Disseny i implementació en un mòdul linux encastat d’una eina de gestió local per a equips de xarxa de l'empresa W-onesys S.L.

Aquest projecte, s’ha desenvolupat en un marc empresarial, concretament al departamentR+D+i de l’empresa Wonesys S.L. de Sant Cugat del Vallès. L’empresa es dedica aldesenvolupament d’equipament per transmissions òptiques.Les eines de gestió dels equips existents, no satisfan els requeriments de l’empresa i amb aquest projecte es busca la implementació d’una eina per fer-ho. Entre les aplicacions actuals es pot trobar, per una banda, un sistema EMS (Element Management System) que ofereix interfíciegràfica d’usuari, però que requereix una infrastructura complexa per ser executada. Per l’altra banda, fins a tres interfícies diferents per connectar directament amb els equips, dues d’elles basades en protocols estàndard i una tercera que implementa un protocol propietari. Es tractad’interfícies d’intercanvi de text, per tant, la gestió mitjançant les mateixes es fa molt poc pràctica tot i no requerir cap infrastructura complexa com en el cas anterior. Una combinació de les virtuts de les anteriors són, a grans trets, els requeriments de la nova aplicació. Es volconstruir, doncs, una aplicació amb interfície gràfica d’usuari complerta que pugui ser accessible de forma senzilla utilitzant, tan sols, un terminal com a maquinari de suport.Un anàlisi del mercat il·lustra que hi ha molta disparitat en aplicacions similars. Hi ha grans diferències entre aplicacions de fabricants d’equipament i altres que només fan aplicacions per tercers.De les diverses possibilitats presentades per dur a terme la implementació, després d’un detingut anàlisi, es considera que la millor opció és el desenvolupament d’una aplicació web. Com l’aplicació ha de residir en un sistema Linux encastat, es fa un repàs del concepte ‘encastat’. Es defineix el terme i es dóna una mirada al mercat. Es descriuen i es comparen les arquitecturesARM i x86 i es relacionen amb el món encastat.Al tractar-se d’un sistema encastat amb arquitectura diferent a la d’un entorn web habitual, l’elecció de les eines representa un paper molt important, així com el procés de compilació i configuració d’eines que tradicionalment s’obtenen compilades.S’han escollit eines de programari lliure i dissenyades especialment per a entorns encastats. El patró de disseny usat pel desenvolupament de l’aplicació web és el Model View Controller, que facilita l’estructuració i un correcte manteniment de l’aplicació.La utilització de la tecnologia web resulta en una aplicació senzilla d’utilitzar, sense necessitat d’instal·lació de cap tipus per part de l’usuari i amb una interfície gràfica molt versàtil. La valoració per part dels usuaris de l’aplicació, tant treballadors de l’empresa en tasques dedesenvolupament i depuració, com clients en equips en explotació, és molt positiva. Tant és així, que sorgeixen opcions per reformular el sistema EMS per unificar interfícies i reaprofitar codi.

Cognitive stimulation through task-oriented telerobotics

The project presented, iCognos, consists of a flexible platform to assist end-users in performing a series of mental tasks with a sensitized mobile telerobotic platform aimed at mitigating the problems associated to cognitive disorders with an ecological cognition approach.

Exploração da implementação actual de IPv6 no Kernel do Linux

A presente dissertação visa retratar a exploração do suporte do protocolo Internet versão seis (IPv6) no kernel do Linux, conjuntamente com a análise detalhada do estado da implementação dos diferentes aspectos em que se baseia o protocolo. O estudo incide na experimentação do funcionamento em geral do stack, a identificação de inconsistências deste em relação aos RFC’s respectivos, bem como a simulação laboratorial de cenários que reproduzam casos de utilização de cada uma das facilidades analisadas. O objectivo desta dissertação não é explicar o funcionamento do novo protocolo IPv6, mas antes, centrar-se essencialmente na exploração do IPv6 no kernel do Linux. Não é um documento para leigos em IPv6, no entanto, optou-se por desenvolver uma parte inicial onde é abordado o essencial do protocolo: a sua evolução até à aprovação e a sua especificação. Com base no estudo realizado, explora-se o suporte do IPv6 no Kernel do Linux, fazendo uma análise detalhada do estado de implementação dos diferentes aspectos em que se baseia o protocolo. Bem como a realização de testes de conformidade IPv6 em relação aos RFC’s.

