Hofer, B. (2007). Experimental evaluation of temporal and spatial partitioning for gateways in integrated architectures [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/181913
Integrated systems are characterized by the integration of multiple subsystems within a single computer system. The DECOS integrated architecture divides a real-time computer system into a set of nearly-independent Distributed Application Subsystems (DASs). To enable inter-DAS communication, gateways provide an interface for controlled export and import of information between different DASs. In this thesis the gateways connecting the virtual and physical networks of two DASs are evaluated with respect to temporal and spatial interference. The gateways resolve property mismatches between networks with different control paradigms (i.e., event-triggered, time-triggered). Together with each job, the gateway service forms an error-containment region, preventing propagation of timing and value message failures. The gateway prevents faulty messages from passing through the gateway by implementing checks on the message content, e.g., naming information. For timing message failures the gateway performs traffic shaping. We assume for the event-triggered virtual networks a minimum and maximum message interarrival time. Based on this timing model the gateway enforces the following timing scheme. Messages are sent in bursts with a bounded duration. In each burst a maximum number of messages can be sent. In addition the gateway enforces a minimum message interarrival time, called silence time, which separates these bursts. The evaluation process for the gateways confirmed the hypotheses, that the intra- and inter- DAS communication is not affected and the gateway service does not influence the sequence and timing of messages. The gateways protect the real-time system from value and timing message failures. With the assured timing model for messages we were able to test the gateways connecting virtual and physical networks, i.e., a physical CAN network. Throughout the test campaign, the latencies and jitter of a job located in one DAS are not correlated with the latencies of the jobs of another DAS. There was no noticeable impact of the gateway service on the reference communication structure. The gateway also protects DASs from masquerading failures from other DASs by performing checks on the message content of incoming messages and is able to perform property transformations.
Integrierte Systeme werden durch die Integration von mehreren Software-Modulen auf einer einzigen Hardware-Komponente gekennzeichnet. Die DECOS Architektur unterteilt ein Echtzeit-Computersystem in eine beliebige Anzahl fast unabhängiger Subsysteme, die Distributed Application Subsystems (DASs) genannt werden. Um nun eine Kommunikation zwischen zwei solchen DASs durchführen zu können werden Gateways eingeführt, die es dem System ermöglichen, einen kontrollierten Datenfluss zwischen den DASs vorzunehmen. Diese Diplomarbeit nimmt Fokus auf die Evaluierung solcher Gateways, die eine Verbindung zwischen virtuellen und physikalischen Netzwerken herstellen können. Vor allem wird Bezug auf die Abgrenzungsmechanismen im zeitlichen und örtlichen Bereich genommen. Gateways werden zum Einen gebraucht um Objekttransformationen zwischen zwei unterschiedlichen Netzwerken durchzuführen. Zum Anderen formt das Gateway zusammen mit jedem Job eine eigene Error-Containment Region. Diese Gateways verhindern die Verbreitung von fehlerhaften Nachrichten, indem sie die zu transferierenden Daten auf Gültigkeit und Zeitlichkeit prüfen. Um die Zeitlichkeit von Nachrichten zu gewährleisten, überwacht das Gateway die Anzahl von passierten Daten und kann regulierend eingreifen. Bei ereignisgesteuerten virtuellen Netzwerken wird eine minimale und maximale Wartezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nachrichten eingeführt. Nachrichten werden anhand des Burst-Schemas mit einer maximalen Dauer gesendet. Während jedes Bursts dürfen eine gewisse Anzahl von Nachrichten eintreffen. Wenn die Burst-Zeit aufgebraucht ist, wird eine minimale Wartezeit eingeführt, die zwei aufeinanderfolgende Bursts trennt. Anhand der Evaluierung der eingeführten Gateways wurden die Hypothesen bestätigt, dass die intra- und inter- DAS Kommunikation und die Reihenfolge und Zeitlichkeit nicht vom Gateway beeinflusst wird. Die Gateways schützen das Echtzeit-Computersystem vor Fehlern im zeitlichen und örtlichen Bereich. Es spielt keine Rolle, welche Art von Netzwerken durch das Gateway verbunden wird. Während der Tests konnte keine Korrelation des Jitter und der Latenzzeit zwischen zwei unterschiedlichen DASs bemerkt werden. Das Gateway schützt das System auch vor Fehlern, die durch erschlichene Zugangsberechtigung verursacht wurden, indem es die transferierten Daten auf Korrektheit prüft.
