Contribution à la gestion de la régularité d'exécution des tâches d'une application temps réel à contraintes strictes, dans un contexte d'ordonnancement en ligne PDF Download
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Author: Laurent David (informaticien).)
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Languages : fr
Pages : 222
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Book Description
Dans le contexte des applications temps réel à contraintes strictes, les méthodes d'ordonnancement en ligne permettent d'obtenir des séquences d'exécution des tâches, dans lesquelles les échéances et les précédences sont respectées. En revanche, elles ne permettent pas explicitement le respect de la régularité d'exécution de certaines tâches, provoquant alors l'apparition du phénomène de gigue. Au travers d'un choix particulier des paramètres temporels des tâches, nous proposons une technique de maîtrise de la gigue utilisant les algorithmes d'ordonnancement basés sur l'échéance (DM, EDF). La technique présentée est en outre compatible avec des contextes d'utilisation variés (partage de ressources, temps de réponse maîtrisé, etc.). Un volet applicatif vient compléter cette étude théorique au travers l'étude de l'ordonnancement d'une application de contrôle d'un pendule inversé.
Author: Laurent David (informaticien).)
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Languages : fr
Pages : 222
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Book Description
Dans le contexte des applications temps réel à contraintes strictes, les méthodes d'ordonnancement en ligne permettent d'obtenir des séquences d'exécution des tâches, dans lesquelles les échéances et les précédences sont respectées. En revanche, elles ne permettent pas explicitement le respect de la régularité d'exécution de certaines tâches, provoquant alors l'apparition du phénomène de gigue. Au travers d'un choix particulier des paramètres temporels des tâches, nous proposons une technique de maîtrise de la gigue utilisant les algorithmes d'ordonnancement basés sur l'échéance (DM, EDF). La technique présentée est en outre compatible avec des contextes d'utilisation variés (partage de ressources, temps de réponse maîtrisé, etc.). Un volet applicatif vient compléter cette étude théorique au travers l'étude de l'ordonnancement d'une application de contrôle d'un pendule inversé.
Author: Leila Baccouche
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Languages : fr
Pages : 155
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Book Description
Dans le cadre du contrôle de l'exécution d'applications temps réel, un mécanisme d'ordonnancement de tâches basé sur le critère du temps est indispensable. Le mécanisme se doit de garantir en priorité les tâches périodiques et de maximiser le nombre de celles apériodiques. Le mécanisme d'ordonnancement distribué que nous proposons, traite d'abord l'allocation statique de tâches temps réel, car les tâches périodiques doivent être allouées et ordonnancées avant l'exécution. Nous avons développé un algorithme d'allocation parallèle basé sur l'approche des algorithmes génétiques. Il permet d'obtenir des allocations correctes ou le respect des contraintes temporelles qui portent sur les tâches est assure, en effet l'ordonnancement est pris en compte lors de la construction du placement. Dans le cas de systèmes temps réel souples, le mécanisme d'ordonnancement distribué met en oeuvre deux algorithmes afin de gérer l'ordonnancement et l'allocation des tâches durant l'exécution. Le premier est un algorithme d'ordonnancement local en-ligne, simple et peu coûteux. Le second est un algorithme d'allocation dynamique, indépendant de la taille et de la topologie du réseau. Il se distingue par une heuristique visant à donner davantage de garantie aux tâches apériodiques par l'acceptation de celles-ci et par le transfert de tâches moins urgentes. Une réservation de l'emplacement des tâches sur le processeur désigné pour l'allocation permet de ne pas remettre en cause l'ordonnancement auparavant établi. La mise en oeuvre de ces algorithmes dans le noyau ParX du système d'exploitation parallèle Paros, nous a permis de montrer qu'un mécanisme d'ordonnancement distribué améliore les performances d'une application temps réel.
