本发明的一个实施例，通用运行时域124包括通用调度模块1242、线程化中断模块1241、通用运行模块1243。在最高优先级计算型任务运行期间，通用运行模块1243可以为最高优先级计算型任务提供内存管理服务。

通用调度模块1242可以在接收到中断信号时，可以利用公平调度算法从处理器的计算型任务队列中选择并获取最高优先级计算型任务，以便处理器立即执行该最高优先级计算型任务。在一种实现方式中，公平调度算法可以实现为CFS调度算法。通用调度模块1242可以利用CFS调度算法从处理器的任务队列中选择最高优先级计算型任务。具体地，根据CFS调度算法，通用调度模块1242总是会从计算型任务队列中选择运行最慢的计算型任务来作为最高优先级计算型任务，以便运行越慢的计算型任务可以得到更多的运行机会。

需要说明的是，如果最高优先级计算型任务即是正在执行的计算型任务，则继续执行该正在执行的计算型任务，不需要对正在执行的计算型任务进行中断处理。

如果最高优先级计算型任务不是正在执行的计算型任务，换言之，正在执行的计算型任务为低优先级计算型任务，则，进一步通过线程化中断模块1241打断正在执行的低优先级计算型任务并进行中断处理。

在一个实施例中，线程化中断模块1241运行在处理器之上。线程化中断模块1241具体可以根据以下方法来打断正在执行的低优先级计算型任务并进行中断处理：可以将中断信号发送至处理器，处理器通过将中断信号转换为相应的中断请求(IRQ)，并从中断请求注册表中查找与该中断请求相关联的一个或多个中断处理程序。并且，处理器依次唤醒与一个或多个中断处理程序相对应的一个或多个处理线程，以便经由一个或多个处理线程来打断正在执行的低优先级计算型任务并进行中断处理。

具体而言，与中断请求相关联的中断处理程序可以包括多个。处理器在从中断请求注册表中查找与该中断请求相关联的多个中断处理程序的过程中，每查找到一个相关联的中断处理程序，便会唤醒与中断处理程序相对应的处理线程，以便经由处理线程打断正在执行的低优先级计算型任务并进行中断处理，在等待该处理线程执行完成后，接着从中断请求注册表中查找下一个相关联的中断处理程序，唤醒与下一个中断处理程序相对应的下一个处理线程，并等待下一个处理线程执行完成。以此类推，直至与中断请求相关联的所有中断处理程序对应的处理线程均执行完成，从而完成中断处理。

另外，在一个实施例中，如图1所示，实时运行时域123与通用运行时域124之间还可以部署域资源管理模块125，域资源管理模块125用于分隔实时运行时域123和通用运行时域124的资源，确保实时运行时域123与通用运行时域124之间的资源和特性的隔离性。

根据本发明的任务运行系统120，通过设置实时运行时域和通用运行时域能够满足实时性任务和计算型任务混合运行的需求。其中，中断预处理模块可以响应于硬件产生的中断信号，根据中断类型将中断信号分配给对应的运行时域来进行处理。实时运行时域在接收到中断信号时，立即打断正在执行的实时性任务并进行中断处理，并从CPU的实时性任务队列中选择紧急程度最高的实时性任务，以便CPU立即执行该紧急程度最高的实时性任务。通用运行时域在接收到中断信号时，首先从CPU的计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，随后可以打断正在执行的低优先级计算型任务并进行中断处理，以便CPU立即执行最高优先级计算型任务。可见，本发明的任务运行系统具有混合时域特性，既能够实现优先处理紧急程度最高的实时性任务，又能够实现优先处理最高优先级的计算型任务，能实现同时对实时性任务和计算型任务的调度执行。这样，能够满足混合业务对计算能力和实时控制能力的需求，也满足了边缘计算服务器节点需要混合运行实时性任务和计算型任务的需求。此外，由于边缘计算服务器节点的资源有限，基于本发明的任务运行系统可以实现在一个平台上混合运行实时性任务和计算型任务，这样可以最优化地充分利用有限资源。而且，通过将本发明的任务运行系统部署在边缘计算服务器节点，可以衔接云中心服务器与网络终端设备形成一个更加完备的网络信息系统，解决了云中心服务器与网络终端之间因物理距离太远而响应慢的问题。

根据本发明的一个实施例，边缘计算服务器100可以实现如下所示的计算设备200。

图2示出了根据本发明一个实施例的计算设备200的示意图。

如图2所示，在基本配置202中，计算设备200典型地包括系统存储器206和一个或者多个处理器204。存储器总线208可以用于在处理器204和系统存储器206之间的通信。

取决于期望的配置，处理器204可以是任何类型的处理，包括但不限于：微处理器(UP)、微控制器(UC)、数字信息处理器(DSP)或者它们的任何组合。处理器204可以包括诸如一级高速缓存210和二级高速缓存212之类的一个或者多个级别的高速缓存、处理器核心214和寄存器216。示例的处理器核心214可以包括运算逻辑单元(ALU)、浮点数单元(FPU)、数字信号处理核心(DSP核心)或者它们的任何组合。示例的存储器控制器218可以与处理器204一起使用，或者在一些实现中，存储器控制器218可以是处理器204的一个内部部分。