Real-time scheduling of parallel tasks in the Linux Kernel

This paper proposes a global multiprocessor scheduling algorithm for the Linux kernel that combines the global EDF scheduler with a priority-aware work-stealing load balancing scheme, enabling parallel real-time tasks to be executed on more than one processor at a given time instant. We state that some priority inversion may actually be acceptable, provided it helps reduce contention, communication, synchronisation and coordination between parallel threads, while still guaranteeing the expected system’s predictability. Experimental results demonstrate the low scheduling overhead of the proposed approach comparatively to an existing real-time deadline-oriented scheduling class for the Linux kernel.

Enhancing the real-time capabilities of the Linux Kernel

The mainline Linux Kernel is not designed forhard real-time systems; it only fits the requirements of soft realtimesystems. In recent years, a kernel developer communityhas been working on the PREEMPT-RT patch. This patch(that aims to get a fully preemptible kernel) adds some realtimecapabilities to the Linux kernel. However, in terms ofscheduling policies, the real-time scheduling class of Linux islimited to the First-In-First-Out (SCHED_FIFO) and Round-Robin (SCHED_RR) scheduling policies. These scheduling policiesare however quite limited in terms of realtime performance.Therefore, in this paper, we report one importantcontribution for adding more advanced real-time capabilitiesto the Linux Kernel. Specifically, we describe modificationsto the (PREEMPT-RT patched) Linux kernel to supportreal-time slot-based task-splitting scheduling algorithms. Ourpreliminary evaluation shows that our implementation exhibitsa real-time performance that is superior to the schedulingpolicies provided by the current version of PREMPT-RT. Thisis a significant add-on to a widely adopted operating system.

Sporadic multiprocessor Linux scheduler

The advent of multicore systems has renewed the interest of research community on real-time scheduling on multiprocessor systems. Real-time scheduling theory for uniprocessors is considered a mature research field, but real-time scheduling theory for multiprocessors is an emerging research field. Being part of this research community I have decided to implement the Sporadic Multiprocessor Linux Scheduler that implements a new real-time scheduling algorithm, which was designed to schedule real-time sporadic tasks on multiprocessor systems. This technical reports describes the implementation of the SMLS.

A complex protocol layer as a linux user-space process

With the current complexity of communication protocols, implementing its layers totally in the kernel of the operating system is too cumbersome, and it does not allow use of the capabilities only available in user space processes. However, building protocols as user space processes must not impair the responsiveness of the communication. Therefore, in this paper we present a layer of a communication protocol, which, due to its complexity, was implemented in a user space process. Lower layers of the protocol are, for responsiveness issues, implemented in the kernel. This protocol was developed to support large-scale power-line communication (PLC) with timing requirements.

Linux based mobile: operating systems

Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Multicore Scheduling of Real-Time Irregular Parallel Algorithms in Linux

