改进用户体验与节能的移动平台调度技术的研究与实现

摘要

随着移动平台的快速发展，特别是伴随着 Android、IOS等移动操作系统的诞生，进一步加深了人们对于便携式移动终端设备的依赖程度。然而，这些移动设备却普遍面临着两个方面的问题：用户体验和能耗。性能主要和用户体验挂钩，一台性能优越的移动设备往往能够带来优秀的用户体验。但是，目前市场上大多数移动操作系统都是基于Linux内核开发，底层仍然采用Linux内核提供的传统调度方法（完全公平调度）和节能管理策略（默认 Ondemand），该调度方法并不完全适用于移动平台系统，这就造成系统性能在软件层面上的缺陷。此外，随着硬件性能的提升，能耗也随之增加。由于移动设备供电池使用的空间有限，而电池技术的发展远远落后于移动设备硬件性能的提升，因此，对于系统能耗方面的优化同样十分重要。
　　本文针对移动平台面临的用户体验和能耗问题，提出一种改进用户体验与节能的移动平台的调度技术。在该调度技术中，舍弃传统的调度方法和节能管理策略，采用一种新颖的非公平调度方法，并辅以全新的节能管理技术实现性能与能耗的均衡。此外，与用户直接相关联的应用程序被划分为三类：交互应用程序（用户关注度极高，高优先级）、前台应用程序（用户关注度高，中优先级）和后台应用程序（用户关注度低，低优先级），然后采用非公平调度方法对这三种类型的应用程序实现区别对待。本文的具体工作如下：
　　第一、针对大多数移动平台，提出一种通用化的基于用户体验与节能的调度技术的理论模型。在该模型中，为了实现优秀的用户体验与节能的目的，以及体现非公平的思想，不同类型的任务的截止时间会根据任务的类型进行适当调整。
　　第二、在Android移动平台上实现基于用户体验与节能的调度技术。该调度技术包括两大模块：线程调度器和节能管理调节器。线程调度器主要实现功能：根据应用程序的类型确定它所拥有的线程的优先级；线程的分配；线程的迁移。节能管理调节器主要实现功能：动态电源管理和动态电压频率调节。
　　最后，本文通过针对移动平台的模拟实验，对比了基于用户体验与节能的调度模型和传统的基于完全公平调度的模型在性能与能耗方面差异。通过实验数据表明基于用户体验与节能的调度模型，无论是在性能还是在能耗方面都较传统的调度方式更优秀。此外，本文在真实的Android移动平台上的调度实验中，实验数据结果同样达到预期效果。

目录

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目录

1 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 研究现状

1.3 论文研究内容

1.4 论文组织结构

2 移动平台及Android基础知识

2.1 移动平台概述

2.2 Android概述

2.3 Android的系统架构

2.4 本章小结

3 Linux的调度策略及节能管理

3.1 Linux的调度策略

3.2 Linux的节能管理

3.3 调度策略与节能管理的实现接口

3.4 本章小结

4 基于用户体验与节能的调度技术研究

4.1 传统调度与基于用户体验调度的对比

4.2 任务分类

4.3 基于用户体验与节能的调度模型设计

4.4 多核系统的调度设计

4.5 本章小结

5 基于Android的用户体验与节能的调度方法设计

5.1 设计难点

5.2 应用优先级

5.3 调度器设计

5.4 节能管理调节器设计

5.5 本章小结

6 实验评估

6.1 模拟实验结果及分析

6.2 Android实验结果及分析

6.3 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间内发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间内参加的科研项目