KALIMUCHO : Plate-forme de déploiement/reconfiguration pour périphériques mobiles contraints Équipe T2I Projet ALCOOL

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1 KALIMUCHO : Plate-forme de déploiement/reconfiguration pour périphériques mobiles contraints Équipe T2I Projet ALCOOL LIUPPA/IUT de Bayonne-Pays Basque 2, Allée du Parc Montaury Anglet 1

2 Plan de la présentation Objectifs Principe : Application à base de composants et de Plate-forme de supervision Modèle d application Plateforme Kalimucho Présentation du prototype Mesures Conclusion 2

3 Introduction Application pour périphériques mobiles ET hétérogènes ET +/- limités Puissance de calcul Contraintes d affichage, de son Energie Hétérogénéité (matériels, systèmes, réseaux) Continuité et qualité du service Solution : Adresser ce problème par supervision La connaissance de l application permet d intervenir à un niveau plus haut => proposer des solutions guidées par la connaissance des services fournis/requis. 3

4 Situation Périphériques : hétérogènes mobiles contraints Réseau : hétérogène mouvant contraint 4

5 Objectif : déployer 5

6 Objectif : capturer le contexte Charge batterie Mémoire CPU QdS fluidité 6

7 Objectif : reconfigurer Déplacement de composant ajout de composant remplacement de composant 7

8 Solution Besoin d un support d exécution permettant : de remonter les informations de contexte d agir sur les assemblages (reconfig. dynamique) d offrir une vision globale de l application d être totalement distribué de pouvoir être implémenté sur tout type de périphérique Normal CDC CLDC Plateforme KALIMUCHO 8

9 Principe Plate-forme de supervision Application APPLICATION (composants) L application et la plate-forme sont réparties sur tous les hôtes Etats Alarmes PLATE-FORME Commandes Etats Alarmes INFRASTRUCTURE (périphériques / réseau) 9

10 Application sur Kalimucho Constituée de composants liés par des flux d information Composants encapsulés dans un conteneur (Osagaia) Flux encapsulés dans un conteneur (Korrontea) Ces conteneurs font le lien avec la plate-forme Capture de l état (composants / flux) Contrôle par la PF (lancement / arrêt / paramétrage / connexion / déconnexion ) Déclenchement d alarmes (mémoire, CPU, batterie, saturation/fluidité des flux) 10

11 Conteneur de CM Plusieurs flux d entrée Un seul flux de sortie pouvant être dupliqué Le CM peut : Tester la présence de données sur le flux d entrée de son choix Lire sur le flux d entrée de son choix (opération bloquante) Attendre la première donnée disponible sur l un des flux d entrée (opération bloquante) Associer un écouteur d événements à certains flux d entrée Associer des filtres à chacun des flux d entrée (classe des objets reçus) Ecrire sur les flux de sortie Flux d'entrée Connecteur Flux d'entrée Connecteur Unité d' Entrée (UE) Unité d' Entrée (UE) Container Osagaia Composant Métier (CM) Unité de Contrôle (UC) Flux de sortie Duplicable Connecteur Unité Sortie.... (US) Connecteur Supervision Etats 11

12 Cycle de vie du CM Création : Instanciation à partir du nom de la classe Encapsulation (conteneur Osagaia) Attente de connexion (flux d entrée obligatoires et au moins un flux de sortie) Lancement (thread java) : Appel de la méthode init() sauf après migration Appel de la méthode run_bc() Blocage sur sémaphore lors des entrées/sorties En lecture Attente de données Possibilité de suppression/déconnexion de l entrée => reprise de la lecture En écriture si aucun connecteur en sortie Arrêt : Par exceptions (entrées/sorties, wait, sleep, itération) Appel de la méthode destroy() 12

13 Plate-forme Kalimucho Plateforme Kalimucho pour : Capteurs sunspots PC lié à un émetteur zigbee (base sunspot) PC ou portable Périphériques mobiles (CDC) Possibilité de déployer/reconfigurer des applications sur tous ces types d hôtes. Les CM communiquent par des flux gérés par la PF. Ils transfèrent des objets (classe abstraite) 13

14 Déploiement/reconfiguration La PF peut (même pendant que l application tourne) : Créer des composants Créer des Supprimer des composants Supprimer des Migrer des composants Connecter/Déconnecter une entrée de composant Supprimer/Dupliquer une sortie de composant Lire l état d un hôte (mémoire, CPU, batterie) Lire l état d un composant ou d un connecteur (QdS, activité, connexions, ) Envoyer des commandes à d autres PFs Relayer des états vers d autres PFs Recevoir des alarmes de l infrastructure 14

