Statisches Scheduling in RT-Netzwerken Betrachtung zweier Ansätze

Statisches Scheduling in RT-Netzwerken Betrachtung zweier Ansätze 21.01.2005 Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Inhalt des Vortrages • Einführung • Backtracking • Antz • Agenten • Rückblick /Ausblick Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Einführung Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 4 Wissenswertes Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • nur harte Echtzeit wird betrachtet • Gesamtzykluszeit = kgV aller Zyklen • kleinster Zeitschritt = ggT aller Sendezeiten • Offset = Abstand Nullzeit bis ersten Sendung Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Backtracking Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 6 Backtracking Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • klassisches Verfahren • betrachtet alle Konstellationen • erschöpfende Suche • rekursiv leicht formulierbar • hoher Resourcenbedarf Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 7 Ablauf Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Schedule(KL-Liste) { • wähle KL aus KL-Liste • Keine KL mehr vorhanden -> fertig • bestimme nächsten Sende-Offset • Falls kein Offset mehr vorhanden gehe zu 9. • prüfe auf Konflikt • bei Konflikt gehe zu 3. • Schedule(Restliche KLs) • Falls Misserfolg bei 7. meldet gehe zu 3. • Melde Mißerfolg • } Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

KL-Wahl Offset-Wahl ...... ... .. . . Entscheidungsbaum ... ... ... ... ... ... ... . . . Entscheidungsbaum wird ggf. komplett durchgearbeitet Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 9 Verbesserungen Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Priorisierung der KL (# Konflikte, RT-Klasse) • Verwendung sinnvoller Offsets • Änderung der Konfliktauflösung • wie gehabt: Offsets durchgehen • Backtracking nur auf Konflikt-KL • Notnagel: normales Verhalten Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 10 Folgen der Verbesserung Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Algorithmus springt durch den Entscheidungsbaum • ->Verringerung des Backtracking • -> schneller • Lösung wird immer noch gefunden • Erhöhung der logischen Komplexität Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 11 Fazit Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Basisalgorithmus einfach • Verbesserung komplex -> fehlerträchtig • wg. Komplexität schwer auf andere RT-Klassen erweiterbar • schwer nachvollziehbar Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Antz Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 13 ACO (Ant Colony Optimization) Ansatz Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Abbildung des Problems auf eine Ameisenkolonie • jede Ameise erfüllt nur einfache Aufgaben • Kommunikation erfolgt nur über Duftstoffe • viele Ameisen zusammen lösen ein komplexes Problem (z.B. Shortest Path) • -> emergente Intelligenz Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 14 Netzwerk aus Ameisensicht Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Netzwerk = Ameisenhaufen • Teilnehmer = Kammern • Switches = Abzweigungen • Verbindungen = Tunnel • KL = Wege • Kleinster Zeitschritt = Paket • Sendung = mehrer Pakete Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 15 Problemspezifisches Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • exklusive Nutzung der Tunnel • Ameisen vertreten je eine KL • Ameisen haben eine gewisse Priorität • Markierungen identifizieren Ameisen (ID + Priorität) = Duftstoff Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 16 Aufgaben einer Ameise Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Transport eines Pakets • Durchführung einer Sendung • Markierungen setzen • Markierungen bei Konflikt entfernen • Zyklus einhalten • Erfolge merken • eigene Priorität ändern Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 17 Ablauf eines Schedulingschrittes Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Dauer: 1. Paket • alle Ameisen markieren bei Bedarf ihren Weg • Ameisen gehen nacheinander ihre Wege zurück (nach Folge Ihrer Priorität) • ggf. Entfernung ihrer Markierung • Alle Ameisen fertig -> neuer Schritt Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Priorität: • Rot • Grün • Blau SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN Grün hat verloren -> Entfernung der Markierung Rot prüft auf stärkere Markierungen auf dem Weg -> nein -> Rot gewinnt Grün prüft auf stärkere Markierungen auf dem Weg -> Rot ist stärker Blau prüft auf stärkere Markierung auf dem Weg -> nein -> Blau gewinnt Alle Ameisen markieren ihren Weg Folie 18 Ablauf eines Schedulingschrittes Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Priorität: • Rot • Grün • Blau SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW SW TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN Blau hat verloren -> Entfernung der Markierungen Grün prüft auf stärkere Markierungen auf dem Weg -> Rot ist stärker TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN TN Grün hat verloren -> Entfernung der Markierungen Rot prüft auf stärkere Markierungen auf dem Weg -> nein -> Rot gewinnt Blau prüft auf stärkere Markierungen auf dem Weg -> Grün ist stärker Alle Ameisen markieren ihren Weg Folie 19 Falsche Abfolge beim Scheduling Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 20 Priorisierung Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • wichtigster Mechanismus • Ameisen ändern Priorität • + falls der Bedarf steigt • + bei Weg-Gewinn • - je regelmäßiger eine Sendung durchgeht • -> Chance für alle Ameisen Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 21 Wie ergibt sich ein Plan? Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • System erreicht stabilen Zustand • alle Ameisen sind immer erfolgreich • die Prioritäten sind ausgeglichen • Zeitstempel des ersten Pakets einer Sendung = Offset Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 22 Fazit Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Einfacher Ansatz • Komplexität entsteht durch Zusammenwirken einfacher Algorithmen • Leicht zu implementieren • Leicht erweiterbar • Brute-Force Suche • Problem: Abbruchbedingung!!! Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Agenten Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 24 Einführung Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Agentensystem löst eine Aufgabe • Jeder Agent versucht seine Aufgabe zu erfüllen • Interaktion mit anderen Agenten • Verhandlungen / Diskussion der Argumente • mode(rner) Ansatz Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 25 Agenten beim Scheduling Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • allg. Ziel: Schedule erstellen • egoistisches Ziel: Anforderungen einer KL erfüllen • Argumente für Verhandlungen z.B.: • Wichtigkeit • Bedarf (Ablauf des Zyklus) • aktuelle Sendung beenden Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 26 Fazit Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • benötigt ausgeklügelte Synchronisation • erweiterbar über Abänderung der Verhandlungstaktik • gute Nachvollziehbarkeit Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Rückblick / Ausblick Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 28 Rückblick Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Ansätze zeigen Schwierigkeit des Problems • Backtracking • + terminiert, erschöpfend • resourcenhungrig, schwer erweiterbar, komplex • Antz • + erweiterbar, leicht implementierbar • - Abbruchbedingung unklar, nur eine Lösung, Brute-Force Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Folie 29 Ausblick Inhalt Einführung Backtracking Antz Agenten Rückblick / Ausblick • Ameisenlösung vielversprechend • geschickte Priorisierung nötig • Abbruchbedingung ist zu bestimmen • mehr Intelligenz für Ameisen -> Verringerung der Berechnungsschritte Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Das wars.... Noch Fragen? Marcus Merz marcus.merz@ourarsenal.com

Statisches Scheduling in RT-Netzwerken Betrachtung zweier Ansätze