...RBA在分布式嵌入式实时系统中的应用
余皓彦
【摘要】 随着嵌入式分布系统应用范围的增加，该系统通信的实时性问题逐渐暴露出来。由于影响系统实时性的因素相对较多，因此其通信性能的优化需结合各个影响因素完成。本文从影响实时性的因素入手，对嵌入式分布系统通信的实时性问题进行分析和研究。
【关键词】 嵌入式分布系统 通信 实时性问题
前言：从嵌入式分布系统的应用经验可知，通信延时问题的存在对客户信息传输需求的满足质量产生了不良影响。从本质角度来讲，上述问题主要是由系统的实时性能引发的。为了提升客户的满意度，需要注重该系统实时性问题的优化解决。
一、影响嵌入式分布系统实时性的因素
从整体角度来讲，影响嵌入式分布系统实时性的因素主要包含以下几种：
1.1通信协议因素
从本质角度来讲，通信协议对系统通信实时性的影响主要是由协议的分层处理功能引发的。由于每一层处理操作都需要一定的时间，多个层次的叠加对系统的通信实时性能产生了一定的影响。
1.2各个网关的路由因素
在嵌入式分布系统的运行过程中，其各个组成要素——网关处于协同工作状态。这些组成要素之间的信息传输是通过路由完成的。从系统的以往运行经验可知，路由的多跳转发方式增加了网关信息传输环节的计算量，进而影响整个系统的通信实时性。因此，该系统通信实时性的提升需要将路由作为一种優化对象，利用适宜优化策略的应用，避免通信延时现象的出现[1]。
1.3系统架构因素
系统架构对通信实时性的影响具有整体性特点。从系统的运行过程可知，嵌入分布式结构通过自身的通信协议调整、数据传输等功能满足客户的信息传输要求。网关作为该架构的主要重要组成元素，各个网关之间的信息传输操作从一定程度上影响了整个系统的实时性[2]。
二、嵌入式分布系统通信的实时性问题
这里主要从以下几方面入手，对嵌入式分布系统通信的实时性问题进行分析：
2.1通信协议拥塞问题解决方面
作为嵌入式分布系统通信实时性的影响因素之一，通信协议的影响作用主要是由拥塞问题的出现引发的。因此，系统通信协议方面的实时性优化需要将解决拥塞问题作为一项重要目标。
为了提升客户对嵌入式分布系统的满意度，这里利用拥塞避免法解决上述问题。该方法的作用机理为：当检测到嵌入式分布系统收到的ACK重复确认数量大于3时，或者系统的通信过程产生潮湿现象时，拥塞避免法可以自动将系统的慢启动阈值调整为系统cwnd参数的二分之一。在这种情况下，信息传输方在固定时间内接收到所传输信息对象的传输完成应答之后，整个通信过程的cwnd参数发生显著增加，进而实现对系统通行拥塞问题的有效控制[3]。
2.2系统数据库方面
就嵌入式分布系统的数据库而言，其对通信实时性的影响主要是通过数据库的请求排队功能引发的。为了提升通信质量，需要对该功能进行合理优化。从嵌入式分布系统的应用情况可知，其请求排队的应用存在待传输信息等待时间较长、利用率较低（待传输信息较少时系统基本处于闲置状态）等问题。结合上述现象，可以利用优先排队方式提升系统的通信实时性。该方法对待传输信息的处理流程为：客户为系统提供待传输信息请求包；系统自动完成信息相关参数的提取，并根据所得参数计算不同数据信息的等级；优先传输等级较高的数据信息（重要性程度是数据信息等级计算的标准），此时，其他数据信息处于等待状态；当等级较高的数据信息传输完成之后，基于等级排列顺序的下一等级会被调度至系统的数据库中心，开展传输处理操作，直至整个请求包中的数据信息全部处理完成。
2.3网关路由计算方面
就系统各个网关之间的路由而言，其对系统通信实时性的影响是由路由较低的计算效率引发的。针对这种实时性问题，可以利用Qos机制引入策略，提升系统的通信质量。在Qos机制的影响下，整个系统的通信决策过程主要受延迟与可靠性这两种参数的影响。当通信出现延迟问题（通信链路拥塞）时，Qos机制可以及时增加链路的可用带宽及流量负载阈值。此时，数据信息的拥塞现象能够得到有效缓解，进而提升系统通信的实时性与可靠性[4]。
结论：目前嵌入式分布系统运行过程中产生的通信实时性问题主要是由数据库的排队功能、各网关路由的计算量以及通信协议应用产生的拥塞现象等因素引发的。为了提升系统的通信质量，可以分别应用数据信息优先排队方式、Qos机制引入计算策略及拥塞避免法进行合理应对。
参 考 文 献
[1]贾智平. 嵌入式分布系统通信实时性问题的研究[D].山东大学，2007.
[2]赵军. 基于SOPC的嵌入式网络通信系统的研究与设计[D].山东大学，2009.
[3]陶林. 基于以太网的分布式数控系统实时通信的研究[D].桂林电子科技大学，2010.
[4]罗刚. 分布式PLC网络网关通信的研究[D].杭州电子科技大学，2011.