15 Conteneur de connecteur Le connecteur contient un CM qui peut faire de l adaptation de flux (transformation, compression, cryptage, ) Fonctionnement en mode synchrone pour que la circulation de données soit gérée par la PF. Flux d'entrée Unité d' entrée (UE) Conteneur Korrontea buffer CM Unité de Contrôle (UC) buffer Unité de sortie (US) Flux de Sortie Supervision Etats 15

16 Conteneur de connecteur 3 Types de conteneurs Connecteur interne: relie 2 CM sur le même hôte Conteneur Osagaia Conteneur Korrontea Conteneur Osagaia CM US UE CM US UE CM buffer buffer UC appel de méthode transfert d'information Connecteur déporté : relie 2 CM sur 2 hôtes différents accédant au même réseau Hôte A Hôte B Flux d' Entrée Unité d' entrée (UE) Conteneur Korrontea bu ffer CM Uni té de Contrôle (UC ) bu ffer Uni té de sorti e (US) Flux de Sorti e T hread d'émissio n réseau Thread de R éceptio n Fl ux d' Entrée Unité d' entrée (UE) Conteneur Korrontea bu ffer CM Uni té de Contrôle (UC) bu ffer Unité de sort ie (US) Flux de Sortie Sup ervision Etats Sup ervisi on Etats 16

17 Conteneur de connecteur 3 Types de conteneurs Connecteur relai : relie 2 CM sur 2 hôtes différents en utilisant un 3 ème hôte comme passerelle réseau PDA PC de bureau sunspot CM Wifi connecteur relai Zigbee CM Hôte A Hôte B (passerelle) Hôte C Flux d' Entrée Unité d' entrée (UE) Conteneur Korrontea Flux de Sorti e bu ffer CM bu ffer buffer CM buffer Uni té Unit é Unité T hread Thread de rés eau d' de sorti e d'émis sio n entrée sortie d'émis sio n (US) (UE) Unité de (US) Contrôle (UC) Uni té de Contrôle (UC ) Flux d'entrée Conteneur Korrontea Fl ux de Sortie réseau Fl ux d' Entrée Unité d' entrée (UE) Conteneur Korrontea bu ffer CM Uni té de Contrôle (UC) bu ffer Unité de sortie (US) Flux de Sortie Sup ervision Etats Su pervis ion Etat s Sup ervisi on Etats 17

18 Communication entre composants Emission synchrone Conteneur Osagaia Conteneur Korrontea verroullési vide verrouillé Gestionnaire d'émissions US UE CM US Thread d'émission pour E metteur pour déverrouillé appel de méthode transfert d'information déverrouillé Serveur d'ack pour lien direct avec le réseau sémaphore Réception par boîte à lettres Gestionnaire de réceptions serveur de réception pour boîte à lettres verrouillé si vide déverrouillé Thread de réception pour Conteneur Korrontea Problèmes : Démarrage Transferts synchrones Conteneur Osagaia UE CM US UE Serveur d'ack Quand la donnéeest lue par le connecteur appel de méthode transfert d'information lien direct avec le réseau sémaphore 18

19 Problème de démarrage (synchronisation) Côté émetteur Conteneur Korrontea verroullé si vide verrouillé Gestionnaire d'émissions UE CM US Thread d'émission pour SYNC Emetteur pour déverrouillé sémaphore déverrouillé Serveur d'ack pour Côté récepteur Gestionnaire de réceptions verrouillé si vide serveur de réception pour boîte à lettres Thread de réception pour Conteneur Korrontea UE CM US déverrouillé Serveur d'ack Quand la donnée est lue par le connecteur sémaphore 19

20 Problème de démarrage (synchronisation) Côté émetteur Conteneur Korrontea verroullé si vide verrouillé Gestionnaire d'émissions UE CM US Thread d'émission pour Emetteur pour SYNC déverrouillé sémaphore déverrouillé Serveur d'ack pour Côté récepteur Gestionnaire de réceptions verrouillé si vide SYNC serveur de réception pour boîte à lettres Thread de réception pour Conteneur Korrontea UE CM US déverrouillé Serveur d'ack Quand la donnée est lue par le connecteur sémaphore 20

21 Problème de démarrage (synchronisation) Côté émetteur Conteneur Korrontea verroullési vide verrouillé Gestionnaire d'émissions UE CM US Thread d'émission pour Emetteur pour Donnée déverrouillé sémaphore déverrouillé Serveur d'ack pour ACK Côté récepteur Gestionnaire de réceptions verrouillé si vide serveur de réception pour boîte à lettres Thread de réception pour Conteneur Korrontea UE CM US déverrouillé ACK Serveur d'ack Quand la donnéeest lue par le connecteur sémaphore 21

22 Transfert d information Côté émetteur Conteneur Korrontea verroullési vide verrouillé Gestionnaire d'émissions UE CM US Thread d'émission pour Emetteur pour Donnée déverrouillé sémaphore déverrouillé Serveur d'ack pour Côté récepteur Gestionnaire de réceptions verrouillé si vide serveur de réception pour boîte à lettres Thread de réception pour Conteneur Korrontea UE CM US déverrouillé Serveur d'ack Quand la donnée est lue par le connecteur sémaphore 22

