Real Time Analysis in Real Time Schedulability Real Time Analysis in Real Time

Problembeschreibung Performanzanalyse in beschränkter Zeit Iteratives Verfahren mit Schedulability Analysen Hier: SPP Schedulability Analyse in beschränkter Zeit Wie die Zeit beschränken? Welche Faktoren Beeinflussen die Laufzeit? Optimierungen und ihr Einfluss auf die Laufzeit Möglichkeiten der Einflussnahme auf die Laufzeit Ableitung einer Analysestrategie

Anatomie Busy-Window Algorithmen Betrachte Aktivierung N=0 Wähle N = letzter vom Burst Untere Schranke für Busy Window als Initialwert Busy-Window = Initialwert (0) Große Bursts Preemption von höher prioren Tasks Beschränke Anzahl Durchläufe Berechne Busy-Window Mehr Preemptions? ja Weitere Aktivierungen im Busy Window? N+=1 ja

Einfluss von Last und Jitter Konstante WCET Jitter = 0 Periode T0 -> WCET T0 Viele Preemptionsschwierig Konstante WCET Konstante Periode Jitter 0->1000*P Großer Jitter nur schwierig für zu Analysierenden Task

Empirische Analyse - Ansatz Generiere Taskset: Anzahl Tasks gleichverteilt [2..MAX_Tasks] WCET gleichverteilt [1..MAX_WCET] Periode gleichverteilt [1..MAX_PER] Jitter gleichverteilt [0..MAX_JIT] Analysiere WCRT des niedrig priorsten Tasks Metriken: Maximale Anzahl Busy-window Vergrößerungen (pro Aktivierung) Anzahl zu Analysierender Aktivierungen Gesamtzahl Busy-Window Vergrößerungen

Analysedauer zufällig generierter Tasksets Kein Jitter Analyse meist einfach Großer Jitter Analyse schwierig Großer Jitter mit Optimierungen Gibt Hoffnung Aber: nicht Anwendbar, wenn minD

Minimalabstand als Parameter Genauere (= kleinere) WCET Größerer Akzeptanzfaktor Beeinflussbar per Shaper im System Zerstört Burst-Optimierung Längere Analysen

MinD Verwenden Generisches Beispiel – Gain Exploriert über minD 0Periode Analysedauer in Iterationen für obiges Beispiel

Minimalabstand als Parameter Genauere (= kleinere) WCET Größerer Akzeptanzfaktor Beeinflussbar per Shaper im System Zerstört Burst-Optimierung Längere Analysen Verkürzt Analysedauer! (?)

Analysedauer, empirisch Viele Versuche mit verschiedenen minD Setze minD zu x%Periode Exploriert über x Durchschnitt, Standardabweichung Betrachtung von minD nur komplex für minD < 0,2 * P

Komplexe minD Probleme Abschätzen Betrachte Aktivierung N=0 Busy-Window = Initialwert Berechne Busy-Window Mehr Preemptions? ja Weitere Aktivierungen im Busy Window? N+=1 ja

Komplexe minD Probleme Abschätzen Betrachte Aktivierung N=0 Busy-Window = Initialwert N = maxBurst Dmin = 0 Berechne Busy-Window N>K? Mehr Preemptions? ja Weitere Aktivierungen im Busy Window? N+=1 ja

Exploration über verschiedene K Versuch wie oben Nur Average K maximale Anzahl mit minD Rot: ohne minD zu beachten Keine Aussage: Genauigkeit Noch Möglich: Genauigkeit der einzelnen Analysen plotten – irgendwie: WCRT1-WCRT2 = Ungenauigkeitsfaktor.

Genauigkeit Versuch wie oben Nur Average K maximale Anzahl mit minD Ohne MinD = 0

Erkenntnisse bis jetzt Schwierige Probleme Große Last mit hochfrequentem höherpriorem Task Großer Burst mit minD << P und K groß Fragen: Wie K wählen? Wie viele Iterationen rechnen? Was für Ergebnisse geben schwierige Probleme?

WCRT/WCET zu # Zyklen MaxTotalCycles = 50 fängt bei K< 20 die meisten Fälle mit WCRT/WCET < 500 WCRT/WCET = 500 (will man nicht) K=10: Shortcut-Effekt?  Selbst für große K kann maxTotalCycles <150 gewählt werden

Abstrakt gesehen Infeasible wg. Latenz-Constraints Existierende Probleme WCRT / WCET Tighter Constraints K -> 0 Oder auch nicht: 2 Tasks, Hochpriorer: kurze WCET, hohe frequenz, niederpriorer: lange wcet – niedrige frequenz: Wird durch initialWindow gekillt. Beweis: TBD – Ist an sich nicht so, da lange Analysedauer nur bei vielen Preemptions -> WCRT >> WCET Ansonsten lange analysedauer bei großem Backlog und minimum Distance -> über K regelbar, aber auch immer WCRT >> WCET (mindestens Faktor # Backlog) eher Multiplikativ mit Number Preemptions. K -> ¥ 500 Nicht Existierende Probleme Analysedauer 200

Abbruch für WCRT > Pfadlatenz Infeasible wg. Latenz-Constraints Existierende Probleme WCRT / WCET K -> 0 K -> ¥ Nicht Existierende Probleme Tradeoff: Analysedauer – Genauigkeit über K Analysedauer Analysen können relativ früh abgebrochen werden

Strategie für die lokale Analyse Schedulability Analyse in O(n) -> siehe Literatur WCRT Analyse nur für Tasks, die Latenz-Constrained sind Wenn WCRT > Gesamtlatenz abbrechen Alle Abkürzungen von oben, K wählbar. (für schnelle Analysen wähle K=0) Gedanken: Bei Latenz-Beschränkungen kann schnell abgebrochen werden Andere, evtl. schwierige Probleme durch schedulability Analyse erschlagen -> Schwierig zu analysierende Tasks wahrscheinlich nicht Latenz-Kritisch.

Conclusion Goal: Perform SPP Analysis in bounded number of iterations Use Optimizations of Sjödin/Hanson Esp. Init Burst Top-Down Analysis of tasks (not further investigated) Use minD shortcut Shaper will help in Analysis complexity Tradeoff – Accuracy vs # of analyzable problems possible Hard Problems will produce very large WCRTs Only analyse Tasks that have a latency constraint WCRT > constraint is abort-condition for analysis