מודל SDMV מערכת בקרה לסימולציה מבוזרת ביישום ארכיטקטורות אובייקטים מבוזרים

1. מודל SDMVמערכת בקרה לסימולציה מבוזרת ביישום ארכיטקטורות אובייקטים מבוזרים

2. ראשי פרקים • מבוא ורקע • מערך הבקרה הממוחשב • חישוב וארכיטקטורות אובייקטים מבוזרים • המודל • דרישות • הגדרות • SDMV Framework • בחירתארכיטקטורהמבוזרת • Design Pattern : Observer • מימושוהצצהבקוד • מסקנות • מילויהדרישות • בעיותפתוחות • תרומתהעבודה

3. מערך המחשוב הנוכחי • המחשב המרכזי - נקודת כשל וצוואר בקבוק LAN מחשב מרכזי #1 מרכזיתתקשורת מחשב מרכזי #2 • פרוטוקולי תקשורת נמוכים מקשים על הרחבות • קישוריות לגורמים אחרים מחשב מקומי מכ”ם מחשב מקומי מרכב אופטי

4. טוענים שחישוב מבוזר משפר : • שיתוף פעולה באמצעות קישוריות ורשתות מחשבים • הגברת ביצועים באמצעות חישוב מקבילי • אמינות ונגישות באמצעות שכפול • הנמכת עלות באמצעות שיתוף משאבים והתאמה לסטנדרטים נפוצים • יכולת הרחבה באמצעות קונפיגורציה (דינמית)

5. Distributed Object Computing • הוספת היתרונות ש- OOPהוסיף לתכנות פרוצדורלי כמו: • Encapsulation • Inheritance • Polymorphism • parameterized types • object-based exception handling • קישוריות בין יישומים ברמת הפשטה גבוהה יותר • תשתית למנגנונים המאפשרים שירותים ברמה גבוהה יותר עבור יישומים מבוזרים.

6. מודל לאובייקטים מבוזרים • לקוח פונה לאובייקטים ללא תלות במיקום ומימוש • שפה כללית להגדרת ממשקים (Interface Definition Language) • שכבה מתווכת (Object Request Broker) • שירותים נוספים (Naming, Transactions…)

7. מודל כללי לשירות אירועים סינכרוניא-סינכרוני

8. יתרונות למודל של אירועים • מצבו של כל משתתף, די בלתי תלוי באחרים - Loose coupling • מספר תהליכים יכול לגדול ללא שינוי המערכת • במקרה של נפילת תהליך, אין אפקט דומינו • רמת הפשטה גבוהה יותר – שירות סטנדרטי • הוספת presistanceבקלות (בתווכה / תהליך נוסף) • קונפיגורציה נוחה - אין צורך לחפש שמות • multicast-broadcast \ filtering • קישוריות בין שירותים שונים (XML) • קרובי משפחה: DOC  MOM, Blackboard

9. ארכיטקטורות כלליות • CORBA – Common Object Request Broker ArchitectureOMG ‘89: Object bus, Services - Event\Notification. • DCOM – Distributed Component Object ModelCOM: OLE, ActiveX DCOM (‘96), COM+ Events. • JAVA RMI – Remote Method InvocationJMS

10. ארכיטקטורות לסימולציות • DIS - Distributed Interactive Simulation • ALSP - Aggregate Level Simulation Protocol • HLA - High Level Architecture • Federation Rules • Interface Specification: Run-Time Infrastructure (RTI) • Object Model Template (OMT) • Process, Tools ...

11. ITEA `93  =

12. טופולוגיה רצויה

13. דרישות כלליות מהמערכת • בניה מעל ארכיטקטורות אובייקטים מבוזרים תוך ניצול השירותים שלהן • ביזור הפונקציונליות של המערכת • יכולת הקלטה ושיחזור של מצבי המערכת המבוזרת • קונפיגורציה דינמית • יכולת שילוב אלמנטים פיסיקליים עם אלמנטים סימולטיביים • קישוריות והחלפת מידע עם גורמים חיצוניים • עמידה באילוצי זמן אמת של ניסויים • התממשקות עם המערכת הקיימת

14. המודל - SDMV • Synchronized Distributed Mapped Values • Static Simulated Object • In-Process Active Object • Object Model Template • Federate • Federation