Author: Omar Kermia
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Languages : fr
Pages : 208
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La réalisation de systèmes temps réel embarqués complexes que l'on trouve dans les domaines de l'avionique, de l'automobile, de la robotique, etc. conduisent à résoudre des problèmes d'ordonnancement temps réel non préemptif pour des architectures multiprocesseurs en respectant des contraintes multiples de précédence, de périodicité stricte et de latence. Dans la littérature les problèmes de ce type sont résolus avec des méthodes approchées (heuristiques) donnant des résultats dans un temps raisonnable comparées à des méthodes exactes. Par ailleurs le problème tel que nous le posons a été peu étudié. Ce dernier étant complexe nous avons choisi d'étudier séparément la périodicité d'une part et la latence d'autre part, avec aussi dans les deux cas des contraintes de précédence. L'ensemble des résultats obtenus est utilisé pour traiter l'ordonnancement avec les trois contraintes. Afin de résoudre le problème d'ordonnancement avec précédence et périodicité stricte nous avons proposé une heuristique composée de trois étapes. La première étape appelée "assignation" est la plus importante car elle permet de décider si un système est ordonnançable ou pas sans être obligé d'attendre l'exécution des deux autres étapes de l'heuristique. Comme nous avons choisi d'utiliser la méthode du partitionnement - partitionner le problème multiprocesseur en plusieurs problèmes monoprocesseur - plutôt que la méthode globale pour faire l'ordonnancement multiprocesseur, nous avons pu donner une condition pour qu'une tâche, éventuellement plusieurs, soient ordonnançables sur un processeur auquel d'autres tâches ont déjà été assignées. Nous avons proposé deux versions d'algorithme d'assignation, une version gloutonne très rapide et une version .recherche locale. fondée sur le retour arrière (backtracking) qui revient à tester localement plusieurs assignations pour trouver celle qui satisfait les contraintes de périodicité stricte. Nous avons montré que la version "recherche locale", bien que moins rapide que la version gloutonne, donne des résultats très proches de ceux d'un algorithme exact de type "Branch & Cut". La seconde étape appelée "déroulement". consiste simplement à répéter chaque tâche et les arcs de précédence qui la concernent suivant le rapport entre l'hyper-période (PPCM des périodes de toutes les tâches) et sa période. La troisième étape consiste à ordonnancer les tâches sur les processeurs auxquels elles ont été assignées tout en minimisant le temps d'exécution de toutes les tâches (makespan), en prenant en compte le coût des communications interprocesseurs dues au fait que deux tâches liées par une précédence ont été assignées à deux processeurs différents. Par ailleurs comme nous considérons des systèmes embarqués pour lesquels les ressources sont limitées nous avons ajouté une quatrième étape, spécifique à l'embarqué, qui effectue de manière gloutonne de la répartition de charge et de mémoire. L'heuristique d'ordonnancement avec précédence et périodicité stricte a été programmée en OCAML dans le logiciel SynDEx diffusé par l'équipe projet AOSTE. Pour tester ces résultats théoriques ainsi que leur implantation dans le logiciel SynDEx on a effectué une expérimentation sur une application de suivi en train virtuel de CyCabs (véhicule électrique automatique conçu par l'équipe projet IMARA) avec contraintes de précédence et de périodicité. Afin de résoudre le problème d'ordonnancement multiprocesseur avec précédence et latence nous avons effectué une étude d'ordonnançabilité qui a montré que sa résolution est très liée aux chemins de tâches reliant la paire de tâches sur laquelle la contrainte de latence est imposée. Nous avons proposé une heuristique dans le cas d'une seule latence se composant d'une première étape appelée "clusterisation" et une deuxième étape appelée "union". La clusterisation consiste à regrouper les tâches faisant partie du même chemin dans le graphe et l'union cherche à adapter le nombre de ces clusters au nombre de processeurs en procédant à des unions entre clusters. Le cas de plusieurs latences demande de prendre en compte les différentes possibilités de chemins entre plusieurs paires de tâches soumises à différentes latences. Pour le cas le plus complexe correspondant à des chemins, entre paires de tâches soumises à différentes latences, croisés on a proposé une heuristique qui minimise la durée de l'ordonnancement entre chacune de ces paires de tâches. Les résultats obtenus précédemment ont été utilisés pour proposer une heuristique d'ordonnancement avec contraintes de précédence, de périodicité et de latence.
