دانلود رایگان ترجمه مقاله میان افزار قابل تنظیم برای سیستم زمان واقعی توزیع شده با وظایف بلافاصله و دوره ای – IEEE 2010

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

میان افزار قابل پیکربندی برای سیستم های زمان-واقعی توزیع شده با وظایف متناوب و غیرمتناوب

عنوان انگلیسی مقاله:

Configurable Middleware for Distributed Real-Time Systems with Aperiodic and Periodic Tasks

 
 
 
 
 

 

مشخصات مقاله انگلیسی (PDF)
سال انتشار ۲۰۱۰
تعداد صفحات مقاله انگلیسی ۱۲ صفحه با فرمت pdf
رشته های مرتبط با این مقاله مهندسی کامپیوتر
گرایش های مرتبط با این مقاله معماری سیستم های کامپیوتر و مهندسی نرم افزار
چاپ شده در مجله (ژورنال) یافته ها در حوزه سیستم های موازی و توزیع شده – Transactions on Parallel and Distributed Systems
کلمات کلیدی میان افزار مولفه، تخصیص وظیفه زمان-واقعی دینامیک، متعادل سازی بار و کنترل پذیرش
ارائه شده از دانشگاه گروه علوم و مهندسی کامپیوتر، دانشگاه واشنگتن
رفرنس دارد  
کد محصول F1010
نشریه آی تریپل ای – IEEE

 

مشخصات و وضعیت ترجمه فارسی این مقاله (Word)
وضعیت ترجمه انجام شده و آماده دانلود
تعداد صفحات ترجمه تایپ شده با فرمت ورد با قابلیت ویرایش  ۳۳ صفحه با فونت ۱۴ B Nazanin
ترجمه عناوین تصاویر و جداول ترجمه شده است  
ترجمه متون داخل تصاویر ترجمه نشده است 
ترجمه متون داخل جداول ترجمه نشده است 
درج تصاویر در فایل ترجمه درج شده است  
درج جداول در فایل ترجمه درج شده است  
وضعیت فرمولها و محاسبات در فایل ترجمه به صورت عکس، درج شده است 
منابع داخل متن به صورت عدد درج شده است  
کیفیت ترجمه کیفیت ترجمه این مقاله متوسط میباشد 

 

فهرست مطالب
چکیده
۱ مقدمه
۲ پیش زمینه
۳ معماری میان افزار
۴ نگاشت مشخصات DRS به راهبردهای میان افزار
۴٫۱ معیارهای DRS
۴٫۲ راهبردهای کنترل پذیرش (AC)
۴٫۳ راهبردهای تنظیم دوباره بیکار (IR)
۴٫۴ راهبردهای توازن بار (LB)
۴٫۵ ترکیب راهبردهای AC, IR و LB
۵ پیاده سازی مولفه
۶ استقرار و پیکربندی
۷ ارزیابی های تجربی
۷٫۱ حجم کار تصادفی
۷٫۲ حجم کاری نامتوازن
۷٫۳ سربارهای مولفه های سرویس 
۸ کار مرتبط
۹ نتایج
 

 

بخشی از ترجمه

چکیده 

سیستم های زمان-واقعی توزیع شده مختلف (DRS) باید رویدادهای متناوب و غیرمتناوب را تحت مجموعه ای متناوب از الزامات (شرایط) رفع و رجوع نمایند. در حالیکه میان افزار موجود مانند CORBA زمان-واقعی, به عنوان یک سیستم عامل برای سیستم های توزیع شده با محدودیت های زمانی نویدبخش بوده است, اما فاقد مکانیزم های پیکربندی انعطاف پذیری مورد نیاز برای مدیریت زمانبندی آسان سر هم پیوسته برای گستره وسیعی از DRS مختلف با رویدادهای متناوب و غیرمتناوب است. سهم اولیه این کار, طراحی, پیاده سازی, و ارزیابی عملکرد اولین خدمات میان افزار مولفه قابل پیکربندی برای کنترل پذیرش و تعادل بار رفع و رجوع رویداد متناوب و غیرمتناوب در DRS است. نتایج تجربی, نیاز و اثربخشی رویکرد میان افزار مولفه قابل پیکربندی ما را در حمایت از کاربردهای مختلف با رویدادهای متناوب و غیرمتناوب نشان می دهند و یک سیستم عامل نرم افزار انعطاف پذیر برای DRS با محدودیت های زمانبندی سر هم پیوسته را فراهم می کند.

