Modelo de balanceamento de carga através de migração de tarefas em MPSoC's de tempo real

Abstract

Sistemas embarcados, em muitos casos, utilizam mais de um processador formando arquiteturas multiprocessadas homogêneas ou heterogêneas. Sistemas multiprocessados que sejam implementados em um único chip são denominados de MPSoC’s. Assim como em sistemas multiprocessados de propósito geral, a utilização de técnicas de balanceamento de carga também pode trazer benefício no âmbito dos sistemas embarcados multiprocessados, uma vez que ajudam a distribuir de forma equilibrada as tarefas do sistema entre os diversos elementos de processamento existentes. Essa distribuição justa é um aspecto chave uma vez que pontos sobrecarregados devem ser evitados por apresentar, em geral, as maiores temperaturas do chip. Pontos superaquecidos de um chip podem ter mecanismos de falha acelerados e, por esse motivo, devem ser evitados. Além disso, técnicas dinâmicas de balanceamento de carga têm a possibilidade de lidar com a dinamicidade dos sistemas embarcados atuais, tais como equipamentos multimídia, onde o próprio usuário pode acrescentar tarefas ao sistema. Assim, este trabalho tem como objetivo propor um modelo de balanceamento de carga que utilize a técnica de migração de tarefas em um MPSoC que contemple, também, tarefas de tempo real. O modelo proposto utiliza gerenciadores locais e um gerenciador global e foi implementado sobre uma plataforma MPSoC real onde teve seu funcionamento validado, verificando-se uma diminuição na perda de deadlines bem como um equilíbrio maior do sistema ao longo de seu tempo de vida.

Embedded systems, in many cases, use more than one processor producing either homogenous or heterogeneous multiprocessed architectures. Multiprocessed systems implemented in a single chip are known as MPSoC’s. Similarly to what happens in general purpose multiprocessed systems, the use of load balancing techniques can also be positive in the multiprocessed embedded systems’ area, since these techniques are helpful to distribute, in a more balanced manner, the tasks of the system among its several processing elements. The fair distribution provided by these techniques is a key aspect, since overloaded points must be avoided because they tend to present the highest chip temperature levels. These high temperature levels may also lead faster to permanent chip failure and must be avoided. Besides that, dynamic load balancing techniques are capable of dealing with the dynamic behavior presented in current embedded systems, such as multimedia equipment, where the user himself can add new tasks to the system. The main objective of this work is to discuss and present a novel load balancing model through the task migration technique in MPSoC’s that contain real time tasks. The proposed model uses local and global managers and was implemented over a real MPSoC platform in which it was validated. There, it was possible to observe that deadline misses were decreased and the load balance of the system was reached throughout its life time.