TIME AND SPACE PARTITIONING COMPUTATIONAL MODEL

TIME AND SPACE PARTITIONING COMPUTATIONAL MODEL

A. Crespo1, M. Masmano1, J. Coronel1, P. Balbastre1, M.H. Deredempt, A. Rossignol2, and J. Windsor3

Instituto de Informatica Industrial, Universidad Polit ´ ecnica de Valencia, Spain

Astrium, France

ESTEC, The Nederlands

dasia 2011

Abstract

이논문은 파티션 시스템을 위한 컴퓨터 모델에 대하여 정의한? 논문이다. 

모델은 각각의 파티션들이 독립적으로 명시된 내용으로 시스템을 사용한다는 요구를 충족해야한다.

Introduction

하나의 프로세서에서 몇개의 비용 문제 뿐만 아니라 안정성에도 좋다 시스템의 복장성이 줄어들기 때문이다. 

이러한 목표는 가상화를 통해서 이루어 낼 수 있다.

(갑자기 IMA이야기로 넘어감)

IMA를 우주항공 분야에서 사용하요 복잡도와 효율을 향상시키는데 이 IMA를 ARINC-653이라는 표준이 지원한다. 또한 우주에 이 방법을 적용한 논문 [WH09],[AM08] 사례까 존재한다.

특히 IMA를 우주 분야에 적용하는 프레임 워크인 IMA-SP가 존재한다. 

핵심은 시스템은 시간적 공간적 분리하는것과 시간적 제약을 분석하여 스케줄링하는것이다.

ARINC-653은 cycle 스케줄러를 그로벌하게 사용한다 (이말은 파티션단위는 글로벌 스케줄링을 한다는것이다)

그리고 로컬한 영역에서는 우선순위 스케줄러를 사용한다 (이말은 파티션내부에서는 우선순위 스케줄러를 지원한다는 이야기 인데 여기에서 Xtratum은 파티션 내부의 스케줄러 까지는 ARINC-653표준을 따르지 않는다. 그로벌 관점에서 하이퍼바이저는 파티션의 스케줄 관리를 한다.)

소개글이 좀 두서 없는데 내 나름대로 전체훌어 보고 나름 생각을 정리하면 시간 분리에 초점을 맞추어 어떻게 하면 시간 분리가 되는지 설명하는 논문같은데 거기에 IMA, ARINC-653, IMA-SP의 이슈가 있다 이런 이야기 일거 같다.

2 Scheduling tecniques for partitioned systems

파티션 시스템 소프트웨어 레이어는 2가지로 나누어 진다. 파티션의 스케줄링과 파티션 내부의 스케줄링 이런걸 hierarchical scheduling이라고 한다. 파티션 스케줄링은 그로벌 스케줄링 파티션 내부의 스케줄링을 로컬 스케줄링이라고 한다. 

리얼타임 스케줄링은 다음과같은 카데고리로 나눌 수 있다.

Static table-driven approaches:

off-line a static schedule라고 하며 가장 많이 사용되는 방법이다. 

Fixed priority preemptive approaches:

말그대로

Dynamic planning-based approaches:

EDF를 말하며 가장 이상적이지만 잘 사용하지는 않는다. 

2.1 Scheduling tecniques for partitioned systems

파티션 스케줄링의 주도니 특징은 다음과 같다. 

- 스케줄링의 단위는 partition이다.

- 파티션은 우선순위를 가지지 않는다. 

- 스케줄링 알고리즘은 미리 정해져서 동작해야 한다. 반복되는 우선순위 사이클은 시스템 오직 통합자가 구성하게 된다. 그리고 스케줄링 사이클 내에 하나의 파티션은 적어도 한번의 window는 가져야 한다.   

To achieve a hierarchical scheduling several strategies can be used :

Server-based schedulers :

Compositional approach :

3. SYSTEM REQUIREMENTS

IMA-SP는 ARINC-653에 파티셔닝 정의를 지지한다 인터페이스와 스케줄링 정책을 

여기에는 두가지 기본 철학이 담겨져있다.

1. 파티셔닝은 정적으로 자원이 할당되어 있다.

2. cycle scheduling 정책을 사용한다.

IMA-SP 요구사항에는 다음과 같이 하드웨어 자원을 나누워 할당 해야 한다고 정의되어 있다.

+ 응용프로그램을 파티션에 연결할 수 있다. 

+ 엑티비티의 최악의 실행 시간은 FPU사용이나 메모리 접근으로 가정된다.

+ 엑티비티의 활동은 주기적이다. 스케줄링 정책 때문에 엑티비티는 주기적을 전환되어야 한다. (static cyclic scheduling)

+ CPU budget은 매주기 마다 최대 연산으로 나타낼수 있다.

+ 서로 다른 파티션간의 함수 단위의 통신과 동기화에 대하여 고려해야한다. 

+ 파티션간의 통신은 모델링 되어야 한다. (ARINC-653에서는 샘프링과 큐잉 방법을 사용한다.) 다른 메카니즘으로 공유 메모리가 있는데 이것은 표준에 표함되지 않는다. 

+ 공유 메모리응 서로 다른 에플리케이션이 사용한다면 이것은 같은 자원을 공유를 포함하게 된다. 안정하게 사용하는 메커니즘이 수반된다.

+  캐쉬는 반드시 관리해야 하고 그리고 파티션들에게 전파되어 최악의 실행시간을 분석하는데 사용해야 한다. 

시스템을 구성하는 요소들은 다음과 같다. 

+ System: models the global system 

+ Partition: computation unit

+ Task : basic unit of computation A task is allocated to partition.

+ End to end flow (ETEF) : 시간제약에 따른 computations의 시퀀스의 허용을 명시한것 // computation시간 제약 조건을 명시한것

+ Channel: captures the communication needs betwenn partitions

+ Mutual exclusion resources (MER): models the shared resources used by partitions in a exclusive way

+ Overhead parameters: models the overhead introduced by the computation activities

+ Slot: temporal window where the resources are allocated to a partition

+ Scheduling plan: slot sequence to be executed in a MAF

4.1. Modeling partitions