FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation

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1 FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation Pierre Courbin (courbin@ece.fr) LACSC - ECE Paris 12/03/2012 Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

2 Plan de la présentation 1 Introduction Pourquoi ce nouvel outil? 2 4 cas d utilisation Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Voir/Simuler un ordonnancement Générer des tâches et des jeux de tâches Editer/Lancer des évaluations 3 Exemple : évaluer EDF Load P et DM RT P Coder EDF Load P et DM RT P dans FORTAS Définir les paramètres d évaluation Lancer l évaluation Obtenir les graphes 4 Conclusion et évolutions Questions Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

4 Pourquoi ce nouvel outil? Un autre outil spécifique, inutile et complexe à utiliser? Pourquoi ce nouvel outil? Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

5 Pourquoi ce nouvel outil? Contexte Ses défauts et qualités : Pas commercial, libre et Open Source Pas parfait, ne répondant pas à tous les besoins Pas facile à utiliser Alors, pourquoi? Il n existe pas d outils permettant d automatiser l évaluation des algorithmes C est un Framework, donc dédié aux développeurs mais il propose une interface allégée Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

9 Pourquoi ce nouvel outil? Modèle basique de tâches et de processeurs Une tâche est indépendante, préemptive ou non préemptive. Elle est définie par, au moins, 3 paramètres : Son pire temps d exécution (WCET) Sa période, ou inter-arrivée (T) Sa deadline (D) Un processeur est défini par : Sa vitesse (S) Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

11 Tester, Voir, Générer, Évaluer 4 cas d utilisation Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

12 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Mon jeu de tâches est-il ordonnançable sur cette plateforme? Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

13 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Vous avez Un jeu de processeurs Un jeu de tâches Vous voulez Savoir si et comment ce jeu de tâches est ordonnançable sur cette plateforme Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

14 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Pour l ordonnancement multiprocesseurs, vous pouvez utilisez : Un ordonnancement partitionné Assigner les tâches sur les processeurs 1 problème à m processeurs devient m problèmes à 1 processeur. Un ordonnancement global Une seul file de tâches Les tâches sont autorisées à migrer entre les processeurs A ordonnancement semi-partitionné En mélange entre les méthodes partitionné et globale. Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

18 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Un ordonnancement partitionné : Focus sur l ordonnancement partitionné Critère de tri de tâches : les tâches sont tirée avant d être assignées sur les processeurs Heuristique de partitionnement : puisque le problème de placement est NP-Difficile, une heuristique permet de choisir sur quel processeur la tâche sera assignée. Test de faisabilité : nous avons besoin d un tester pour vérifier qu une tâche sera ordonnançable sur un processeur Ensuite, l exécution est gérée simplement par un ordonnanceur monoprocesseur. Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

23 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Un ordonnancement partitionné : Focus sur l ordonnancement partitionné Chaque partie est définie dans des classes indépendantes et abstraites pour faciliter la modularité 15 critères de tri de tâches 4 heuristiques de partitionnement (First-Fit, Best-Fit, Worst-Fit, Next-Fit) 10 tests de faisabilité A nouveau critère/heuristique/test peut être ajouté avec un fichier d environ lignes de codes Java. Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

24 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Exemple Création du jeu de tâches Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

25 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Exemple Création du jeu de processeurs Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

26 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Exemple Choisir un algorithme Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

27 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Exemple Résultats Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

28 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Exemple Résultats <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <SystemsSets> <SystemSets name="mysystemsets"> <InfoAlgorithm algoname="dm_rt_p"> <HeuristicName value="first_fit" /> <IsSuccess value="true" type="boolean" /> <CriterionSortSetOfProcessors value="processor_none_order" type="processor_none_order" /> <CriterionSortSetOfTasks value="task_density_decreasing_order" type="task_density_decreasing_order" <TotalCPUTime value=" " type="bigdecimal" /> </InfoAlgorithm> <SetOfTasks> <Task> <Name value="t1" /> <WCET value="2" type="bigdecimal" /> <Period value="4" type="bigdecimal" /> <Deadline value="4" type="bigdecimal" /> <TaskAssignation name="p1" /> </Task> <Task> <Name value="t2" /> <WCET value="2" type="bigdecimal" /> <Period value="4" type="bigdecimal" /> <Deadline value="4" type="bigdecimal" /> <TaskAssignation name="p1" /> </Task> Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

29 Tester un ordonnancement Mono/Multiprocesseurs Exemple Résultats <Task> <Name value="t3" /> <WCET value="2" type="bigdecimal" /> <Period value="4" type="bigdecimal" /> <Deadline value="4" type="bigdecimal" /> <TaskAssignation name="p2" /> </Task> </SetOfTasks> <SetOfProcessors> <Processor> <Name value="p1" /> <ProcessorTaskAssignation> <Task name="t1" /> <Task name="t2" /> </ProcessorTaskAssignation> </Processor> <Processor> <Name value="p2" /> <ProcessorTaskAssignation> <Task name="t3" /> </ProcessorTaskAssignation> </Processor> </SetOfProcessors> </SystemSets> </SystemsSets> Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