۱ مقدمه
بسیاری از سیستم های زمان-واقعی توزیع شده (DRS) باید ترکیبی از رویدادهای متناوب و غیرمتناوب, از جمله رویدادهای نامتناوب را با مهلت های سر هم پیوسته رفع و رجوع نمایند که تضمین آنها برای رفتار صحیح سیستم حیاتی است. الزامات (شرایط) برای بهره وری و کیفی نرم افزاری افزوده, استفاده از میان افزار محاسبه شی توزیع شده باز (DOC) مانند CORBA را تحریک می کند. استفاده از میان افزار CORBA در حوزه های DRS مانند هوافضا, مخابرات, سیستم های درمانی, شبیه سازی های تعاملی توزیع شده و تولید یکپارچه-رایانه ای افزایش یافته است که توسط شرایط سخت کیفیت خدمات (QoS) [1] مشخص می شوند. به طور مثال, در یک سیستم نظارت کارخانه صنعتی, یک هشدار غیرمتناوب را می توان در زمانی که مجموعه ای از قرائت های متناوب سنسور, به معیارهای تشخیص خطر می رسند, تولید نمود. این هشدار باید در پردازنده های متعدد درون یک مهلت سر هم پیوسته پردازش شوند, مثلاً, برای قرار دادن یک فرآیند صنعتی در حالت ایمن از-خرابی. ورودی های کاربر و دیگر قرائت های سنسور می توانند موجب رویدادهای غیرمتناوب زمان-واقعی دیگر شوند.
در حالیکه راه حل های میان افزار زمان-واقعی سنتی مانند Real-Time CORBA [2] and Real-Time Java [3] به عنوان سیستم عامل های نرم افزاری توزیع شده برای سیستم ها با محدودیت های زمانی نویدبخش بوده اند, سیستم های میان افزاری موجود فاقد انعطاف پذیری مورد نیاز برای حمایت از DRS با مفاهیم و شرایط کاربرد مختلف هستند. به طور مثال, متعادل نمودن بار, یک مکانیزم موثر برای رفع و رجوع بارهای کاری زمان-واقعی متغیر در یک DRS است. هرچند, پایداری آن برای DRS عمدتاً وابسته به مفاهیم کاربردی آنهاست. برخی از الگوریتم های کنترل دیجیتال (مثلاً کنترل تناسبی-انتگرالی-مشتق) برای سیستم های فیزیکی, سرراست هستند و ازاینرو برای تخصیص دوباره وظیفه غالب ناشی از تعادل بار, جوابگو هستند, در حالیکه دیگران (مثلاً کنترل تناسبی) دارای چنین محدودیت هایی نیستند. به طور مشابه, گذر از یک کار (گذر از پردازش نمونه های معین یک وظیفه متناوب), برای سرو کار داشتن با بار کاری سیستم گذرا مفید است. در حالیکه گذر از کار, برای کاربردهای کنترل حیاتی معین نامناسب است که در آن از دست دادن کار می تواند نتایج فاجعه باری را در سیستم کنترل شده ایجاد نماید, کاربردهای دیگر اعم از دریافت ویدئو تا ارتباطات می تواند تحمل درجات مختلف گذر از یک کار را میسر سازد [۴].
بنابراین, یک چالش کلیدی باز برای DRS, توسعه یک زیرساخت میان افزار انعطاف پذیر است که می توان آن را به راحتی برای حمایت از شرایط مختلف DRS متفاوت پیکربندی نمود. به طور مشخص, خدمات میان افزار مانند توازن بار و کنترل پذیرش باید از انواع راهبردهای جایگزین حمایت نماید (الگوریتم ها و ورودی های متناظر با آن الگوریتم ها). علاوه بر این, پیکربندی این راهبردها باید به گونه ای اصولی و انعطاف پذیر مورد حمایت قرار گیرد, به طوری که توسعه دهندگان سیستم قادر به بررسی پیکربندی های جایگزین باشند, اما بدون انتخاب پیکربندی های نامعتبر ناشی از اشتباه.
