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Department of Computer Science

Migration-Aware Multi-Core Real-Time Executive

Ein neuartiges Paradigma, um Prozessmigration in Mehrkern-Echtzeitsystemen zeitlich vorhersagbar zu gestalten.

Abstract

Echtzeitsysteme erleben eine rasante Zunahme der Leistungsanforderung, beispielsweise im Kontext des autonomen Fahrens. Entsprechend findet auch in Szenarien mit harten Termingarantien zunehmend ein Paradigmenwechsel weg von einer Vielzahl dedizierter Einkernrechensysteme hin zu leistungsstarken Mehrkernrechensystemen statt. Zur Ausnutzung der verfügbaren Leistungsfähigkeit abstrahieren Universalbetriebssysteme (z.B. Linux) von den einzelnen Rechenkernen und führen eine dynamische Lastverteilung der Ausführungsstränge mittel Prozessmigration als Teil der Ablaufplanung durch. Die dabei anfallenden Verwaltungsgemeinkosten weisen jedoch eine hohe Varianz auf, was zu einem inakzeptablen Pessimismus in der Gesamtsystemauslegung und damit letztlich zu einer Nicht-Anwendbarkeit von Prozessmigration in Echtzeitsystemen mit harten Termingarantien führt.

Das Vorhaben entwickelt ein neuartiges Paradigma, um Prozessmigration in Mehrkern-Echtzeitsystemen zeitlich vorhersagbar zu gestalten. Kern des Ansatzes ist das Konzept der migrationsgewahren Laufzeitumgebung maRE (migration-aware real-time executive), in welcher Migrationsentscheidungen anstatt auf globalen Lastparametern systematisch auf Grundlage von Hinweisen der unter (strikten) Echtzeitbedingungen ablaufenden Maschinenprogramme der Anwendungsebene getroffen werden. Diese sogenannten Migrationshinweise (migration hints) betreffen zeitliche und räumliche Aspekte von Echtzeitprozessen, sie markieren potentielle Migrationspunkte in dem betreffenden nichtsequentiellen (mehrfädigen) Maschinenprogramm. Sie befähigen das Betriebssystem Entscheidungen zu treffen, die sich möglichst günstig auf die Vorhersagbarkeit und Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems auswirken.