Le modèle BGW pour les systèmes temps réel surchargés : Ordonnancement monoprocesseur

BGW: New task model for overloaded real time systems. Monoprocessor scheduling

• Auteur / Autrice : Mohamed Ould Sass
• Direction : Maryline Chetto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et informatique appliquée
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en communications et cybernétique (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Laurent George
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maryline Chetto, Laurent George, Samia Bouzefrane, Daniel Simon, Olivier Sename, Rosa Abbou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Samia Bouzefrane, Daniel Simon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Qualité de Service (télécommunications)

Ordonnancement (informatique)

Temps réel (informatique)

Résumé

Les systèmes temps-réel embarqués se retrouvent dans des domaines d’application très variés : avionique, automobile, environnement, santé, etc. Ils doivent offrir un nombre croissant de fonctionnalités et fournir un niveau maximal de Qualité de Service (QdS) et ce, malgré des défaillances liées à l’occurrence de fautes ou de surcharges de traitement. Pour ce type de système informatique, la QdS se mesure principalement en termes d’échéances respectées car les programmes sont caractérisés par des dates de fin d’exécution au plus tard. Dans cette thèse, nous considérons une architecture monoprocesseur pour une application temps réel dite ferme. La première contribution tient dans la proposition d’un nouveau modèle de tâche appelé BGW qui permet de spécifier la nature de ses contraintes temporelles. Ce modèle est tiré des deux approches Skip-Over et Deadline Mechanism. La première est dédiée à la gestion des surcharges de traitement par la perte contrôlée de certaines instances de tâches. La seconde est une technique de tolérance aux fautes temporelles basée sur de la redondance logicielle dynamique passive avec deux versions. Dans une seconde partie, nous proposons de nouveaux ordonnanceurs temps réel basés sur EDF (Earliest Deadline First) pour des tâches BGW. Nous montrons comment maximiser la QdS tout en tenant compte des critères d’équité de service. Une étude de performance en termes de QdS et d’overheads conforte nos propositions.

Real-time embedded systems are found in various application domains. They have to offer an increasing number of functionalities and to provide the highest Quality of Service despite possible failures due to faults or processing overloads. In such systems, programs are characterized by upper bounds on finishing times and the QoS is assessed by the ratio of successful deadlines. In this thesis, we deal with this issue. We focus on a uniprocessor architecture in the framework of a firm real-time application that accepts deadline missing under some specified limits. Tasks are assumed to be periodic. Our first contribution lies in the proposition of a novel model for tasks which is called BGW model. It is drawn from two approaches respectively known as the skip-over model and the Deadline Mechanism. The first one provides timing fault-tolerance through passive dynamic software redundancy with two versions. The second one copes with transient processing overloads by discarding instances of the periodic tasks in a controlled and pre-specified way. We give a feasibility test for this model. In a second part, we describe the behavior of dynamic priority schedulers based on EDF (Earliest Deadline First) for BGW task sets. A performance analysis is reported which is mainly related to QoS evaluation and measurement of overheads (complexity of the scheduler). The following contribution concerns more sophisticated schedulers that permit to enhance the QoS as to improve service balancing.