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Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
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Languages : fr
Pages : 26
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Author: Patrick Martineau
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Languages : fr
Pages : 244
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UN SYSTEME INFORMATIQUE DE CONTROLE TEMPS-REEL EST CHARGE DE L'ACQUISITION DE MESURES, LE CALCUL ET L'EMISSION DE COMMANDES AINSI QUE DE LA GESTION DES EVENEMENTS D'ALARME. ON PARLE D'INFORMATIQUE TEMPS-REEL LORSQUE CES ACTIVITES SONT CONTRAINTES A S'EXECUTER DANS UN LAPS DE TEMPS LIMITE. L'ORDONNANCEMENT DE L'EXECUTION DES PROGRAMMES INFORMATIQUES, APPELES TACHES, CONSTITUE UN PROBLEME COMPLEXE. POUR MODELISER LES CONTRAINTES DE TEMPS, UNE DATE CRITIQUE EST ASSOCIEE A CHAQUE TACHE. SI CELA EST POSSIBLE, L'EXECUTIF DOIT ACHEVER L'EXECUTION DE CHAQUE TACHE AVANT SA DATE CRITIQUE ; SINON, IL DOIT MINIMISER L'IMPACT DU DEPASSEMENT SUR LE SYSTEME CONTROLE. CETTE THESE PROPOSE DES SOLUTIONS A L'ORDONNANCEMENT DE TACHES DANS UN SYSTEME REPARTI, UN SYSTEME CONSTITUE DE PLUSIEURS PROCESSEURS ELOIGNES, RELIES ENTRE EUX PAR UN CANAL DE COMMUNICATION. L'APPROCHE PROPOSEE SE DECOMPOSE EN DEUX ETAPES: 1-L'ORDONNANCEMENT LOCAL: DANS UN PREMIER TEMPS, NOUS PROPOSONS UN ALGORITHME D'ORDONNANCEMENT MONOPROCESSEUR CAPABLE DE PRENDRE EN COMPTE CONTRAINTES DE PRECEDENCE, CONTRAINTES D'EXCLUSION MUTUELLE ET DE DECIDER EN-LIGNE S'IL PEUT GARANTIR L'EXECUTION AVANT ECHEANCE D'UNE CHARGE SUPPLEMENTAIRE. DANS LE CAS D'UN REJET, NOUS EVALUONS LES PERFORMANCES DE NOUVEAUX ALGORITHMES CONCUS POUR PRENDRE EN COMPTE DES SURCHARGES TEMPORAIRES DANS UN CONTEXTE DE PARTAGE DES RESSOURCES. CES ALGORITHMES CONSISTENT A ECARTER LES TACHES LES MOINS IMPORTANTES POUR L'ENVIRONNEMENT. 2-L'ORDONNANCEMENT REPARTI: UNE COOPERATION ENTRE LES DIFFERENTS NUDS DU SYSTEME PEUT ETRE IMPLEMENTEE POUR PERMETTRE L'EXECUTION DES TACHES PRECEDEMMENT ECARTEES. AINSI, LORSQU'UNE SURCHARGE LOCALE A UN NUD EST DETECTEE, LES TACHES LES MOINS IMPORTANTES POUR LE SYSTEME CONTROLE SONT ECARTEES. SI C'EST POSSIBLE, ELLES SERONT EXECUTEES SUR UN AUTRE NUD DU RESEAU. DANS LE CAS D'UNE SURCHARGE GLOBALE DU RESEAU, LES TACHES LES PLUS IMPORTANTES SONT EXECUTEES. L'ENSEMBLE DE CES TRAVAUX S'INTEGRE DANS LE PROJET EXORAT, EXECUTIF A ORDONNANCEMENT ADAPTATIF TOLERANT LES FAUTES, DESTINE A UN SYSTEME REPARTI
Author: Nicolas Navet
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Languages : fr
Pages : 213
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Book Description
Notre premier objectif est de proposer des méthodes et des outils de vérification du respect des contraintes temporelles d'une application temps réel. Le principal cadre d'application de nos travaux est celui des applications embarquées dans l'automobile distribuées autour d'un réseau CAN. La validation est menée en couplant les techniques de vérification : simulation, analyse et observation sur prototypes. L’apport principal de cette thèse réside en la conception de modèles analytiques qui fournissent des bornes sur les métriques de performance considérées (temps de réponse, probabilité de non-respect des échéances) ou permettant d'évaluer l'occurrence d'événements rares (temps d'atteinte de l'état bus-off d'une station CAN). Nous proposons également une analyse d'ordonnancabilité des applications s'exécutant sur des systèmes d'exploitation se conformant au standard posix1003.1b. Ensuite, considérant qu'il existe généralement plusieurs solutions d'ordonnancement faisables à un même problème, nous avons défini des critères de choix et avons expérimenté une approche, utilisant un algorithme génétique, pour parcourir l'espace des solutions. Notre second objectif est d'étudier des mécanismes d'ordonnancement qui garantissent le respect des échéances du trafic a contraintes strictes tout en minimisant les temps de réponse du trafic a contraintes souples. Nous évaluons les performances de la politique dual-priority pour l'ordonnancement de messages. Pour son utilisation dans des environnements bruites, nous proposons un mécanisme simple donnant des garanties sur la qualité de service exprimée en termes de probabilité de respect des échéances et s'adaptant en-ligne a des conditions de perturbations variables. Nous proposons également une politique concurrente, basée sur une technique de lissage de flux, qui est d'une mise en oeuvre plus aisée. Cette politique préserve la faisabilité du système et sa faible complexité algorithmique permet son utilisation en-ligne.