Face à estagnação da tecnologia uniprocessador registada na passada década, aos principais fabricantes de microprocessadores encontraram na tecnologia multi-core a resposta `as crescentes necessidades de processamento do mercado. Durante anos, os desenvolvedores de software viram as suas aplicações acompanhar os ganhos de performance conferidos por cada nova geração de processadores sequenciais, mas `a medida que a capacidade de processamento escala em função do número de processadores, a computação sequencial tem de ser decomposta em várias partes concorrentes que possam executar em paralelo, para que possam utilizar as unidades de processamento adicionais e completar mais rapidamente. A programação paralela implica um paradigma completamente distinto da programação sequencial. Ao contrário dos computadores sequenciais tipificados no modelo de Von Neumann, a heterogeneidade de arquiteturas paralelas requer modelos de programação paralela que abstraiam os programadores dos detalhes da arquitectura e simplifiquem o desenvolvimento de aplicações concorrentes. Os modelos de programação paralela mais populares incitam os programadores a identificar instruções concorrentes na sua lógica de programação, e a especificá-las sob a forma de tarefas que possam ser atribuídas a processadores distintos para executarem em simultâneo. Estas tarefas são tipicamente lançadas durante a execução, e atribuídas aos processadores pelo motor de execução subjacente. Como os requisitos de processamento costumam ser variáveis, e não são conhecidos a priori, o mapeamento de tarefas para processadores tem de ser determinado dinamicamente, em resposta a alterações imprevisíveis dos requisitos de execução. `A medida que o volume da computação cresce, torna-se cada vez menos viável garantir as suas restrições temporais em plataformas uniprocessador. Enquanto os sistemas de tempo real se começam a adaptar ao paradigma de computação paralela, há uma crescente aposta em integrar execuções de tempo real com aplicações interativas no mesmo hardware, num mundo em que a tecnologia se torna cada vez mais pequena, leve, ubíqua, e portável. Esta integração requer soluções de escalonamento que simultaneamente garantam os requisitos temporais das tarefas de tempo real e mantenham um nível aceitável de QoS para as restantes execuções. Para tal, torna-se imperativo que as aplicações de tempo real paralelizem, de forma a minimizar os seus tempos de resposta e maximizar a utilização dos recursos de processamento. Isto introduz uma nova dimensão ao problema do escalonamento, que tem de responder de forma correcta a novos requisitos de execução imprevisíveis e rapidamente conjeturar o mapeamento de tarefas que melhor beneficie os critérios de performance do sistema. A técnica de escalonamento baseado em servidores permite reservar uma fração da capacidade de processamento para a execução de tarefas de tempo real, e assegurar que os efeitos de latência na sua execução não afectam as reservas estipuladas para outras execuções. No caso de tarefas escalonadas pelo tempo de execução máximo, ou tarefas com tempos de execução variáveis, torna-se provável que a largura de banda estipulada não seja consumida por completo. Para melhorar a utilização do sistema, os algoritmos de partilha de largura de banda (capacity-sharing) doam a capacidade não utilizada para a execução de outras tarefas, mantendo as garantias de isolamento entre servidores. Com eficiência comprovada em termos de espaço, tempo, e comunicação, o mecanismo de work-stealing tem vindo a ganhar popularidade como metodologia para o escalonamento de tarefas com paralelismo dinâmico e irregular. O algoritmo p-CSWS combina escalonamento baseado em servidores com capacity-sharing e work-stealing para cobrir as necessidades de escalonamento dos sistemas abertos de tempo real. Enquanto o escalonamento em servidores permite partilhar os recursos de processamento sem interferências a nível dos atrasos, uma nova política de work-stealing que opera sobre o mecanismo de capacity-sharing aplica uma exploração de paralelismo que melhora os tempos de resposta das aplicações e melhora a utilização do sistema. Esta tese propõe uma implementação do algoritmo p-CSWS para o Linux. Em concordância com a estrutura modular do escalonador do Linux, ´e definida uma nova classe de escalonamento que visa avaliar a aplicabilidade da heurística p-CSWS em circunstâncias reais. Ultrapassados os obstáculos intrínsecos `a programação da kernel do Linux, os extensos testes experimentais provam que o p-CSWS ´e mais do que um conceito teórico atrativo, e que a exploração heurística de paralelismo proposta pelo algoritmo beneficia os tempos de resposta das aplicações de tempo real, bem como a performance e eficiência da plataforma multiprocessador.

