Sistemas de Tempo Real

Conceitos

Serviço e Tarefa

Serviços são funcionalidades oferecidas pelo sistema. Estas funcionalidades podem ser oferecidas a usuários ou sistemas de controle em que os mesmos estejam acoplados. Em Sistemas de Tempo Real, estes serviços possuem limitação temporal, ou seja, esses serviços devem ser oferecidos com a restrição de que devem ser executados dentro de um limite de tempo específico.
Na abordagem mais comum, serviços são fornecidos pelos sistemas através da execução interna de tasks(tarefas).

Tarefas são trechos de código ou subrotinas para fornecer uma funcionalidade específica. Podem ser classificadas quanto sua prioridade ou ocorrência.

• Quanto a sua ocorrência:
1. Aperiódicas: podem ser disparadas a qualquer momento.
2. Esporádicas: podem ocorrer a qualquer momento, porém o tempo mínimo entre as ativações é conhecido.
3. Periódicas: intervalo entre disparos é conhecido e fixo.


• Quanto a sua prioridade:
1. Não-Críticas: atrasos e falhas são toleráveis.
2. Semi-Críticas: atrasos são toleráveis, mas falhas não.
3. Críticas: falhas ou atrasos não são toleráveis.

Falha

Falha: problema ou imperfeição no nível físico.

• Curto circuito;
• falhas algorítmicas;
• etc...

Podem ser classificadas em:

1. Transitórias: ficam ativas por um certo período de tempo.
2. Intermitentes: faltas transitórias ativas periodicamente.
3. Permanentes: após ocorrer, permanecem ativas até correção.

Erro

Erro: desvio na exatidão ou precisão da computação. Ocorrem no nível computacional. Associados a valores incorretos do estado do sistema. São causados por falhas.

Defeito

Defeito: sistema não corresponde ao esperado. É um desvio da especificação, ou seja, o sistema não age de acordo com especificação ou a especificação não descreve adequadamente o sistema.
Também é caracterizado quando serviços não são fornecidos da forma ou prazo esperados pelo usuário. Podem gerar consequências catastróficas.

Dependabilidade

Uma propriedade de um sistema computacional, tal como usabilidade, desempenho e custo.
Dependabilidade diz respeito a habilidade de entregar um serviço comprovadamente confiável, ou seja, habilidade do sistema para evitar defeitos inaceitáveis para seus usuários.

A dependabilidade é composta de 8 atributos, que seguem:

1. Disponibilidade: diz respeito a média de tempo disponível para acesso.
2. Confiabilidade: diz respeito a continuidade da entrega de serviço correto.
3. Integridade: impedimento de alterações de estado impróprias.
4. Segurança (safety): diz respeito a garantias de não haver defeitos catastróficos ao usuário ou ambiente.
5. Confidencialidade: impedimento de acesso indevido.
6. Mantenabilidade: habilidade para reparo e modificações eficientes.
7. Segurança (security): proteção contra acessos, ou controle, não autorizados ao estado do sistema.
8. Testabilidade: facilidade para testar o sistema (ponto de teste, testes automatizados)

A dependabilidade pode ser obtida através de diversos meios diferentes, seguem alguns deles:

• Prevenção de Falhas: visa prevenir a ocorrência ou introdução de falhas.
• Remoção de Falhas: visa reduzir o número ou a severidade das falhas.
• Previsão de Falhas: visa estimar o número presente, a incidência futura e as conseqüências das falhas.
• Tolerância a Falhas: visa entregar o serviço correto mesmo na presença de falhas.

Tolerância a Falhas

Redundância

Redundância é o requisito básico para implementação de sistemas tolerantes a falha. Isto é feito através da implementação de Hardware e/ou software tolerante a falhas.
Sistemas tolerantes a falha tem a característica de serem implementados com técnicas de mascaramento ou detecção de erros, seguidos de recuperação do sistema. Recuperação consiste no re-estabelecimento do estado correto do sistema.

Redundância pode ser classificada em quatro tipos, separadas quanto ao nível em que é implementada, seguem:

1. Hardware: este tipo de redundância é obtido com a replicação de componentes eletrônicos, memórias, fontes de alimentação, entre outros, que assumem as tarefas do sistema, em caso de falha dos hardwares principais. Também é utilizado para detecção de erros, ao possibilitar que vários resultados da mesma computação sejam comparados e analisados. Seguem alguns exemplos:


• NMR;
• TMR;
• SMR;
• etc...


2. Software: utiliza-se de várias versões do mesmo software/tarefa, implementadas segundo a mesma especificação, porém por equipes de desenvolvimento diferentes (preferencialmente, sem comunicação entre estas). Seguem alguns exemplos:


• N-Version;
• N-Self-Checking Programming;
• etc...


3. Informação: corresponde à duplicação dos dados e/ou adição de informações redundantes, à estes, de forma a permitir a verificação da consistência e/ou correção dos erros detectados, como acontece nos códigos de detecção e correção de erros. Seguem alguns exemplos:


• Códigos de detecção/correção de erros;
• RAID;
• etc.


4. Tempo: esta técnica consiste em executar a mesma computação, em instantes distintos de tempo, afim de verificar a existência de falhas temporais no sistema. Seguem alguns exemplos:


• Re-execução de código em momentos distintos;
• etc.