15. Object Model Template

16. SDMV Framework

17. בחירת ארכיטקטורת תוכנה - HLA • עוד רמת הפשטה - יתרונות של ארכיטקטורות שונות • התממשקות עם גורמים חיצוניים • סוגים שונים של סימולציות, משתתפים חיים עם ווירטואליים • שימוש חוזר בקוד • מנגנונים וכלים לסימולציות מבוזרות • סנכרון בין משתתפים • מנגנון publish\subscribe • שירות אירועים מבוזר • כלי פיתוח, ניהול ובקרה של מערכת מבוזרת

18. Design Patterns • ייצוג של פתרונות לבעיות שכיחות בהקשרים מסוימים • תפיסת המבנה והיחסים הסטטיים והדינמיים בין מרכיבים של תוכנה • קידום של שימוש חוזר בקוד ובעיצוב • שפה !!!: • Intent, AKA, Motivation, Applicability, Structure, Participants, Collaborations, Consequences, Implementation • GOF - 1994 • Framework: מספר DPביחד, תחום ספציפי, קוד

19. Design Pattern: Observer • Intent:Define a one-to-many dependency between objects so that when one object changes state, all its dependents are notified and updated automatically. • Motivation: MVC or MFC - Document\View Architecture • Structure: • Implemetation:Mapping, Trigger Event, Update Protocol, Observing More than 1 Object, … -> ChangeManager

20. SDMV - UML Class Diagram

21. SDMV - Collaboration Diagram

22. הצצה בקוד • TestConnector& testConnector = TestConnector::instance(federateName.c_str(), fedExecName, fedFileName); • Position::_positionHandle = testConnector.addPublisher (&pos, &pos, 0, "Entity", attributes); • Position::_positionHandle = testConnector.addSubscriber (&pos, "Entity", attributes); • testConnector.updateAllObjects(); • testConnector.updateObject(Position::_positionHandle );

23. Callbacks class Position : public IConnectorCallback { double _x, _y, _z; public: // ctor Position () : _x(0.0), _y(0.0), _z(0.0) {} // Callback functions for Position void updateAttr(TcHandle handleObject, TcHandle& userData, void **ppPositionObject, const string& sourceName, const string& attrName, char* attrValue, int& attrValueLength); void reflectAttr(TcHandle handleObject, TcHandle& userData, void **ppPositionObject, const string& sourceName, const string& attrName, const char* attrValue, const int& attrValueLength);

24. Conversions // cast to the right object pPos = reinterpret_cast<Position*>(*ppPositionObject); // get value according to attribute name if (attrName == "Location") { TypeConvertor conv(attrValue, attrValueLength); conv << pPos->_x << pPos->_y << pPos->_z; }

25. מילוי הדרישות • שימוש בארכיטקטורות אובייקטים מבוזרים • ביטול המחשב המרכזי • SDMV Framework • שחרור מתלות בפלטפורמה ותווכה • פשטות ומהירות פיתוח, התרכזות בלוגיקה • HLA • הקלטה ושיחזור שילוב סימולציות • קונפיגורציה דינמית  התממשקות לגורמי חוץ • מנגנון סינכרון • הצעה להתממשקות למערכת הקיימת

26. מדידת ביצועים • יישום לדוגמא - 24Byte + • Pentium III 450 MHz, 64 RAM, Windows NT • 10MB Ethernet • MAK RTI  DMSO RTI, LOCAL  LAN • Mean Update Time (ms) < 10Hz

27. בעיות פתוחות • Quality of Service - RealTime • HLA • RTIאיטי ומכיל נקודות כשל • RTI APIמסורבל • אין marshalling לטיפוסי נתונים • המשך פיתוח, עמידה בסטנדרטים וכלי תוכנה בעתיד • הנחותבמימושהמודל (שעוןמשותף, בעלותעלשדות) • המשךפיתוח • בחירתטכנולוגיהלמימוש • בסיסינתונים, גרפיקה… • רדיוסהשדה

28. תרומת העבודה • בחינה של ארכיטקטורות תוכנה חדשות בתחום של חישוב אובייקטים מבוזרים • פיתוח מודל מבוזר ליישומי בקרה וסימולציה • מיפוי בין המודל לבין ארכיטקטורות תוכנה של אובייקטים מבוזרים • יישום שיטות של הנדסת תוכנה ותכנות מונחה עצמים עבור יישום מבוזר • פיתוח תשתית שתאפשר פיתוח מהיר וזול של מערכת הבקרה ושל הרחבותיה בהמשך