23 Transfert d information Côté émetteur Conteneur Korrontea verroullési vide verrouillé Gestionnaire d'émissions UE CM US Thread d'émission pour E metteur pour déverrouillé sém aphore déverrouillé Serveur d'ack pour ACK Côté récepteur Gestionnaire de réceptions verrouillé si vide serveur de réception pour boîte à lettres Thread de réception pour Conteneur Korrontea UE CM US déverrouillé ACK Serveur d'ack Quand la donnée est lue par le connecteur sémaphore 23

24 Communication entre plates-formes Envoi de messages Gestionnaire d'émissions Plate-forme appel de méthode transfert d'information lien direct avec le réseau Boîte à lettres verrouillési vide Distributeur Client Em etteur pour la PF déverrouillé... Réseau selon le destinataire Client Emetteur pour la PF sémaphore Réception de messages Réseaux accessibles Network receptor manager... Serveur pour PF MUTEX Boîte àlettres verrouillé si vide Plate-forme Serveur pour PF déverrouillé appel de méthode transfert d'information lien direct avec le réseau sémaphore 24

25 Hétérogénéité des réseaux Pas de lien possible Flux d' Entrée Unité d' entrée (UE) Hôte A Conteneur Korr ontea bu ffe r CM bu ffer Uni té de sorti e Uni té de (US) Contrôle (UC ) Flux de Sorti e T hread d'ém ission réseau Thread de R écep tion Fl ux d' Entrée Hôte B Unité d' entrée (UE) Conten eur Korrontea bu ffer CM Uni té de Contrôle (UC) bu ffer Unité de sortie (U S) Flux de Sortie Sup erv ision Etats Sup ervisi on Etats 25

26 rés eau Flux d'entrée Unité d' entrée (UE) Conteneur Korrontea bu ffer bu ffer CM Unité de Contrôle (UC) Supervisi on Etats Uni té de sortie (US) Flux de Sorti e Hétérogénéité des réseaux Possibilité de lien par relais Passerelle Conteneur Korrontea Fl ux Flux de d' Entrée Sortie bu ffer CM bu f fer Unité Unité d' de entrée sortie (UE) Uni té de (US) Contrôle (UC) Sup ervisi on Etats T hread d'ém ission 26 Flux d'entrée Unité d' entrée (UE) Conteneur Korrontea buf fer buf fer CM Unité de Contrôle (UC) Supervisi on Etats Unité de sortie (US) Fl ux de Sortie Thread d'émission réseau

27 Passerelles Découverte (voisinage) par broadcast Réseau 1 Réseau 2 A cherche à joindre D A C D B E 27

28 Passerelles Découverte (voisinage) par broadcast Réseau 1 Réseau 2 A cherche à joindre D => Envoie un broadcast sur tous les réseaux A B C E D message en broadcast 28

29 Passerelles Destinataire : répond au broadcast Non destinataire : relaie le broadcast Réseau 1 Réseau 2 Le broadcast n est relayé qu une seule fois (marque) A C D B E message en broadcast relayé 29

30 Passerelles Destinaitaire : répond au broadcast Réseau 1 Réseau 2 Le destinataire répond A C D B E réponse au message de broadcast 30

31 Passerelles Les réponses au broadcast sont relayées Réseau 1 Réseau 2 A connaît deux routes vers D : via B et via C A C D On choisit la route obtenue en 1 er (plus rapide) B E réponse au broadcast relayée 31

32 Capture du contexte A partir de l application Conteneurs de CM (états) Activité (cycle de vie) Connexions (entrées/sorties) Valeur personnalisée (QdS) A partir de l infrastructure Conteneurs de => alarmes Surveillance des buffers (niveau haut/bas) Surveillance des hôtes => alarmes Mémoire utilisée Batterie Charge CPU 32

33 Prototype WIFI Kalimucho laptop Kalimucho CDC Filaire Zigbee Module de test Fichier De test Kalimucho desktop Kalimucho sunspot Kalimucho sunspot 33

34 Module de test Permet de lancer des déploiements/reconfigurations décrites dans des fichiers 34

35 Exemple Spot A Spot B Acquisition de l inclinaison acquisition C1 traitement C2 not used affichage Traitement = position dans un vecteur Affichage sur LEDs Commandes aux plates-formes spota CreateComponent acquisition application.tiltacquisition [null] [c1] spota CreateComponent treatment application.treatment1 [c1] [c2] spotb CreateComponent display application.displaylistener [c2 not_used] [null] spota CreateConnector c1 internal internal spota CreateConnector c2 internal spotb 35