بنابراین فراهم نمودن خدمات میان افزار با راهبردهای قابل پیکربندی با چالش های مهم متعدد روبروست: ۱) خدمات باید قادر به فراهم نمودن راهبردهای قابل پیکربندی باشند و ابزارهای پیکربندی باید برای میسر نمودن پیکربندی آن راهبردها, اضافه شوند یا گسترش یابند؛ ۲) معیارهای خاصل که مشخص می کنند کدام راهبردهای خدمات قابل ترجیح هستند, باید شناسایی شوند و کاربردها باید مطابق با آن معیارها رده بندی شوند؛ و ۳) ترکیبات مناسب راهبردهای خدمات باید برای هر رده کاربرد, مطابق با معیارهای مشخصه آن شناسایی شوند. برای پرداختن به این چالش ها, و در نتیجه ارتقای حمایت برای DRS متنوع با رویدادهای متناوب و غیرمتناوب, ما مجموعه ای جدید از خدمات میان افزار مولفه از جمله زمانبندی رویداد سر هم پیوسته, کنترل پذیرش و متعادل سازی بار را طراحی و پیاده سازی نموده است. ما ابزارهای پیکربندی را نیز برای یکپارچه سازی این مولفه های خدمات در هر کاربرد خاص مطابق با معیارهای خاص آن توسعه داده ایم.
بخش های مختلف این تحقیق. در این کار, ما
۱٫ دانش خود از اولین مجموعه خدمات میان افزار مولفه قابل پیکربندی را که از چندین راهبرد کنترل پذیرش و توازن بار برای رفع و رجوع رویدادهای متناوب و غیرمتناوب حمایت می کنند توسعه داده ایم.
۲٫ یک پیش-تجزیه کننده پیکربندی مولفه جدید و واسطه ها را برای پیکربندی کنترل پذیرش زمان-واقعی و خدمات توازن بار را به طور انعطاف پذیر در زمان استقرار سیستم توسعه داده ایم.
۳٫ رده های کاربردهای زمان-واقعی توزیع شده را مطابق با مشخصات خاص تعریف نموده ایم و آنها را به ترکیبات مناسب راهبردها برای خدمات ما مرتبط نموده ایم؛ و
۴٫ یک مطالعه موردی را فراهم نموده ایم که خدمات قابل پیکربندی مختلف را برای یک حوزه با رویدادهای متناوب و نامتناوب به کار می برد. شواهد تجربی از سربارها مرتبط و موازنه ها در میان پیکربندی های خدمات ارائه می دهد و اثربخشی رویکرد ما در آن حوزه را نشان می دهد.
بنابراین, کار ما به طور چشمگیر, قابلیت کاربرد میان افزار زمان-واقعی را به عنوان یک زیرساخت انعطاف پذیر برای DRS ارتقا می بخشد.
بخش ۲, سیستم های میان افزار و تئوری زمانبندی که زیربنای رویکرد ماست, معرفی می کند. بخش های ۳-۵, معماری میان افزار ما, راهبردهای قابل پیکربندی و پیاده سازی های مولفه برای حمایت از هدایت رویداد سر هم پیوسته در DRS ارائه می دهد. بخش ۶, گسترس های موتور پیکربندی جدید ما را توصیف می کند که می تواند به طور انعطاف پذیر, راهبردهای مختلف را برای خدمات ما مطابق با هر شرایط کاربرد پیکربندی نماید. بخش ۷, عملکرد رویکرد ما, از جمله موازنه ها مان ترکیبات راهبرد خدمات مختلف را ارزیابی نماید و سربارهای معرفی شده توسط رویکرد ما را مشخص نماید. بخش ۸, یک نظرسنجی از کار مرتبط را ارائه می دهد و ما نتایج را در بخش ۹ ارائه می دهیم.

