Методика оцінки характеристик надійності в проектуванні автоматичних систем реального часу
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.2.61.2020.13Ключові слова:
операційна система реального часу, відмовостійкість, критерій надійності операційної системи, ранг відмовостійкості, операційна система з монолітним ядром, самовідновлення операційної системи, агент відновленняАнотація
Протягом багатьох років додатки на основі ОС у режимі реального часу використовуються у вбудованих системах спеціального призначення, а останнім часом їх застосовують повсюдно - від бортових систем управління літаком, до побутових приладів. Розробка багатопроцесорних обчислювальних систем (БПС) зазвичай має на меті підвищити рівень надійності або рівень продуктивності системи до значень, недоступних або важких для впровадження в традиційних комп’ютерних системах. У першому випадку виникає питання про наявність спеціальних засобів забезпечення відмовостійкості комп’ютерних систем, основною особливістю (і перевагою) яких є відсутність будь-якого єдиного ресурсу, вихід з ладу якого призводить до фатального виходу з ладу всієї системи. Використання операційної системи в режимі реального часу завжди пов’язане з обладнанням, об’єктом, а також з подіями, що відбуваються на об’єкті. Система в режимі реального часу, як апаратно-програмний комплекс, включає датчики, що записують події на об’єкті, модулі введення / виведення, які перетворюють показання датчиків у цифрову форму, придатну для обробки цих показань на комп’ютері, і, нарешті, комп’ютер з програмою, яка реагує на події, що відбуваються на об’єкті. RTOS орієнтована на обробку зовнішніх подій. Саме це призводить до принципових відмінностей (порівняно із ОС загального призначення) у структурі системи, у функціях ядра, у побудові системи введення-виведення. RTOS може бути схожа за своїм користувальницьким інтерфейсом на операційні системи загального призначення, але за своєю структурою вона зовсім інша. Крім того, використання RTOS завжди є специфічним. Якщо ОС загального призначення зазвичай сприймається користувачами (а не розробниками) як готовий набір програм, то RTOS служить лише інструментом для створення конкретного апаратно-програмного комплексу в режимі реального часу. А отже, найширший клас користувачів RTOS - це розробники комплексів реального часу, люди, що проектують системи контролю та збору даних. Розробляючи та проектуючи конкретну систему в режимі реального часу, програміст завжди точно знає, які події можуть відбутися на об’єкті, і він знає критичні умови обслуговування кожного з цих подій. Ми називаємо систему реального часу (SRV) апаратно-програмним комплексом, який реагує в передбачувані часи на непередбачуваний потік зовнішніх подій. Система повинна встигнути відреагувати на подію, що сталася на об’єкті, протягом критичного для цієї події часу. Критичний час для кожної події визначається об’єктом і самою подією, і, звичайно, він може бути різним, але час реакції системи необхідно передбачити (обчислити) при створенні системи. Відсутність реакції в передбачуваний час вважається помилкою для систем у режимі реального часу. Система повинна встигнути реагувати на події, що відбуваються одночасно. Навіть якщо дві або більше зовнішніх подій відбуваються одночасно, система повинна встигнути реагувати на кожну з них протягом часових інтервалів, критичних для цих подій. У цьому дослідженні, розглядається ,як частина мережевої відмовостійкої технології, RTOS стає особливим типом програмного забезпечення для управління, яке використовується для організації роботи вбудованих додатків, які характеризуються обмеженими ресурсами пам’яті, низькою продуктивністю та вимогами гарантованого часу відгуку (T<4 мкс), високим рівнем доступності та наявністю засобів моніторингу.
Завантаження
Посилання
Swift M., Bershad B., Levy H. Improving the Reliability of Commodity Operating Systems. ACM Transactions on Computer Systems. 2005. Vol. 23, No. 1. P. 77–110.
Cordy J., Shukla M. Practical metaprogramming. IBM Centre for Advanced Studies. 1992. P. 2–9.
Reekie H., Hylands C., Lee E. Tcl and Java Performance. University of California at Berkley. 1998.
Krall A. Efficient JavaVM Just-in-Time Compilation. PACT, 1998, 205 p.
Muller G., Moura B., Bellard F., Consel C. JIT vs Offline Compilers: Limits and Benefits of Bytecode Compilation. IRISA. 1997. PI 1063.
Leroy X. Java Bytecode Verification: Algorithms and Formalizations. JOAR. 2005. Vol. 30. P. 3–9.
An experimental Study of Soft Errors in Microprocessors / G.P. Saggese, N.J. Wang, Z.T. Kalbarczyk et al. IEEE Micro. 2005. V. 25. №6. P.30–39. DOI: 10.1109/MM.2005.104.
Basili V.R., Perricone B.T. Software errors and complexity: an empirical investigation. ACM 27. 1984. P. 42–52.
Suri N., Valter C.J., Hugu M.M. Advances in Ultra Dependable Distributed Systems. Computer Society Press. 1995. P. 56–61.
Таненбаум Э., Вудхалл А. Операционные системы. Разработка и реализация. 3-е изд. СПб : Пи-тер, 2007. C. 254–256.
Таненбаум Э., Бос Э. Современные операционные системы. 4-е изд. СПб : Питер, 2015. 457 с.
Назаров С.В., Широков А.И. Технологии многопользовательских операционных систем. М. : Изд. Дом МИСиС, 2012. C. 98–101.
Назаров С.В., Вилкова Н.Н. Структурный рефакторинг многослойных программных систем. Ин-формационные технологии и вычислительные системы. 2016. № 4. С. 13–23. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=27656660 (дата звернення: 05.01.2020).
Кельберт М.Я., Сухов Ю.М. Вероятность и статистика в примерах и задачах. Том 2. Марковские цепи как отправная точка теории случайных процессов и их приложения. М. : МЦНМО. 2009. C. 145–147.
Назаров С.В. Эффективность современных операционных систем. Современные информацион-ные технологиии ИТ-образование. 2017. Т.13, №2. С. 9–24. DOI: https://doi.org/10.25559/SITITO.2017.2.229
Василенко Н.В., Макаров В.А. Модели оценки надежности программного обеспечения. Вестник Новгородского государственного университета. Серия: Технические науки. 2004. № 28. С. 126–132. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=18184720 (дата звернення: 05.01.2020).
Таха Х. Введение в исследование операций. 7-еизд. М. : Вильямс, 2005. C. 34–67.
Мартышкин А.И. Математическая модель диспетчера задач с общей очередью для систем парал-лельной обработки. Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: сборник статей XI Всероссийской научно-технической конференции. Пенза : ПДЗ, 2013. С. 87–91.
Андреев А.М., Можаров Г.П., Сюзев В.В. Многопроцессорные вычислительные системы: теоре-тический анализ, математические модели и применение. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баума-на, 2011, C. 124–156.
Воеводин В.В. Параллельные вычисления. СПб. : БХВ – Петербург, 2002. C. 145–152.
