Dynamic resource allocation scheme design for quality of service control in networked real-time systems

Networked real-time systems (NRSs) are pervasive in the real world, and many of them work in an open environment with varying workload. Quality of service (QoS) of NRSs is closely related to the provision of the system resources for servingthe real-time tasks. To provide guarantees of QoS in NRSs, the system resources should be allocated to the real-time tasks in adaptation to the workload variations so that the desired system performance is obtained, referred to as QoS control.This thesis is concerned with the design of dynamic resource allocation schemes for QoS control in three typical NRSs. In the first part, we propose dynamic computing capacity planning schemes for processor utilization control in the distributed real-time systems, and for energy minimization with request response time guarantees in the server clusters. To handle the workload variations, we model the workload uncertainties as the parameters in the system models and use the system performance as online feedback to predict these parameters as precise as possible. Then the optimal computing capacities are provided to serve the real-time tasks in these systems online. Experimental/simulation results demonstrate effectiveness of the proposed schemes for QoS control in comparisons with the existing approaches. In the second part, we propose a dynamic network scheduling scheme for networked control systems (NCSs), typical NRSs with network bandwidth as a critical system resource. The proposed scheduling scheme can properly allocate the network bandwidth to the applications in NCSs so that the good real-time performance can be achieved.Les systèmes temps-réel en réseau (NRSs) sont de plus en plus utilisés, et beaucoup d'entre eux fonctionnent dans un environnement ouvert aux charges variables. La Qualité de Service (QoS) des NRSs dépend des ressources systèmes pour répondre aux taches en temps-réel. Pour garantir la QoS, les ressources système doivent être allouées dynamiquement, en s'adaptant aux variations de charge, ceci dans le but d'atteindre les performances désirées.Cette thèse traite de la conceptions de méthodes d'allocation dynamique des ressources dans le but d'assurer la QoS dans le cas de 3 NRSs représentatifs. Nous commencerons pas proposer des méthodes de plannification de capacités pour le contrôle de l'utilisation du processeur dans les systèmes distribués, à coup énergétique minimal, avec temps de réponse garanti. Pour supporter les variations de charge, nous utilisons les performances du système pour prédire l'évolution de la charge à venir aussi précisement que possible. Ensuite, les ressources optimales sont libéréespour répondre aux besoins en temp-réel. Les resultats des expérimentations / simulations démontrent l'efficacité de ces méthodes sur le contrôle de la QoS, en comparaison à d'autres approches existantes. Dans un second temps, nous proposerons une méthodologie de séquençage réseau dynamique pour les systèmes controlés en réseau (NCSs), un NRS commun dépendant fortement de la bande passante du réseau. La méthodologie proposée peut correctement allouer la bande passante aux applications du NCS de sorte que de bonnesperformances soient atteintes