取决于期望的配置，系统存储器206可以是任意类型的存储器，包括但不限于：易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪存等)或者它们的任何组合。系统存储器206可以包括操作系统220、一个或者多个应用222以及程序数据224。应用222实际上是多条程序指令，其用于指示处理器204执行相应的操作。在一些实施方式中，应用222可以布置为在操作系统上使得处理器204利用程序数据224进行操作。

计算设备200还包括储存设备232，储存设备232包括可移除储存器236和不可移除储存器238。

计算设备200还可以包括储存接口总线234。储存接口总线234实现了从储存设备232(例如，可移除储存器236和不可移除储存器238)经由总线/接口控制器230到基本配置202的通信。操作系统220、应用222以及程序数据224的至少一部分可以存储在可移除储存器236和/或不可移除储存器238上，并且在计算设备200上电或者要执行应用222时，经由储存接口总线234而加载到系统存储器206中，并由一个或者多个处理器204来执行。

计算设备200还可以包括有助于从各种接口设备(例如，输出设备242、外设接口244和通信设备246)到基本配置202经由总线/接口控制器230的通信的接口总线240。示例的输出设备242包括图像处理单元248和音频处理单元250。它们可以被配置为有助于经由一个或者多个A/V端口252与诸如显示器或者扬声器之类的各种外部设备进行通信。示例外设接口244可以包括串行接口控制器254和并行接口控制器256，它们可以被配置为有助于经由一个或者多个I/O端口258和诸如输入设备(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备)或者其他外设(例如打印机、扫描仪等)之类的外部设备进行通信。示例的通信设备246可以包括网络控制器260，其可以被布置为便于经由一个或者多个通信端口264与一个或者多个其他计算设备262通过网络通信链路的通信。

网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质通常可以体现为在诸如载波或者其他传输机制之类的调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块，并且可以包括任何信息递送介质。“调制数据信号”可以这样的信号，它的数据集中的一个或者多个或者它的改变可以在信号中以编码信息的方式进行。作为非限制性的示例，通信介质可以包括诸如有线网络或者专线网络之类的有线介质，以及诸如声音、射频(RF)、微波、红外(IR)或者其它无线介质在内的各种无线介质。这里使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质二者。

在根据本发明的实施例中，计算设备200被配置为执行根据本发明的任务运行方法300。计算设备200的操作系统中包含用于执行本发明的任务运行方法300的多条程序指令，以便计算设备通过执行本发明的任务运行方法300来实现混合运行实时性任务和计算型任务。

在本发明的一个实施例中，计算设备200的操作系统中包括任务运行系统120，任务运行系统120被配置为执行根据本发明的任务运行方法300。

图3示出了根据本发明一个实施例的任务运行方法300的流程图。方法300适于在任务运行系统120中执行。任务运行系统120可以部署在边缘服务器100(例如前述计算设备200)中。

如图3所示，方法300包括步骤S310～S330。

在步骤S310中，中断预处理模块122响应于硬件产生的中断信号，根据中断信号确定中断类型，根据中断类型将中断信号分配给对应的运行时域(实时运行时域123或通用运行时域124)来进行处理。这里，中断信号中包括中断来源信息，中断预处理模块122可以从中断信号中获取中断来源信息，并根据中断来源信息确定中断类型。中断类型也即是确定需要立即执行的是紧急程度最高的实时性任务、还是最高优先级的计算型任务。

在步骤S320中，实时运行时域123在接收到中断信号时，首先立即打断正在执行的实时性任务并进行中断处理，随后，可以利用实时调度算法从CPU的实时性任务队列中获取紧急程度最高的实时性任务，以便CPU立即执行该紧急程度最高的实时性任务。此时，相当于紧急程度最高的实时性任务抢占了CPU的使用权。可以理解，实时运行时域123在接收到中断信号时，首先对正在执行的任务进行中断处理，然后再进行调度处理。

在步骤S330中，通用运行时域124在接收到中断信号时，首先从CPU的计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，例如可以基于公平调度算法从计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务。进而，可以打断正在执行的低优先级计算型任务并进行中断处理，以便CPU立即执行最高优先级计算型任务。

进一步而言，在从计算型任务队列中选择最高优先级的计算型任务之后，需要判断选择的最高优先级的计算型任务是否是正在执行的计算型任务。如果最高优先级的计算型任务不是正在执行的计算型任务，说明正在执行的计算型任务当前属于低优先级计算型任务，则打断正在执行的低优先级计算型任务(该低优先级计算型任务也即先前的最高优先级计算型任务)并进行中断处理，以便CPU立即转而执行最高优先级计算型任务。此时，相当于最高优先级计算型任务抢占了CPU的使用权。

