嵌入式实时系统中结合动态电压缩放的自适应检查点机制
1. 引言
嵌入式系统常处于恶劣环境，需容错计算技术保障可靠性。同时，系统能量受限，且很多嵌入式系统执行实时应用，有严格的任务截止时间要求。
动态电压缩放（DVS）是降低系统运行功耗的常用方法，许多嵌入式处理器具备动态调整工作电压的能力。实时系统中的容错通常通过在线故障检测、检查点和回滚恢复来实现。在每个检查点，系统将状态保存到安全设备，检测到故障时回滚到最近检查点并继续正常执行。
检查点会增加任务执行时间，无故障时可能导致任务错过截止时间，但有故障时能提高任务按时正确完成的可能性。因此，需谨慎选择检查点间隔，平衡检查点成本和回滚时间。
以往动态电源管理和容错是分开研究的，本文提出一种集成方法，通过检查点实现容错，通过DVS实现电源管理。主要贡献包括：
- 引入自适应检查点方案，根据故障频率和任务截止时间动态调整检查点间隔。
- 该方案能处理随机故障到达过程，还能容忍最多k次故障发生。
- 将自适应检查点与DVS方案结合，同时实现功耗降低和容错。
- 将自适应检查点方案扩展到多任务实时系统。
假设故障是间歇性或瞬态的，永久故障通过制造测试或现场测试技术处理，且系统为“软”实时系统，错过截止时间不会导致灾难性后果。
2. 实时系统中的检查点机制
2.1 在线方案与离线方案
离线检查点方案在任务执行前确定检查点间隔，多数已知实时系统检查点方案属于此类，缺点是无法适应实际故障发生情况。在线方案可根据故障发生调整检查点间隔，更具优势，但目前在线方案对任务及时完成仅提供概率保证。