30 Voir/Simuler un ordonnancement Et si je lance l ordonnancement, à quoi ça ressemble? Voir/Simuler un ordonnancement Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

31 Voir/Simuler un ordonnancement Exemple : A partir des résultats précédents Quelques ordonnanceurs : Famille PFair et RUN Deadline Monotonic (DM) Rate Monotonic (RM) Earliest Deadline First (EDF) Least laxity First (LLF) Chacun peut être utilisé pour un ordonnancement monoprocesseur ou global. Un nouvel ordonnanceur est un fichier d environ lignes de code. Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

32 Voir/Simuler un ordonnancement Exemple : A partir des résultats précédents Quelques ordonnanceurs : Famille PFair et RUN Deadline Monotonic (DM) Rate Monotonic (RM) Earliest Deadline First (EDF) Least laxity First (LLF) Chacun peut être utilisé pour un ordonnancement monoprocesseur ou global. Un nouvel ordonnanceur est un fichier d environ lignes de code. Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

33 Générer des tâches et des jeux de tâches Je prendrais jeux de tâches s il vous plaît, sur place. Générer des tâches et des jeux de tâches Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

34 Générer des tâches et des jeux de tâches Le générateur de tâche est basé sur : Un type de deadline (implicite, contrainte ou arbitraire) Une distribution de probabilité pour générer l utilisation de la tâche (uniforme etc) Un intervalle pour générer les valeurs des périodes et des deadlines Les générateur de jeux de tâches sont basés sur : Procédure UUnifast Procédure proposée par T. Baker Besoins particuliers etc Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

35 Editer/Lancer des évaluations Et sinon, cet algorithme de partitionnement, il est mieux que l autre? Editer/Lancer des évaluations Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

36 Editer/Lancer des évaluations Une évaluation est définie dans un fichier XML avec : La liste des jeux de tâches et de processeurs (ou les paramètres de génération) La liste des algorithmes à évaluer avec leurs paramètres (quelle heuristique, critère de tri etc) La liste des graphes désirés Elle est ensuite lancée en 3 étapes : 1 Générer les jeux si nécessaire 2 Tester les algorithmes sur chaque jeu et enregistrer les résultats 3 Générer les graphes demandés en fonction des résultats Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

38 Comment ajouter deux algorithmes de partitionnement et les évaluer? Exemple : évaluer EDF Load P et DM RT P Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

39 Coder EDF Load P et DM RT P dans FORTAS Comment ajouter ces deux algorithmes? Coder EDF Load P et DM RT P Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

40 Coder EDF Load P et DM RT P dans FORTAS Précisions EDF Load P est basé sur le test de faisabilité calculant le Load DM RT P est basé sur le test de faisabilité calculant le pire temps de réponse de chaque tâche Ils peuvent utiliser n importe quelle heuristique, critère de tri etc. Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

41 Coder EDF Load P et DM RT P dans FORTAS Code de EDF Load P public class EDF_Load_P extends Partitioning { // Default Constructor public EDF_Load_P(SystemSets systemsets) { super(systemsets); } // Specific Constructor public EDF_Load_P(SystemSets systemsets, ListOfParameters listofparameters) { super(systemsets, listofparameters); protected void definedefaultschedulername() { this.putparameter("defaultschedulername",scheduler.scheduleredf.class.getsimplename()); } Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

42 Coder EDF Load P et DM RT P dans FORTAS Code de EDF Load public boolean criterionontask(processor p, Task t) { boolean retour; // Get a copy of the set of tasks assigned to p and add the new task SetOfTasks setoftaskstemp = new SetOfTasks(p.getProcessorTaskAssignation().getAssignedSetOf setoftaskstemp.addtask(t); ListOfParametersReal listofparameterslocal = new ListOfParametersReal(); listofparameterslocal.putparameterasvalue("speed",p.getparameterasbigdecimal("speed")); listofparameterslocal.putparameterasvalue("delta",p.getparameterasbigdecimal("delta")); // Test if the new set of tasks, assigned to p, respect the Load <= 1 if (setoftaskstemp.getvalueoffunctionasbigdecimal( EDF_Preemptif_Load.class, listofparameterslocal).compareto( BigDecimal.ONE) > 0) { retour = false; } else { retour = true; } } return retour; Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

43 Coder EDF Load P et DM RT P dans FORTAS Code de EDF Load public BigDecimal criteriononset(processor p, Task t) { // Available Load ListOfParametersReal listofparameterslocal = new ListOfParametersReal(); listofparameterslocal.putparameterasvalue("speed",p.getparameterasbigdecimal("speed")); listofparameterslocal.putparameterasvalue("delta",p.getparameterasbigdecimal("delta")); // Get a copy of the set of tasks assigned to p and add the new task SetOfTasks setoftaskstemp = new SetOfTasks(p.getProcessorTaskAssignation().getAssignedSetOf setoftaskstemp.addtask(t); } } // Return 1-Load considering the new set of tasks return BigDecimal.ONE.subtract(setOfTasksTemp.getValueOfFunctionAsBigDecimal(EDF_Preemptif_Load.class,listOfParametersLoca Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

