Um ambiente para análise de Threads distribuídas de tempo real

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2012Mecanismos de previsão de perda de deadlines são importantes para sistemas de tempo real na medida em que possibilitam otimizar seu desempenho através de ações preventivas ou corretivas. Este trabalho apresenta uma implementação do mecanismo de previsão ASQ (Aperiodic Server Queue) proposto em (PLENTZ, 2008) usando o Java RTS, uma implementação da Real-Time Specification for Java (RTSJ). O objetivo geral é fazer uma análise qualitativa desta implementação com a descrita na referência citada, a qual utiliza a linguagem Java convencional. Para tanto, utiliza-se o mesmo modelo de tarefas proposto em (PLENTZ, 2008) que é composto por tarefas periódicas locais e aperiódicas distribuídas. Este último tipo de tarefa segue o conceito de Threads distribuídas, uma abstração que estende o modelo de threads locais, existentes em sistemas computacionais. Simulações realizadas mostram que o desempenho da implementação desenvolvida neste trabalho não apresenta uma diferença substancial em relação a versão de (PLENTZ, 2008), isto é, o número de previsões corretas e as taxas de erros de ambas as implementações ficam bem próximas com uma pequena tendência de melhora nesta versão aqui apresentada. Além disso, este trabalho apresenta uma implementação bem mais próxima de um sistema de tempo real, distanciando-se de uma simulação, na medida em que utiliza uma linguagem de programação apropriada para o desenvolvimento deste tipo de sistema.Abstract : Deadline Missing Prediction Mechanisms provide an adequate strategy to improve the system behavior by allowing the anticipation of decisions about necessary measures to improve system performance. This work presents an implementation of ASQ (Aperiodic Server Queue) Prediction Mechanisms proposed by (PLENTZ, 2008) using Java RTS, which is a Real-Time Specification for Java (RTSJ) implementation. The main objective is to analyse qualitatively this implementation in comparison to other described in (PLENTZ, 2008) that was implemented using the conventional Java language. To achieve this objective the same task model described in (PLENTZ, 2008) is used, the task model consists of local periodic tasks and distributed aperiodic taks. The distributed aperiodic model use the Distributed Threads concept which is an abstration that extends the local thread model used in computing systems. Simulations performed in this work shows similar results between this implementations and the one implemented by (PLENTZ, 2008), it means that the number of correct predictions and error rate of both implementations are very close with a small tendency of improvement in this version presented here. Moreover, the work presents an implementation much closer to a realtime system than a simulation is, because utilizes a programming language suitable for the development of real time systems

Generic Distribution Support for Programming Systems

This dissertation provides constructive proof, through the implementation of a middleware, that distribution transparency is practical, generic, and extensible. Fault tolerant distributed services can be developed by using the failure detection abilities of the middleware. By generic we mean that the middleware can be used for many different programming languages and paradigms. Distribution for each kind of language entity is done in terms of consistency protocols, which guarantee that the semantics of the entities are preserved in a distributed setting. The middleware allows new consistency protocols to be added easily. The efficiency of the middleware and the ease of integration are shown by coupling the middleware to a programming system, which encompasses the object oriented, the functional, and the concurrent-declarative programming paradigms. Our measurements show that the distribution middleware is competitive with the most popular distributed programming systems (JavaRMI, .NET, IBM CORBA)

Mecanismos de previsão de perda de deadline para sistemas baseados em threads distribuídas tempo real

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia ElétricaEste trabalho trata do problema de previsão de perda de deadline em sistemas distribuídos de tempo real. O contexto do trabalho refere-se aos sistemas com restrições temporais não críticas. O objetivo é fornecer mecanismos de previsão de perda de deadline para melhorar o desempenho desses sistemas. São propostos diferentes mecanismos para sistemas construídos a partir de threads distribuídas. Para tanto, define-se um modelo de tarefas e uma arquitetura de sistema. O modelo de tarefas é constituído de tarefas locais periódicas com deadlines críticos e tarefas distribuídas aperiódicas com deadlines firmes. A arquitetura de sistema, presente em cada nodo, é composta por uma tarefa interceptadora e uma tarefa servidora, além de tarefas periódicas locais. A seguir, os mecanismos de previsão de perda de deadlines propostos são descritos. O mecanismo baseado em Milestones utiliza restrições temporais da thread distribuída para definir um tempo de resposta estimado (um milestone). O mecanismo de previsão baseado na folga restante (FR) considera as execuções condicionais da thread distribuída para fins de previsão. O mecanismo Aperiodic Server Queue Length (ASQ) utiliza informações a respeito da carga computacional do sistema, além de informações a respeito da thread distribuída. Os mecanismos propostos foram avaliados através de simulações, considerando diferentes contextos de execução. Os resultados mostram que os mecanismos FR e ASQ geram melhores previsões que o mecanismo baseado em Milestones. De uma maneira geral, os mecanismos de previsão fornecem uma estratégia adequada para melhorar o comportamento do sistema, porque permitem a antecipação de decisões acerca das medidas necessárias para aumentar seu desempenho

Transparent Distributed Threads for Java

Remote method invocation in Java RMI allows the flow of control to pass across local Java threads and thereby span multiple virtual machines. However, the resulting distributed threads do not strictly follow the paradigm of their local Java counterparts for at least three reasons: Firstly, the absence of a global thread identity causes problems when reentering monitors. Secondly, blocks synchronized on remote objects do not work properly. Thirdly, the thread interruption mechanism for threads executing a remote call is broken. These problems make multi-threaded distributed programming complicated and error prone. We present a two-level solution: On the library level, we extend KaRMI [16], a fast replacement for RMI, with global thread identities for eliminating problems with monitor reentry. Problem with synchronization on remote objects are solved with a facility for remote monitor acquisition. Our interrupt forwarding mechanism enables the application to get full control over its distributed threads. On the language level, we integrate these extensions with JavaParty’s transparent remote objects [17] to get transparent distributed threads. We finally evaluate our approach with benchmarks that show costs and benefits of our overall design.