 

 

بخشی از مقاله انگلیسی

Abstract

Different distributed real-time systems (DRS) must handle aperiodic and periodic events under diverse sets of requirements. While existing middleware such as Real-Time CORBA has shown promise as a platform for distributed systems with time constraints, it lacks flexible configuration mechanisms needed to manage end-to-end timing easily for a wide range of different DRS with both aperiodic and periodic events. The primary contribution of this work is the design, implementation, and performance evaluation of the first configurable component middleware services for admission control and load balancing of aperiodic and periodic event handling in DRS. Empirical results demonstrate the need for, and the effectiveness of, our configurable component middleware approach in supporting different applications with aperiodic and periodic events, and providing a flexible software platform for DRS with end-to-end timing constraints.

۱ INTRODUCTION

MANY distributed real-time systems (DRS) must handle a mix of aperiodic and periodic events, including aperiodic events with end-to-end deadlines whose assurance is critical to the correct behavior of the system. Requirements for increased software productivity and quality motivate the use of open distributed object computing (DOC) middleware such as CORBA, rather than building applications entirely from scratch using proprietary methods. The use of CORBA middleware has increased significantly in DRS domains such as aerospace, telecommunications, medical systems, distributed interactive simulations, and computer-integrated manufacturing, which are also characterized by stringent quality of service (QoS) requirements [1]. For example, in an industrial plant monitoring system, an aperiodic alert may be generated when a series of periodic sensor readings meets certain hazard detection criteria. This alert must be processed on multiple processors within an end-to-end deadline, e.g., to put an industrial process into a fail-safe mode. User inputs and other sensor readings may trigger other real-time aperiodic events. While traditional real-time middleware solutions such as Real-Time CORBA [2] and Real-Time Java [3] have shown promise as distributed software platforms for systems with time constraints, existing middleware systems lack the flexibility needed to support DRS with diverse application semantics and requirements. For example, load balancing is an effective mechanism for handling variable real-time workloads in a DRS. However, its suitability for DRS highly depends on their application semantics. Some digital control algorithms (e.g., proportional-integral-derivative control) for physical systems are stateful and hence not amenable for frequent task reallocation caused by load balancing, while others (e.g., proportional control) do not have such limitations. Similarly, job skipping (skipping the processing of certain instances of a periodic task) is useful for dealing with transient system overload. While job skipping is not suitable for certain critical control applications in which missing one job may cause catastrophic consequences on the controlled system, other applications ranging from video reception to telecommunications may be able to tolerate varying degrees of job skipping [4]. Therefore, a key open challenge for DRS is to develop a flexible middleware infrastructure that can be easily configured to support the diverse requirements of different DRS. Specifically, middleware services such as load balancing and admission control must support a variety of alternative strategies (algorithms and inputs corresponding to those algorithms). Furthermore, the configuration of those strategies must be supported in a flexible yet principled way, so that system developers are able to explore alternative configurations without choosing invalid configurations by mistake. Providing middleware services with configurable strategies, thus, faces several important challenges: 1) services must be able to provide configurable strategies, and configuration tools must be added or extended to allow configuration of those strategies; 2) the specific criteria that distinguish which service strategies are preferable must be identified, and applications must be categorized according to those criteria; and 3) appropriate combinations of services’ strategies must be identified for each such application category, according to its characteristic criteria. To address these challenges, and thus to enhance support for diverse DRS with aperiodic and periodic events, we have designed and implemented a new set of component middleware services including end-to-end event scheduling, admission control, and load balancing. We have also developed configuration tools to integrate these service components for each particular application according to its specific criteria. Research contributions. In this work, we have 1. developed what is to our knowledge the first set of configurable component middleware services supporting multiple admission control and load balancing strategies for handling aperiodic and periodic events; 2. developed a novel component configuration preparser and interfaces to configure real-time admission control and load balancing services flexibly at system deployment time; 3. defined categories of distributed real-time applications according to specific characteristics, and related them to suitable combinations of strategies for our services; and 4. provided a case study that applies different configurable services to a domain with both aperiodic and periodic events, offers empirical evidence of the overheads involved and the trade-offs among service configurations, and demonstrates the effectiveness of our approach in that domain. Our work, thus, significantly enhances the applicability of real-time middleware as a flexible infrastructure for DRS. Section 2 introduces the middleware systems and scheduling theory underlying our approach. Sections 3-5 present our middleware architecture, configurable strategies, and component implementations for supporting endto-end event handling in DRS. Section 6 describes our new configuration engine extensions, which can flexibly configure different strategies for our services according to each application’s requirements. Section 7 evaluates the performance of our approach, including trade-offs among different service strategy combinations, and characterizes the overheads introduced by our approach. Section 8 presents a survey of related work, and we offer concluding remarks in Section 9.

 

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

میان افزار قابل پیکربندی برای سیستم های زمان-واقعی توزیع شده با وظایف متناوب و غیرمتناوب

عنوان انگلیسی مقاله:

Configurable Middleware for Distributed Real-Time Systems with Aperiodic and Periodic Tasks