Plate-forme logicielle de reconfiguration dynamique

1. Plate-forme logiciellede reconfiguration dynamique Bertil Folliot LIP6 / CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Paris 6 Bertil.Folliot@lip6.fr Ce projet est, ou a été, partiellement financé par les projets RNRT Phenix (99S0361), France Télécom R&D ISA (001B117), GEMPLUS, Web2Grid Technology, le LIP6 (PLERS 2000) et la communauté européenne (IST COACH-34445) Bertil.Folliot@lip6.fr http://vvm.lip6.fr

2. Besoins • Logiciels embarqués sont rigides • MultOS, Windows CE, SCP, µCLinux, KVM… • Multiplication des cas particuliers • Qualité de Service, tolérance aux fautes, performances, taille… • Problèmes de maintenance et d’évolution du logicielle • Modification des traitements, ajouts de nouvelles fonctionnalités • Évolution rapide du matériel • loi de Moore valide pour les X prochaines années (?) • PC, PDA, Cartes à puces, étiquettes électroniques

3. Techniques usuelles • Utilisation de rustines (patch) • Lourd, complexe, limite les modifications possibles • Utilisation d’une machine virtuelle • Applications « portables », code compact, modifiable à la volée • Oui, mais : • f(matériel) ? carte à puce (JavaCard), téléphone (KVM) • f(propriétés) ? persistance (Pjama), temps réel (RT-Java) • f(temps qui passe) ? gestion de crise (FT-Java)

4. Alors quelle approche ? • Ne pas travailler pour le cas général (en général ca fonctionne bien), mais travailler sur le minimum (KISS) • Extraire la complexité de la solution (système) vers une représentation de haut niveau • Notre solution : Virtualiser la machine virtuelle = MVV • coupe transversale depuis l ’application jusqu’au matériel • ou… comment construire l’environnement d’exécution adaptée à un problème particulier

5. Solution : les MVVs • Virtualiser la machine virtuelle = MVV • MVV = [MV]V est une plate-forme d'exécution (MV) dans laquelle on construit son environnement d'exécution (appelé MVlet) : langage, API, modules systèmes… • Une MVlet correspond à un domaine d'application • Spécification exécutable de haut-niveau (écrite en langage VVM) • Chargeable/déchargeable dynamiquement • Vérification des propriétés • Un mécanisme d'exécution au sein de la MVV pour toutes les MVlets • Environnement d’exécution « actif »

6. Environnement d'exécution actif • Mise à jour de la plate-forme à la volée • Délocalisation des fonctionnalités • Interopérabilité extrême • échanges de données et de fonctionnalités (même pour des application écrites dans différents langages) • applets, agents • Le (difficile) travail de construire l'environnement d'exécution, n'est fait qu'une fois pour un domaine • optimisation agressive, spécialisation dynamique • Facilité de programmation (langage de haut niveau et services systèmes dédiés au problème à résoudre) : • réduction du temps de mise sur le marché, • pas de langage de programmation unique.

7. Application au satellite COROT(COnvection, ROtation et Transits planétaires) • Asterosismologie et recherche d'exoplanètes (Observatoire de Paris / CNRS - CNES)

8. Problèmes de l’embarqué satellitaire • Impact de protons • Durée de vie • La mission scientifique est basée sur des hypothèses théoriques non vérifiées • Projet PLERS : reconfiguration logiciel pour satellite. Contraintes : • Sécurité • Réversibilité des reconfigurations • Cycle efficace 90% du CPU pendant 5 jours (+ perte du CPU pendant 10mn = 2 jours pour recalibrer) • Débit: 140kbit/jour vers le satellite, non interactif (500Mbit/jour vers le segment sol)

9. Reconfiguration de logiciels embarquées • Décomposition du logiciel en 2 parties (reconfigurable ou non) LOGIQUE METIER (!) • Définition des interfaces • tâches, ports de communication, synchronisations • Réalisation d’un intergiciel ad-hoc Busard • Noyau temps-réel Thread-x • CURL - langage de description de configuration (et de reconfiguration) • Interpréteur de configuration (au sol et embarqué) • (+ le problème de la vérification d’une configuration + le respect des contraintes temps réelles)

10. MVV CURL Applications COROT 6 7 5 MVV CURL Applications COROT 2 3 4 Configuration souhaitée Parser/ Compilateur Vérification de la nouvelle configuration Script (CURL) 1 Chaîne de commande/contrôle Station sol Configuration actuelle

11. Conclusion • Construction d’un environnement d’exécution spécifiquement adapté à son domaine d’application • embarqué satelitaire, cartes à puces, téléphones mobiles… • réseaux actifs, caches web, intergiciels… • Adaptable/spécialisable dynamiquement tout en restant interopérable avec l’existant

12. Questions ?

13. My appli (type SuperVM) (something to do) "SuperVM" "SuperVM" Application loader "SuperVM" My SuperVMlet (define-instruction ()) (define-object ()) (define-syntax ()) (define-primitives ()) (define-loader ()) (use-os-module ()) VMlet loader Execution engine - Virtual processor Object memory VVM Architecture de la MVV µ-VM {OS,ø} {CPU, memory, I/O}