Flexibilização em sistemas distribuídos: uma perspectiva holística

Doutoramento em Engenharia InformáticaEm sistemas distribuídos o paradigma utilizado para interacção entre tarefas é a troca de mensagens. Foram propostas várias abordagens que permitem a especificação do fluxo de dados entre tarefas, mas para sistemas de temporeal é necessário uma definição mais rigorosa destes fluxos de dados. Nomeadamente, tem de ser possível a especificação dos parâmetros das tarefas e das mensagens, e a derivação dos parâmetros não especificados. Uma tal abordagem poderia permitir o escalonamento e despacho automático de tarefas e de mensagens, ou pelo menos, poderia reduzir o número de iterações durante o desenho do sistema. Os fluxos de dados constituem uma abordagem possível ao escalonamento e despacho holístico em sistemas distribuídos de tempo-real, onde são realizadas diferentes tipos de análises que correlacionam os vários parâmetros. Os resultados podem ser utilizados para definir o nível de memória de suporte que é necessário em cada nodo do sistema distribuído. Em sistemas distribuídos baseados em FTT, é possível implementar um escalonamento holístico centralizado, no qual se consideram as interdependências entre tarefas produtoras/consumidoras e mensagens. O conjunto de restrições que garante a realização do sistema pode ser derivado dos parâmetros das tarefas e das mensagens, tais como os períodos e os tempos de execução/transmissão. Nesta tese, são estudadas duas perspectivas, uma perspectiva centrada na rede, i.e. em que o escalonamento de mensagens é feito antes do escalonamento de tarefas, e outra perspectiva centrada no nodo. Um mecanismo simples de despacho de tarefas e de mensagens para sistemas distribuídos baseados em CAN é também proposto neste trabalho. Este mecanismo estende o já existente em FTT para despacho de mensagens. O estudo da implementação deste mecanismo nos nodos deu origem à especificação de um núcleo de sistema operativo. Procurou-se que este introduzisse uma sobrecarga mínima de modo a poder ser incluído em nodos de baixo poder computacional. Neste trabalho, é apresentado um simulador, SimHol, para prever o cumprimento temporal da transmissão de mensagens e da execução das tarefas num sistema distribuído. As entradas para o simulador são os chamados fluxos de dados, que incluem as tarefas produtoras, as mensagens correspondentes e as tarefas que utilizam os dados transmitidos. Utilizando o tempo de execução no pior caso e o tempo de transmissão, o simulador é capaz de verificar se os limites temporais são cumpridos em cada nodo do sistema e na rede.In distributed systems the communication paradigm used for intertask interaction is the message exchange. Several approaches have been proposed that allow the specification of the data flow between tasks, but in real-time systems a more accurate definition of these data flows is mandatory. Namely, the specification of the required tasks’ and messages’ parameters and the derivation of the unspecified parameters have to be possible. Such an approach could allow an automatic scheduling and dispatching of tasks and messages or, at least, could reduce the number of iterations during the system’s design. The data streams present a possible approach to the holistic scheduling and dispatching in real-time distributed systems where different types of analysis that correlate the various parameters are done. The results can be used to define the level of buffering that is required at each node of the distributed system. In FTT-based distributed systems it is possible to implement a centralized holistic scheduling, taking into consideration the interdependences between producer/consumer tasks and messages. A set of constraints that guarantee the system feasibility can then be derived from tasks and messages’ parameters such as the periods and execution/transmission times. In this thesis the net-centric perspective, i.e., the one in which the scheduling of messages is done prior to the scheduling of tasks, and the node-centric perspectives are studied. A simple mechanism to dispatch tasks and messages for CAN-based distributed systems is also proposed in this work. This mechanism extends the one that exists in the FTT for the dispatching of messages. The study of the implementation of this mechanism in the nodes gave birth to the specification of a kernel. A goal for this kernel was to achieve a low overhead so that it could be included in nodes with low processing power. In this work a simulator to preview the timeliness of the transmission of messages and of the execution of tasks in a distributed system is presented. The inputs to the simulator are the so-called data streams, which include the producer tasks, the correspondent messages and the tasks that use the transmitted data. Using the worst-case execution time and transmission time, the simulator is able to verify if deadlines are fulfilled in every node of the system and in the network.Escola Superior de Tecnologia de Castelo BrancoPRODEP III, eixo 3, medida 5, acção 5.3FCTSAPIENS99 - POSI/SRI/34244/99IEETA da Universidade de AveiroARTIST - European Union Advanced Real Time System