Tres

Departamento de Computación
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Universidad de Buenos Aires


TESIS DE LICENCIATURA











Tolerancia a Fallas en
Sistemas de Tiempo Real

Pablo J. Rogina
L.U. 746/92
pr6a@dc.uba.ar

Director: Dr. Gabriel Wainer


Pabellón 1 - Planta Baja - Ciudad Universitaria
(1428) Buenos Aires
Argentina

http://www.dc.uba.arDiciembre 1999
Tolerancia a Fallas en Sis¬tema¬s de Tiempo Real

Los sistemas de computación ya se encuentran inmersos en prácticamente todas las actividades humanas. En particular, los sistemas de tiempo real están presentes en tareas cada vez más complejas y donde un error puede conducir a situaciones catastróficas (incluso con peligro para vidas humanas). Por eso, las capacidades de tolerancia afallas de este tipo de sistemas son críticas para su éxito a lo largo de su ciclo de vida. Si bien las estrategias de tolerancia a fallas son desarrolladas desde hace tiempo, su orientación principal fueron los sistemas distribuidos. Distintas características de los sistemas de tiempo real deben ser convertidas para hacerlas tolerantes a fallas, por lo cual hay un gran campo de investigación ydesarrollo.

Este trabajo introduce primero la terminología apropiada sobre sistemas de tiempo real y tolerancia a fallas por separado, para luego presentar una revisión de los estudios de tolerancia a fallas aplicables específicamente a sistemas de tiempo real (en distintas áreas). Finalmente, algunos de esos conceptos se prueban en un modelo real, para estar en condiciones de extraer lasconclusiones correspondientes y comentar puntos de interés para trabajos futuros.



Fault Tolerance in Real-Time Systems

Computing systems are already among almost any human activities. In particular, real-time systems are present in more and more complex tasks every day, where an error can lead to catastrophic situations (even with danger to human life). Therefore, fault tolerancecapabilities of this kind of systems are critical to their success during their lifetime cycle. Although fault tolerance strategies are developed since a long time ago, they were oriented mainly to distributed systems. Distinct features of real-time systems must be converted to become fault tolerant, thus bringing a great field for research and development.

This work first presents proper terminologyabout real-time systems and fault tolerance separately, and then brings a revision of studies about fault tolerance items specific to real-time systems (different subjects). Finally, selected aspects from the ones presented earlier are proven in a real model, in order to take the corresponding conclusions and to discuss points of interest for future works.

Contenido
1. INTRODUCCIÓN 1PROPÓSITO 1
2. CONCEPTOS 3
SISTEMAS DE TIEMPO REAL 3
INTRODUCCIÓN 3
COMPONENTES 4
TOLERANCIA A FALLAS 7
INTRODUCCIÓN 7
REDUNDANCIA 8
CONCEPTOS Y TERMINOLOGÍA 9
SISTEMAS CONFIABLES 11
ESPECIFICACIONES DE CONFIABILIDAD 12
FALLAS Y AVERÍAS 13
RELACIONES DE DEPENDENCIA 15
REGIONES DE FALLAS 16
CLASES DE FALLAS 17
LOCALIDAD 18
EFECTOS 19
DURACIÓN 20
MECANISMOS DE TOLERANCIA DE FALLAS 20ADMINISTRACIÓN DE LA REDUNDANCIA 22
TÉCNICAS DE COMPARACIÓN 26
DIVERSIDAD 27
RESUMEN 28
3. TOLERANCIA A FALLAS EN SISTEMAS DE TIEMPO REAL ESTADO DEL ARTE 29
INTRODUCCIÓN 29
ESPECIFICACIÓN Y DISEÑO 30
VERIFICACIÓN DE TOLERANCIA A FALLAS Y TIEMPO REAL 30
EVALUACIÓN DE LA LATENCIA DE TOLERANCIA A FALLAS DESDE LA PERSPECTIVA DE APLICACIONES DE TIEMPO REAL 31
ESPECIFICACIÓN FORMAL YVERIFICACIÓN DE UN MODELO PARA ENMASCARAMIENTO DE FALLAS Y RECUPERACIÓN PARA SISTEMAS DIGITALES DE CONTROL DE VUELO 33
PLANIFICACIÓN 36
GARANTÍA DE TOLERANCIA A FALLAS MEDIANTE PLANIFICACIÓN 36
TASA MONOTÓNICA TOLERANTE A FALLAS 38
INTEGRANDO PLANIFICACIÓN Y TOLERANCIA A FALLAS EN SISTEMAS DE TIEMPO REAL 40
SENSORES Y ACTUADORES 42
TOLERANCIA A FALLAS EN HANNIBAL 42
TOLERANDO FALLAS DE SENSORES...