Design und Analyse von selbst-suspendierenden eingebetteten Echtzeitsystemen
In Computersystemen kann es dazu kommen, dass eine Taskinstanz sich selbst von der Ausführung (auf dem zugeordneten Prozessor) suspendiert, z.B. auf Grund von Interaktion mit externen I/O Geräten, in Multiprocessorsystemen mit geteilten Ressourcen, in suspendierungsbewussten Multiprocessorsystemen mit Synchronisierungsprotokollen, etc. In eingebetteten Echtzeitsystemen kann Selbstsuspendierung negative Auswirkungen auf die Schedulebarkeit von Echtzeittasks haben und führt normalerweise zu einer wesentlichen Verschlechterung der Performance / Schedulebarkeit.
Fig: Zwei Tasks τ1 (höhere Priorität, Periode 5, Relative Deadline 5, Ausführungszeit 3) und τ2 (niedrigere Priorität, Periode 7, Relative Deadline 7, Ausführungszeit 2) halten ihre Deadlines ein in (a). Herkömmliche Schedulability Analyse sagt eine maximale Response-Zeit von 3 bzw. 5 voraus. In (b), suspendiert der Task τ1 sich selbst, mit dem Ergebnis, dass Task τ2 seine Deadline zum Zeitpunkt 14 nicht einhalten kann. (Quelle: Many suspensions many problems by Chen et al. in RTSJ 2019)
Auch wenn in der Vergangenheit einige scheinbar positive Resultate im Bezug auf die Lösungen der von Task Systemen mit Selbstsuspendierung ausgehenden Probleme publiziert wurden, hat eine aktuelle Untersuchung unter der Leitung des Antragstellers Prof. Dr. Jian-Jia Chen gezeigt, dass ein signifikanter Anteil der vor 2013 entstandenen Literatur zu diesem Thema (und damit auch die Mehrzahl der bekannten Ergebnisse) schwerwiegende Fehler enthielt. Da die meisten Ergebnisse vor 2013 fehlerhaft waren oder nur unvollständige Beweise enthielten, wurde die Untersuchung von selbst-suspendierenden Task-Modellen in eingebetteten Echtzeitsystemen im Jahr 2015 de facto neu gestartet. Innerhalb dieses Projekts soll nach robusten und soliden fundamentalen Algorithmen und Analysemethoden gesucht werden, um den Einfluss von Selbstsuspendierungsverhalten in modernen eingebetteten Systemen sorgfältig abzumildern (durch sichere und fehlerfreie Erzwingung von Ausführungs/Suspendierungs-Mustern) und zuanalysieren (mit Hilfe genauer Schedulability-Tests). Dies soll insbesondere im Bezug auf sicherheitskritische Systeme mit Echtzeitanforderungen geschehen. Da Slbstsuspendierungsverhalten zu einem hohen Maß an Komplexität führen kann, sind neue Scheduling Strategien oder die Überarbeitung von existierenden Scheduling Strategien notwendig. Ziel unseres Projektes ist es, fundamentale Durchbrüche in der Scheduling Theorie und bei den entsprechenden Schedulability Analyse zu erzielen. Diese sollen an das Selbstsuspendierungsverhalten flexibel angepasst werden ohne das Worst-Case Zeitverhalten mit zu viel Pessimismus zu untersuchen. Mit Hilfe der Scheduling Strategien und der Schedulalibility-Tests die in diesem Projekt geliefert werden, wollen wir Werkzeuge für Designer von Echtzeitsystemen zur Verfügung stellen, damit weitere Optimierungen möglich sind, bei denen die Perpektive der Controller, der Kommunikation und der Berechnung beachtet werden.
(Quelle: DFG)
Projektinformationen
| Dauer: | Nov. 2019 - Okt. 2022 (3 Jahre) |
| Verweise: |
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| Angestellt: | M.Sc. Mario Günzel |
2023
- Parallel Path Progression DAG Scheduling
Niklas Ueter, Mario Günzel, Georg von der Brüggen, Jian-Jia Chen
IEEE Trans. Computers 72(10): 3002-3016
2023 - Scheduling Periodic Segmented Self-Suspending Tasks without Timing Anomalies.
Ching-Chi Lin, Mario Günzel, Junjie Shi, Tristan Taylan Seidl, Kuan-Hsun Chen, Jian-Jia Chen
IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium
2023
2022
- End-To-End Timing Analysis in ROS2. (Preprint) (Artifact)
Harun Teper, Mario Günzel, Niklas Ueter, Georg von der Brüggen and Jian-Jia Chen
In 43rd IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS)
2022 - EDF-Like Scheduling for Self-Suspending Real-Time Tasks. (Preprint) (Artifact)
Kuan-Hsun Chen, Mario Günzel, Georg von der Brüggen and Jian-Jia Chen
In 43rd IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS)
2022 - EDF-Like Scheduling for Self-Suspending Real-Time Tasks. (Preprint) (Artifact)
Mario Günzel, Georg von der Brüggen, Kuan-Hsun Chen and Jian-Jia Chen
In 43rd IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS)
2022 - Segment-Level FP-Scheduling in FreeRTOS.