Author: Frédéric Fauberteau
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les systèmes temps réel à contraintes temporelles strictes sont caractérisés par des ensembles de tâches pour lesquelles sont connus l'échéance, le modèle d'arrivée (fréquence) et la durée d'exécution pire cas (WCET). Nous nous intéressons à l'ordonnancement de ces systèmes sur plate-forme multiprocesseur. Garantir le respect des échéances pour un algorithme d'ordonnancement est l'une des problématiques majeures de cette thématique. Nous allons plus loin en nous intéressant à la sûreté temporelle, que nous caractérisons par les propriétés (i) de robustesse et (ii) de viabilité. La robustesse consiste à proposer un intervalle sur les augmentations(i-a) de WCET et (i-b) de fréquence tel que les échéances soient respectées. La viabilité consiste cette fois à garantir le respect des échéances lors du relâchement des contraintes (ii-a) de WCET (réduction), (ii-b) de fréquence (réduction) et (ii-c) d'échéance(augmentation). La robustesse revient alors à tolérer l'imprévu, tandis que la viabilité est la garantie que l'algorithme d'ordonnancement n'est pas sujet à des anomalies suite à un relâchement de contraintes. Nous considérons l'ordonnancement en priorités fixes, où chaque occurrence d'une tâche est ordonnancée avec la même priorité. Dans un premier temps, nous étudions la propriété de robustesse dans les approches d'ordonnancement hors-ligne et sans migration (partitionnement). Nous traitons le cas des tâches avec ou sans partage de ressources. Dans un second temps, nous étudions la propriété de viabilité d'une approche d'ordonnancement en ligne avec migrations restreintes et sans partage de ressources.
Author: Damien Masson
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Languages : fr
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Book Description
Les systèmes temps réel sont des systèmes informatiques composés de tâches auxquelles sont associées des contraintes temporelles, appelées échéances. Dans notre étude, nous distinguons deux familles de tâches : les tâches temps réel dur et les tâches temps réel souple. Les premières possèdent une échéance stricte, qu'elles doivent impérativement respecter. Elles sont de nature périodique, ou sporadique, et l'étude analytique de leur comportement fait l'objet d'un état de l'art conséquent. Les secondes sont de nature apériodique. Aucune hypothèse sur leur modèle d'arrivéée ni sur leur nombre n'est possible. Aucune garantie ne saurait être donnée sur leur comportement dès lors que l'on ne peut écarter les situations de surcharge, où la demande de calcul peut dépasser les capacités du système. La problématique devient alors l'étude des solutions d'ordonnancement mixte de tâches périodiques et apériodiques qui minimisent les temps de réponse des tâches apériodiques tout en garantissant les échéances des tâches périodiques. De nombreuses solutions ont été proposées ces vingt dernières années. On distingue les solutions basées sur la réservation de ressources, les serveurs de tâches, des solutions exploitant les instants d'inactivité du système, comme les algorithmes de vol de temps creux. La spécification Java pour le temps réel (RTSJ) voit le jour dans les années 2000. Si cette norme répond à de nombreux problèmes liés à la gestion de la mémoire ou à l'ordonnancement des tâches périodiques, celui de l'ordonnancement mixte de tâches périodiques et apériodiques n'est pas abordé. Nous proposons dans cette thèse d'apporter les modifications nécessaires aux algorithmes principaux d'ordonnancement mixte, le Polling Server (PS), le Deferrable Server (DS) et le Dynamic Approximate Slack Stealer (DASS) en vue de leur implantation avec RTSJ. Ces algorithmes ne peuvent en effet être implantés directement tels qu'ils sont décrits, car ils sont trop liés à l'ordonnanceur du système. Nous proposons des extensions aux APIs RTSJ existantes pour faciliter l'implantation de ces mécanismes modifiés, et nous fournissons les interfaces utiles à l'ajout d'autres solutions algorithmiques. Nous proposons également des modifications sur les APIs existantes de RTSJ afin de répondre aux problèmes d'intégration et d'implantation d'algorithmes d'analyse de faisabilité. Nous proposons enfin un algorithme d'estimation des temps creux, le Minimal Approximate Slack Stealer (MASS), dont l'implantation au niveau utilisateur, permet son intégration dans RTSJ.
