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Sistemas Distribuídos de Tempo Real

Erian Bordin - 6872331

Geovana de Mello Espírito Santo - 6766110Henrique Canto Duarte - 6766086

Leonardo Akira Endo Wesseling - 6766235

Sistemas Distribuídos de Tempo Real 2

Tópicos

Sistemas de Tempo Real


Falhas

Implementação

Geovana

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“Um sistema cujo funcionamento correto depende não apenas da correção das tarefas realizadas, mas também do momento em que elas são finalizadas”

(Stankovic, 1988).

Geovana



Sistemas Não Críticos

Processamento Bancário Vídeogames Teleconferências Aplicações de Multimídia Controladores

Inteligentes embutidos em utilidades domésticas, tais como lavadoras de roupa.

Geovana



Sistemas Críticos

Controle de Tráfego Aéreo Sinalização de Ferrovia Controle de Planta Nuclear

e Química Sistemas de Defesa Militar Monitoramento de

Pacientes Sistemas Embarcados em

robôs e veículos.

Geovana


Previsibilidade

Comportamento Funcional e Temporal pode ser de algum modo antecipado ou previsto.

Envolve uma série de técnicas que vão desde a especificação e verificação formal do sistema até o gerenciamento adequado dos recursos disponíveis .

A previsibilidade é um dos aspectos mais importantes de um sistema de tempo real!

Geovana

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Por que exatamente sistemas distribuídos de tempo real?

1. Localização: Muitas vezes o processamento precisa ser feito próximo ao sensor ou atuador e também estar em rede. Ex: robôs, aeronaves, etc.

2. Confiabilidade: replicação de recursos computacionais permite tolerância a falhas, algo desejável também em sistemas em tempo real.

3. Alto throughput (paralelização de processamento).

Leonardo



Características destes sistemas são derivadas de especificações que podem vir de leis da natureza, teoria matemática, limitação de componentes, etc.

Exemplos: Certas tarefas só podem ser executadas em um mesmo processador

por questões funcionais, segurança ou performance. Tarefas idênticas precisam ser executadas em processadores

diferentes por tolerância a falhas ou performance. Exclusão: Certos trechos de código precisam ser executados sem

interrupção Restrições de tempo: Como qualquer sistema de tempo real, certas

tarefas tem que conseguir serem realizadas independentemente de quaisquer atrasos provenientes do sistema distribuído (atrasos por comunicação, possivelmente race conditions e outros).

Leonardo



Como vemos, para satisfazer essas e outras características, os sistemas distribuídos podem se tornar bastante complexos de se gerenciar.

Como manter o cumprimento das exigências dos sistemas de tempo real em ambientes usualmente heterogêneos e muito mais sujeitos a falhas e atrasos como os de sistemas distribuídos?

Leonardo



3 capacidades básicas de um sistema que precisam ser fornecidas: Comunicações entre threads em execução. Sincronização de eventos. Latência controlada e uso eficiente dos recursos de rede.

Tipicamente usa-se um middleware comercial para prover-se essas necessidades do sistema.

Leonardo



DDS (Data Distributions Service):

Implementa o modelo publish/subscribe, onde nós que produzem informações (publishers) criam “tópicos” e publicam “amostras”. O DDS encarrega-se de entregar as amostras para todos os nós interessados nestes, chamados subscribers.

O DDS cuida de todos os aspectos da transmissão e mensage: endereçamento de mensagem, data marshalling e demarshalling (permitindo que subscribers trabalhem em plataformas diferentes dos publishers, flow control, o que acontece caso ocorra falha na entrega de mensagens, etc.

Leonardo



O DDS permite ao usuário especificar parâmetro de QoS (Quality of Service).

QoS traz à aplicação meios de explicitamente definir o nível de serviço (prioridade, confiabilidade, performance, etc.) . => Latência controlada e uso eficiente dos recursos de rede

Outra grande vantagem de se usar um middleware como o DDS é a facilidade que ele provê através de suas interfaces de interfacear, integrar, debugar e manter o sistema como um todo.

Leonardo



Leonardo

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Falhas


Falhas

Pode gerar danos sérios em: Sistemas Nucleares Robótica Aeronaves

Henrique


Tipos de Falhas

Falha de Rede

Falhas Físicas

Falha de Processador

Falha de Processos

Henrique


Tipos de Falhas – Temporização

Falha de Omissão

Falha de Temporização

Falha de Sincronização

Henrique


Tipos de Falhas – Perenidade

Permanente

Intermitente

Transiente

Henrique


Detecção de Falhas

Selecionar um detector de falhas é uma tarefa difícil

Para que uma técnica de tolerância seja aplicada é necessário detectá-la

Henrique


Tolerância a Falhas

Existem diversas abordagens

São escolhidas de acordo com o comportamento do sistema

Henrique


Replicação

Henrique

Baseada na replicação de recursos


Check-Pointing

Armazenamento do estado total de uma tarefa

Pode ser dividido em: Coordenado Não-coordenado Induzido a comunicação

Quanto ao escopo: Local Global

Henrique

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Implementação


Implementação

Geovana

Requisitos

Funcionais: atender às tarefas propostas Temporais: atendê-las dentro do prazo

estipulado


Implementação

Geovana

Desafios

Heterogeneidade▪ Little-endian / Big-endian

▪ Ponto flutuante

▪ Código de caracteres (ASCII ou EBCDIC)

Marshaling▪ empacotamento de dados em forma de

mensagens


Implementação

Geovana

Ferramentas Middleware▪ camada de software que oferece abstrações de alto

nível, fornecendo uma visão uniforme na utilização de recursos heterogêneos e um modelo de programação mais produtivo para os desenvolvedores▪ CORBA

Linguagens de programação▪ Java: Sockets, Servlets, Real Time, RMI, Jini▪ Pearl


Conclusão

Concluímos, assim, que sistemas distribuídos de tempo real possuem toda a complexidade de problemas de um sistema distribuído convencional, porém agravados. Em contrapartida teremos, porém, mais recursos para implementar as soluções para o problema de tempo real.

Erian

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