A framework for validation of virtual gateways in the DECOS architecture

Abstract

The DECOS integrated architecture tries to combine the benefits of federated and integrated architectures by decomposing a large real-time system into nearly-independent distributed application subsystems (DASs) and integrating them on a single distributed computer system.<br />The communication infrastructure for the DASs is provided by virtual networks that are implemented on top of a time-triggered core architecture. Often it is necessary for a DAS to exchange information with another DAS, which is the task of a gateway. Gateways in the DECOS architecture are implemented as hidden gateways (i.e. transparent to the application). Gateways not only have to forward messages from one network to another, they are also used to resolve operational or semantic property mismatches between the interconnected networks. Another important task of gateways is the provision of an encapsulation service that is responsible for error containment and the selective redirection of messages in order to save bandwidth.<br />The goal of this thesis is the validation of the gateway services by experimental evaluation. To solve this task in a convenient way, we proposed the use of a measurement framework that has the ability to monitor the system under test and is capable of automated execution of testruns.<br />First we show a model of a framework that is generally applicable. The model consists of a test controller and monitor and an execution environment in which the tests are executed. The test controller feeds the execution environment with parameters that are extracted from test descriptions and controls and monitors the target hard- and software at runtime. We pursue the approach of software implemented fault injection at runtime.<br />Faults are injected by providing faulty parameters to the application.<br />Then we present an actual implementation for the evaluation of our exemplary DECOS cluster. Test descriptions are written in XML and are read by the control application that extracts the necessary parameters for the test runs and provides them to the target system. The application jobs on the target system are responsible for the execution of testruns and recording their operations which are then analyzed by the control application. The properties we are interested in are latencies and bandwidths via the gateways as well as the correct functionality of their error containment and selective redirection mechanisms.<br />

Die DECOS Architektur ist eine integrierte Architektur und versucht, die Vorteile von verteilten und integrierten Architekturen zu vereinen. Dazu wird das Gesamtsystem in nahezu unabhängige Teilsysteme, sogenannte Distributed Application Subsystems (DASs), unterteilt.<br />Die Kommunikationsinfrastruktur für die DASs wird von virtuellen Netzwerken zur Verfügung gestellt, welche auf einer zeitgesteuerten Basisarchitektur implementiert sind. Oft ist es notwendig für ein DAS, Information mit einem anderen DAS auszutauschen, dies ist die Aufgabe eines Gateways. Gateways sind in der DECOS Architektur als virtuelle versteckte Gateways implementiert (d.h. unsichtbar für die Applikation).<br />Neben dem Weiterleiten von Nachrichten von einem Netzwerk ins andere, sind Gateways auch dafür verantwortlich, etwaige semantische oder operative Unstimmigkeiten zwischen den verbundenen Netzwerken aufzulösen. Eine weitere wichtige Aufgabe von Gateways ist das Encapsulation Service, welches für die Fehlereingrenzung verantwortlich ist, sowie für die selektive Weiterleitung von Nachrichten, um Bandbreite zu sparen.<br />Ziel dieser Arbeit ist die Validierung der Gateway Services durch experimentelle Evaluierung. Um diese Aufgabe bequem zu lösen, stellen wir ein Framework vor, das die Möglichkeit bietet, das System zur Laufzeit zu überwachen und welches automatische Testläufe unterstützt.<br />Zuerst präsentieren wir ein allgemein anwendbares Modell, bevor wir auf die Implementierung eines konkreten Frameworks für unseren Beispiel DECOS Cluster eingehen.