另外，如果选择的最高优先级计算型任务即是正在执行的计算型任务，便无需打断正在执行计算型任务、无需进行中断处理，这样也就避免了计算型任务频繁被中断的情况。可以理解，通用运行时域124在接收到中断信号时首先进行调度处理，然后确定是否需要进行中断处理。

应当指出，关于任务运行方法300的具体实现可以参见前文对任务运行系统120的相关描述，此处不再赘述。

这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如可移动硬盘、U盘、软盘、CD-ROM或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被所述机器执行时，所述机器变成实践本发明的设备。

在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，移动终端一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本发明的任务运行方法。

以示例而非限制的方式，可读介质包括可读存储介质和通信介质。可读存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在可读介质的范围之内。

在此处所提供的说明书中，算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与本发明的示例一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (11)

1.一种任务运行系统，适于部署在边缘计算服务器中，所述系统包括抢占式内核、布置在所述抢占式内核之上的中断预处理模块、布置在所述中断预处理模块之上的实时运行时域和通用运行时域、部署在所述实时运行时域与通用运行时域之间的域资源管理模块，其中：

所述抢占式内核，适于接收硬件产生的中断信号，并将所述中断信号发送至所述中断预处理模块；

所述中断预处理模块，适于响应于硬件产生的中断信号，根据所述中断信号确定中断类型，根据所述中断类型将所述中断信号发送至对应的运行时域进行处理；

所述实时运行时域，适于在接收到中断信号时，打断正在执行的实时性任务并进行中断处理，从实时性任务队列中获取紧急程度最高的实时性任务，以便立即执行所述紧急程度最高的实时性任务；

所述通用运行时域，适于在接收到中断信号时，从计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，打断低优先级计算型任务并进行中断处理，以便立即执行所述最高优先级计算型任务；

所述域资源管理模块，适于分隔所述实时运行时域和通用运行时域的资源。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述实时运行时域包括：

快速中断模块，适于在接收到中断信号时，打断正在执行的实时性任务并进行中断处理；

实时调度模块，适于利用实时调度算法从实时性任务队列中获取紧急程度最高的实时性任务，以便立即执行所述紧急程度最高的实时性任务；

实时运行模块，适于为所述紧急程度最高的实时性任务提供内存管理服务。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述快速中断模块进一步适于：

将中断信号发送至处理器，以便处理器从快速中断向量表中查找对应的中断处理程序，并通过中断处理程序打断正在执行的实时性任务并进行中断处理。

4.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，所述通用运行时域包括：

通用调度模块，适于在接收到中断信号时，利用公平调度算法从计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，以便立即执行所述最高优先级计算型任务；

线程化中断模块，适于打断低优先级计算型任务并进行中断处理；

通用运行模块，适于为所述最高优先级计算型任务提供内存管理服务。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述线程化中断模块进一步适于：

将所述中断信号发送至处理器，以便处理器将所述中断信号转换为相应的中断请求，并从中断请求注册表中查找与所述中断请求相关联的一个或多个中断处理程序；

依次唤醒与所述一个或多个中断处理程序相对应的一个或多个处理线程，以便经由所述一个或多个处理线程来打断低优先级计算型任务并进行中断处理。

6.如权利要求4或5所述的系统，其中，

所述公平调度算法包括CFS调度算法。

7.如权利要求2或3所述的系统，其中，

所述实时调度算法包括最低松弛度优先调度算法。

8.如权利要求1-7中任一项所述的系统，其中，所述中断预处理模块进一步适于：

从所述中断信号中获取中断来源信息，并根据所述中断来源信息确定中断类型。

9.一种任务运行方法，在任务运行系统中执行，所述系统包括抢占式内核、布置在所述抢占式内核之上的中断预处理模块、布置在所述中断预处理模块之上的实时运行时域和通用运行时域、部署在所述实时运行时域与通用运行时域之间的域资源管理模块，所述域资源管理模块适于分隔所述实时运行时域和通用运行时域的资源，所述方法包括步骤：

抢占式内核接收硬件产生的中断信号，并将所述中断信号发送至中断预处理模块；

中断预处理模块响应于硬件产生的中断信号，根据所述中断信号确定中断类型，根据所述中断类型将所述中断信号发送至对应的运行时域进行处理；

实时运行时域在接收到中断信号时，打断正在执行的实时性任务并进行中断处理，从实时性任务队列中获取紧急程度最高的实时性任务，以便立即执行所述紧急程度最高的实时性任务；

通用运行时域在接收到中断信号时，从计算型任务队列中获取最高优先级计算型任务，打断低优先级计算型任务并进行中断处理，以便立即执行所述最高优先级计算型任务。

10.一种计算设备，包括：

至少一个处理器；以及

存储器，存储有程序指令，其中，所述程序指令被配置为适于由所述至少一个处理器执行，所述程序指令包括用于执行如权利要求9所述的方法的指令。

11.一种存储有程序指令的可读存储介质，当所述程序指令被计算设备读取并执行时，使得所述计算设备执行如权利要求9所述方法。

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