Author: Audrey Marchand
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Languages : fr
Pages : 227
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Book Description
Le travail de thèse présenté dans ce rapport a pour finalité de proposer des solutions à l'ordonnancement dans les systèmes informatiques temps-réel à contraintes fermes (TRCF). Le système est supposé assurer l'ordonnancement de tâches périodiques définies sous des contraintes de Qualité de Service (QoS). Il doit aussi être capable de gérer l'occurrence de tâches apériodiques pouvant induire une surcharge temporaire de traitement. Dans un premier temps, une introduction à l'ordonnancement dans les systèmes temps-réel et une synthèse bibliographique sur l'ordonnancement en présence de surcharge, sont présentées. En second lieu, deux nouvelles stratégies d'ordonnancement de tâches périodiques définies sous des contraintes de QoS utilisant le modèle Skip-Over, sont proposées. Nous consacrons ensuite notre étude à la problématique de l'ordonnancement d'un ensemble hybride de tâches constitué de tâches périodiques définies sous des contraintes de QoS et de tâches apériodiques. La contribution des travaux de thèse se focalise sur l'utilisation du serveur optimal EDL (Earliest Deadline as Late as possible) avec des tâches périodiques présentant des contraintes de QoS. Puis, nous nous intéressons à l'évaluation des stratégies d'ordonnancement proposées sur la base d, la stabilité et la robustesse. S'appuyant sur des travaux précédents relatifs à la tolérance aux fautes, nous présentons deux nouveaux algorithmes d'ordonnancement pour le modèle Skip-Over, qui améliorent le comportement d'un système avec des contraintes de QoS. En dernier lieu, nous présentons l'intégration, sous Linux temps-réel, des différentes stratégies d'ordonnancement sous contraintes de QoS.
Author: GUY.. FOUQUET
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Languages : fr
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Book Description
NOUS AVONS DEVELOPPE UNE HEURISTIQUE D'ORDONNANCEMENT DE TRANSACTIONS TEMPS REEL DANS UN ENVIRONNEMENT NON DETERMINISTE. ELLE ACCEPTE DES CONTRAINTES DE TEMPS PLUS OU MOINS FORTES POUR DES TRANSACTIONS TEMPS REEL DOUX COMME POUR DES TRANSACTIONS TEMPS REEL DUR. NOTRE HEURISTIQUE REPOSE SUR UNE POLITIQUE D'ACCES AU PROCESSEUR PAR MULTITHREADING. LE TEMPS TOTAL D'EXECUTION D'UNE TRANSACTION EST ESTIME EN FONCTION D'UNE CHARGE PROBABLE INDEPENDANTE DE LA CHARGE REELLE. NOUS MONTRONS QUE LES PERFORMANCES DE NOTRE HEURISTIQUE DEPENDENT DE LA CHARGE DU SYSTEME MAIS SURTOUT DE LA SOUS-EVALUATION DU NOMBRE DE QUANTA NECESSAIRES A L'EXECUTION DE LA TRANSACTION. LA COMPLEXITE DE NOTRE HEURISTIQUE EST DE L'ORDRE DU NOMBRE DE TRANSACTIONS ACTIVES O(N). ELLE PRESENTE UNE AMELIORATION PAR RAPPORT AUX PREMIERES SOLUTIONS D'ALGORITHMES D'ORDONNANCEMENT DYNAMIQUE DE TRANSACTIONS (O(NLOG(N))). DE PLUS, NOUS DISCUTONS DIFFERENTES VARIANTES DE L'HEURISTIQUE PERMETTANT SOIT UNE MINIMISATION GLOBALE DES PERTES, SOIT UNE MAXIMISATION DU TAUX DE REUSSITE. LES RESULTATS FAVORABLES OBTENUS LORS DES SIMULATIONS, NOUS ONT CONDUIT A TESTER UNE APPLICATION DE RECHERCHE ASSOCIATIVE DANS UNE BASE D'IMAGES. LES BENCHMARKS MESURES MONTRENT QU'UNE CORRECTION AU PLUS TOT EN CAS DE SOUS-ESTIMATION DE LA DUREE DE LA TRANSACTION PERMET DES TAUX DE REUSSITE SATISFAISANTS