36 Exemple Spot A Spot B Acquisition de l inclinaison acquisition C traitement C2 not used affichage Traitement = position inverse dans un vecteur Affichage sur LEDs Commandes aux plates-formes spota RemoveComponent treatment spota CreateComponent treatment application.treatment2 [c1] [c2] 36

37 Exemple Spot A Spot B Choix de la couleur des leds acquisition C1 traitement C2 affichage PC C3 fenêtre couleur Commandes aux plates-formes PC CreateConnector c3 internal spotb PC CreateComponent color application.colorselector [null] [c3] spotb ReconnectInputComponent display 1 c3 37

38 Exemple Spot A Spot B Choix de la couleur des leds migré sur PDA acquisition C1 traitement C2 affichage La PF utilise le PC comme relai réseau (découverte) PDA C3 fenêtre couleur PC Commandes aux plates-formes PC SendComponent color PDA 38

39 Exemple acquisition Spot A c1 traitement c7 Spot B traitement c8 PC c5 c3 PDA affichage c6 couleur fenêtre fenêtre Duplication acquisition Duplication couleur + traitement sur PC + affichage sur PDA affichage Commandes aux plates-formes spotb RemoveConnector c2 PC CreateComponent treatment application.treatment1 [c7] [c8] PC CreateConnector c7 spota internal spota DuplicateOutputComponent acquisition c7 PC CreateConnector c8 internal spotb PDA CreateComponent display application.displaylistener [c5 c6] [null] PDA CreateConnector c6 internal internal PDA DuplicateOutputComponent color c6 spota CreateConnector c5 internal PDA spota DuplicateOutputComponent treatment c5 spotb ReconnectInputComponent display 0 c8 39

40 Prototype Disponible en téléchargement (licence LGPL) sur : Plates-formes disponibles : Kalilmucho pour poste fixe avec base - 400Ko Kalimucho pour poste fixe ou portable (sans base) - 360Ko Kalimucho pour CDC - 430Ko Kalimucho pour capteurs sunspot - 290Ko Module de test 40

41 Mesures de performances Temps d exécution d une commande de déploiement/reconfiguration sur un sunspot: Commande Durée d exécution en ms Création d un composant Suppression d un composant Création d un connecteur Suppression d un connecteur Déconnection ou reconnexion d une entrée Duplication d une sortie Lecture de la QdS d un conteneur 70 à 170 Minimum 20 ms, lié au temps nécessaire au CM pour se terminer (limité par paramétrage de la PF) Interne : 70 à 110 Réparti : 100 à 190 sur l hôte qui reçoit la commande, 30 à 120 sur l autre hôte Interne: 60 à 80 Réparti : 100 à 260 sur l hôte qui reçoit la commande, 30 à 120 sur l autre hôte 20 à à Lecture de l état d un conteneur Lecture de l état d un hôte 70 à à 90 41

42 Mesures de performance Transfert de données entre sunspots Procédure de test : Constitution de boucles Mesure de la durée d un tour de boucle Ajout de boucles (jusqu à 8 pour charger le CPU et le réseau) Test avec 2 types d objets transférés BC1 mesure BC1 sunspot A BC2 BC BC1 BC2 sunspot B 42

43 Mesures de performance Temps/Charge CPU Temps/Charge CPU Objet contenant un entier Temps de boucle Charge CPU Temps par boucle Nombre de boucles Objet contenant un vecteur de 10 objets du test précédent Temps de boucle Charge CPU Temps par boucle Nombre de boucles Le temps augmente avec le nombre de boucles (normal). Le temps par boucle diminue jusqu à atteindre la saturation du CPU ou du réseau. Le débit est limité soit par la charge CPU soit par celle du réseau. On mesure un temps minimal de transfert de : 80 ms dans le 1 er test 500 ms dans le second Taille des objets transférés : 1 er test : 52 octets 2 ème test : 294 octets 43

44 Mesures de performance Analyse Le temps d exécution des commandes de déploiement/reconfiguration est acceptable Le temps de transfert d informations est essentiellement dû à l absence de sérialisation dans Squawk => emploi d une bibliothèque écrite en java donc lente : (1 er test : 56% du temps, 2 ème test : 90%) Pas de méthode de clonage dans Squawk => doit être écrite pour chaque type d objet transféré. C est donc la charge CPU qui limite le débit 44

45 NE T W ORK S S DM N etp erf orm er Conclusion Risque : accroissement de la taille des plates-formes Application Supervision Etats, Notifications Commandes Utilisateur Contexte Empiler des PF 1 fonctionnalité Virtualisation Plateforme Platform Infrastucture matérielle 45

46 Conclusion composant Applic ation PF 2 composant PF 3 PF 1 composant... PF 1 PF 2 PF 2 Intergic iel Hôte A + OS Hôte B + OS... Hôte Z + OS Empilement de plates-formes 46