44 Coder EDF Load P et DM RT P dans FORTAS Code de DM RT P Exactement le même sauf pour : criterionontask qui utilise le calcul du pire temps de réponse. C est tout. Maintenant on peut tester : EDF Load P et DM RT P avec les heuristiques de placement FIRST-FIT, NEXT-FIT, BEST-FIT ou WORST-FIT, et n importe quel critère de tri de tâches et de processeurs. Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

45 Définir les paramètres d évaluation Que va-t-on évaluer? Définir les paramètres d évaluation Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

46 Définir les paramètres d évaluation Définir les paramètres d évaluation <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <Evaluation name="testevalactriss"> // Define sets with generation parameters and paths <EvaluationSetOfProcessors name="mysetof4processors" autopath="true" path="./setofprocessors/" filename="setofprocessors.xml" nbprocessors="4" type="homogeneous" /> <EvaluationSetOfTasks name="mysetoftasks" autopath="true" path="./setoftasks/" filename="setoftasks.xml" deadline="implicit" distribution="uniform" number="1000" nbmintasks="5" maxutask="1" minu="2" maxu="4" precision="1" taskactivationname="taskactivationperiodic" /> Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

47 Définir les paramètres d évaluation Définir les paramètres d évaluation // Define the algorithms and their parameters <EvaluationAlgorithm name="4_edfpartitionned" algoname="edf_load_p" path="./results/" filename="results. <Heuristic>NEXT_FIT</Heuristic> <Heuristic>FIRST_FIT</Heuristic> <CriterionSortSetOfProcessors>PROCESSOR_NONE_ORDER</CriterionSortSetOfProcessors> <CriterionSortSetOfTasks>TASK_DENSITY_DECREASING_ORDER</CriterionSortSetOfTasks> <EvaluationSetOfTasks>MySetOfTasks</EvaluationSetOfTasks> <EvaluationSetOfProcessors>MySetOf4Processors</EvaluationSetOfProcessors> </EvaluationAlgorithm> <EvaluationAlgorithm name="4_dmpartitionned" algoname="dm_rt_p" path="./results/" filename="results.xml" <Heuristic>NEXT_FIT</Heuristic> <Heuristic>FIRST_FIT</Heuristic> <CriterionSortSetOfProcessors>PROCESSOR_NONE_ORDER</CriterionSortSetOfProcessors> <CriterionSortSetOfTasks>TASK_DENSITY_DECREASING_ORDER</CriterionSortSetOfTasks> <EvaluationSetOfTasks>MySetOfTasks</EvaluationSetOfTasks> <EvaluationSetOfProcessors>MySetOf4Processors</EvaluationSetOfProcessors> </EvaluationAlgorithm> Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

48 Définir les paramètres d évaluation Définir les paramètres d évaluation <Graphs path="./graphs/"> <Graph name="mygraph" Scale="1"> <GetValueX name="getutilizationvalue" /> <GetValueY name="getsuccessvalue" /> <GetCurveName name="getalgorithmcurvename" /> <Filters> <Filter name="statisticsheuristicfilter"> <ToKeep>FIRST_FIT</ToKeep> </Filter> <Filter name="statisticsalgorithmfilter"> <ToKeep>EDF_Load_P</ToKeep> <ToKeep>DM_RT_P</ToKeep> </Filter> </Filters> </Graph> </Graphs> </Evaluation> Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

49 Lancer l évaluation Il ne reste plus qu à attendre? Lancer l évaluation Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

50 Lancer l évaluation Lancer l évaluation Des lignes de commandes sont disponibles pour : Générer automatiquement les jeux de tâches Tester automatiquement les algorithmes avec toutes les combinaisons de paramètres Générer automatiquement les valeurs pour les graphes à partir des résultats Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

51 Obtenir les graphes Et les résultats? Obtenir les graphes Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

52 Obtenir les graphes Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

54 C est pas trop mal, mais il y a encore du boulot! Conclusion et évolutions Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

55 FORTAS est donc un framework orienté vers la modularité et permettant de faire, au moins, ce que tout ingénieur veut faire : Obtenir beaucoup sans en faire trop. Évolutions Améliorer la modularité Améliorer la gestion de modèles de tâches et processeurs différents : Modèle probabiliste Modèle de tâches parallèles Modèle de messages réseau à la place des tâches etc Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

56 FORTAS est donc un framework orienté vers la modularité et permettant de faire, au moins, ce que tout ingénieur veut faire : Obtenir beaucoup sans en faire trop. Évolutions Améliorer la modularité Améliorer la gestion de modèles de tâches et processeurs différents : Modèle probabiliste Modèle de tâches parallèles Modèle de messages réseau à la place des tâches etc Pierre Courbin (courbin@ece.fr) FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45

57 Questions Pierre Courbin FORTAS : Framework for Real-Time Analysis and Simulation 12/03/ / 45