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Titelaufnahme

Titel
Towards the design of fault-tolerant distributed real-time systems
AutorKlobedanz, Kay
PrüferRammig, Franz Josef In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen ; Rettberg, Achim In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen
Erschienen2014
HochschulschriftPaderborn, Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Tag der Verteidigung: 13.03.2014
Verteidigung2014-03-13
SpracheEnglisch
DokumenttypDissertation
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-13767 Persistent Identifier (URN)
Dateien
Towards the design of fault-tolerant distributed real-time systems [18.24 mb]
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Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die Anzahl und Komplexität eingebetteter Systeme nimmt stetig zu. Insbesondere für große verteilte Systeme ist die Ermittlung einer passenden Softwareverteilung eine komplexe Aufgabe. In dieser Arbeit präsentieren wir einen Ansatz zum Entwurf eingebetteter Echtzeitsysteme, der den Systementwickler bei der Ermittlung geeigneter Lösungen unterstützt.Bei sicherheitskritischen Systemen mit harten Echtzeitanforderungen kann die Verletzung einer harten Zeitschranke zu Schäden führen. Derartige Systeme müssen auch immer zuverlässig die vorgesehene Funktionalität liefern. Fehlertoleranz ermöglicht im Fehlerfall eine sichere und zuverlässige Fortsetzung des Betriebs. Wir betrachten die Kompensation von Hardwarefehlern zur Systemlaufzeit, die zu einem Netzwerk- oder Prozessorausfall führen können. Alle Ansätze zur Fehlertoleranz benötigen redundante Komponenten zur Erkennung und Kompensation von Fehlern. Hardwareredundanz kann dabei in statische und dynamische Redundanz unterteilt werden. Zur Realisierung einer dynamischen Fehlerredundanz präsentieren wir Konzepte für eine rekonfigurierbare Netzwerkarchitektur und zur Koordination der notwendigen Rekonfigurationen. Basierend darauf erweitern wir unseren Ansatz zum Entwurf fehlertoleranter verteilter Echtzeitsysteme. Wir beschreiben die Verwendung des Ansatzes im Quasi-Standard AUTOSAR zum Entwurf automobiler Systeme und demonstrieren dabei die praktische Anwendbarkeit anhand eines realistischen Fallbeispiels.

Zusammenfassung (Englisch)

The number and complexity of embedded systems is rapidly increasing. Especially for large distributed real-time systems, the determination of a feasible deployment is a complex task. In this thesis we present a design approach for distributed real-time systems that supports the designer to determine an appropriate deployment.Distributed systems with hard real-time constraints are so-called safety-critical systems. In safety-critical systems, missing a hard deadline may cause catastrophic consequences. A system must also reliably provide its intended functionality. Fault tolerance enables a system to continue a safe and reliable operation even in presence of a fault. We focus on the compensation of hardware faults during system runtime resulting in network and processor failures. All fault-tolerant techniques require additional redundant elements to detect and compensate faults. Hardware redundancy is perhaps the most common form of redundancy and can be categorized into static and dynamic redundancy. We apply dynamic redundancy by means of reconfiguration to realize fault tolerance. We present concepts for a reconfigurable network topology and for the coordination of the required reconfigurations. Based on these concepts, we extend our approach to design fault-tolerant distributed real-time systems. We apply our approach to the de facto standard AUTOSAR for automotive system design and approve its feasibility for realistic systems by means of a real-world case study.