Implementation of a unified userspace time handling library under the Linux OS

An appropriate assessment of end-to-end network performance presumes highly efficient time tracking and measurement with precise time control of the stopping and resuming of program operation. In this paper, a novel approach to solving the problems of highly efficient and precise time measurements on PC-platforms and on ARM-architectures is proposed. A new unified High Performance Timer and a corresponding software library offer a unified interface to the known time counters and automatically identify the fastest and most reliable time source, available in the user space of a computing system. The research is focused on developing an approach of unified time acquisition from the PC hardware and accordingly substituting the common way of getting the time value through Linux system calls. The presented approach provides a much faster means of obtaining the time values with a nanosecond precision than by using conventional means. Moreover, it is capable of handling the sequential time value, precise sleep functions and process resuming. This ability means the reduction of wasting computer resources during the execution of a sleeping process from 100% (busy-wait) to 1-1.5%, whereas the benefits of very accurate process resuming times on long waits are maintained.

ParallelKnoppix - Rapid deployment of a linux cluster for MPI parallel processing using non-dedicated computers

This note describes ParallelKnoppix, a bootable CD that allows creation of a Linux cluster in very little time. An experienced user can create a cluster ready to execute MPI programs in less than 10 minutes. The computers used may be heterogeneous machines, of the IA-32 architecture. When the cluster is shut down, all machines except one are in their original state, and the last can be returned to its original state by deleting a directory. The system thus provides a means of using non-dedicated computers to create a cluster. An example session is documented.

Automatización de la gestión del ciclo de vida de entornos Linux y Solaris

Los requisitos del Negocio que requieren un gran crecimiento generan mayor complejidad en los Centros de Cómputo.Son los administradores quienes necesitan gestionar el creciente volumen de datos, aplicaciones, y usuarios, así como la rápida proliferación de los servidores y los diferentes sistemas operativos. En este proyecto se pretende reducir la complejidad en la gestión de los Centros de Cómputo, combinando la automatización de la gestión del ciclo de vida y todas las medidas de contingencia necesarias para mantener la integridad de los mismos.

dEICbian: una distribució GNU/LINUX personalitzada per laboratoris de docència

En aquest projecte es desenvolupa una distribució GNU/Linux adaptada als laboratoris de docència del departament d’enginyeria de la informació i de les comunicacions. Partint de una anàlisi exhaustiu de les necessitats del departament i gràcies a la col·laboració dels seus membres s’ha realitzat la distribució dEICbian, un sistema que permetrà facilitar les tasques docents als laboratoris del departament. Amb l’objectiu de mantenir el sistema actualitzat també s’ha desenvolupat un generador de noves versions de la distribució dEICbian per tal de garantir tenir, sempre, un sistema modern i lliure d’errors als laboratoris del departament. L’opinió dels usuaris, expressada mitjançant enquestes, ha estat favorable i ara només resta el darrer pas: la seva implementació als laboratoris.

Sistema encastat de monitorització d'informació múltiple: implementació per a vehicles

Aquest projecte es centra en l’àmbit de l’automoció, i la seva finalitat es ampliar la informació que proporciona el fabricant d’un vehicle als usuaris. Un dels punts claus del sistema es que aquest quedi completament integrat, per tant, utilitza dispositius externs inclosos al vehicle com ara el display que anteriorment s’utilitzava per a mostrar informació del radiocasset, i una maneta amb dos botons utilitzada per al control del sistema. El sistema mostra diferents tipus d’informació com ara la velocitat instantània del vehicle, revolucions del motor, velocitat màxima, distància parcial recorreguda, hora i data. A més de mostrar informació, aquest es capaç d’emmagatzemar-la en un suport extraïble per a una posterior explotació a un ordinador convencional. El sistema no està pensat per a ser un projecte tancat, sinó que esta dissenyat per a ser ampliat en quant a funcionalitats, i per tant aquest projecte es considera una primera versió.

Sistema de monitorización de servidores Linux

El present projecte pretén cobrir les necessitats de monitorització d'una xarxa per definir. Principalment hauran de ser monitoritzats tant els servidors com les estacions de treball. Tots aquests hosts tindran en comú que funcionaran amb sistemes operatius GNU/Linux, intentant en la mesura del possible abastar diverses distribucions, encara que principalment es treballarà per les basades en Debian, i més concretament en Ubuntu.