Robin Edmaier, Niklas Ueter, Jian-Jia Chen
IEEE International Conference on Embedded and Real-Time Computing Systems and Applications (RTCSA)
2022 - Type-aware Federated Scheduling for Typed DAG Tasks on Heterogeneous Multicore Platforms.
Ching-Chi Lin, Junjie Shi, Niklas Ueter, Mario Günzel, Jan Reineke and Jian-Jia Chen
IEEE Transactions on Computers
2022 - Parallel Path Progression DAG Scheduling.
Niklas Ueter, Mario Günzel, Georg von der Brüggen and Jian-Jia Chen
CoRR abs/2208.11830
2022 - Unikernel-Based Real-Time Virtualization under Deferrable Servers: Analysis and Realization. (Artifact)
Kuan-Hsun Chen, Mario Günzel, Boguslaw Jablkowski, Markus Buschhoff and Jian-Jia Chen
In 34th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS)
2022
2021
- EDF-Like Scheduling for Self-Suspending Real-Time Tasks
Mario Günzel, Kuan-Hsun Chen, and Jian-Jia Chen
CoRR abs/2111.09725
2021 - Work-in-Progress: Evaluation Framework for Self-Suspending Schedulability Tests
Mario Günzel, Harun Teper, Kuan-Hsun Chen, Georg von der Brüggen, and Jian-Jia Chen,
IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS), pp 532-535
2021 - Suspension-Aware Fixed-Priority Schedulability Test with Arbitrary Deadlines And Arrival Curves.
Mario Günzel, Niklas Ueter, and Jian-Jia Chen,
IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS), pp 418-430
2021 - HEART: Hybrid memory and Energy-Aware Real-Time scheduling for multi-processor systems
Mario Guenzel, Christian Hakert, Kuan-Hsun Chen and Jian-Jia Chen.
In 21th International Conference on Embedded Software (EMSOFT)
ACM Transactions on Embedded Computing Systems, Volume 20, Issue 5s, October 2021, Article No.: 88, pp 1–23
2021 - Hard Real-Time Stationary GANG Scheduling.
Niklas Ueter, Mario Günzel, Georg von der Brüggen and Jian-Jia Chen.
In 33rd Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS), pp. 10:1-10:19
2021 - On the Formalism and Properties of Timing Analyses in Real-Time Embedded Systems.
Jian-Jia Chen, Wen-Hung Huang, Georg von der Brüggen, Kuan-Hsun Chen, Niklas Ueter.
In A Journey of Embedded and Cyber-Physical Systems - Essays Dedicated to Peter Marwedel on the Occasion of His 70th Birthday.
2021 - A note on slack enforcement mechanisms for self-suspending tasks
Mario Günzel and Jian-Jia Chen.
Real Time Systems Journal, Volume 57, Issue 4, pp. 387–396.
2021
2020
- Suspension-Aware Earliest-Deadline-First Scheduling Analysis.
Mario Günzel, Georg Brüggen and Jian-Jia Chen.
IEEE Trans. Comput. Aided Des. Integr. Circuits Syst. 39(11): 4205-4216
(presented in ACM Conference on Embedded Software, EMSOFT)
2020 - Correspondence Article: Counterexample for suspension-aware schedulability analysis of EDF scheduling.
Mario Günzel and Jian-Jia Chen.
Real Time Systems Journal, 56(4): 490-493 (2020)
2020 - On Schedulability Analysis of EDF Scheduling by Considering Suspension as Blocking.
Mario Günzel and Jian-Jia Chen.
CoRR abs/2001.05747
2020
2019
- Scheduling Self-Suspending Tasks: New and Old Results
Jian-Jia Chen, Tobias Hahn, Ruben Hoeksma, Nicole Megow, Georg von der Brüggen.
In 31st Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS), pp. 16:1-16:23
2019
Tools
- https://github.com/tu-dortmund-ls12-rt/SSSEvaluation
- Correspodning paper can be found in "Work-in-Progress: Evaluation Framework for Self-Suspending Schedulability Tests" by Mario Günzel, Harun Teper, Kuan-Hsun Chen, Georg von der Brüggen, and Jian-Jia Chen, IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS), pp 532-535, 2021
