Автореферат (1148253), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Разработанные методы и алгоритмы позволяют упростить создание прикладных решений в данной области.Результаты, изложенные в диссертации, могут быть использованы для разработки новых МАС систем, а также способов организации мультиагентного взаимодействия. При этом, впервые DSM система реализована для маломощныхустройств без MMU, что расширяет возможности их применения.Представленные результаты позволяют снизить «порог вхождения» в область создания ПО для МАС, предоставляя прикладным разработчикам простой способ координации множества устройств, снижая тем самым стоимостьновых разработок в данной области.Основные научные результаты диссертационной работы внедрены в коммерческий продукт ОСРВ МАКС (операционная система реального времени6для мультиагентных когерентных систем) и, вместе с ОС, используются в серийно производящемся оборудовании АО «ПКК Миландр»1 .Методология и методы исследования.
Методология исследования характерна для области предметной инженерии и заключается в идентификации ианализе проблемы, формулировании цели и задач, анализа состояния исследований и существующей литературы по вопросу, проектировании решения, выборесредств и технологий, реализации, проведении экспериментов и апробации.В качестве методов используются перечисленные ниже.– эмпирический метод (анализ литературы);– методы сравнения, обобщения, причинно-следственный (анализ существующих решений);– метод индукции (формирование теоретического решения);– методы объектно-ориентированного программирования (программная реализация);– моделирование и эксперимент (анализ результатов реализации).Кроме того, системный, причинно-следственный и сравнительный видыанализа были применены для получения всех основных научных результатов.Положения, выносимые на защиту.1.
Модель консистентности, позволяющая добиться лучших характеристикв заданной предметной области по сравнению с моделями, взятыми заоснову.2. Алгоритм ролей и переходов для узлов МАС, обеспечивающий устойчивость системы к сбоям отдельных узлов.3. Концепция и интерфейс прикладного взаимодействия с DSM системой,упрощающие её использование и перенос на альтернативные аппаратныеплатформы, а также обеспечивающие более высокий уровень защиты отошибок прикладного программиста.4. Модель, алгоритм и концепция воплощены в программном решении МАКСDSM, произведены измерения характеристик решения на специально созданном оборудовании и программной имитационной модели.1Один из ведущих российских разработчиков интегральных микросхем.7Степень достоверности и апробация результатов.
Достоверность результатов работы обеспечивается анализом состояния исследований в даннойобласти, докладами и публикациями по основным результатам, проведеннымиэкспериментами и успешным внедрением.Основные результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих мероприятиях.– X Всероссийской межведомственной научной конференции «Актуальныенаправления развития систем охраны, специальной связи и информациидля нужд органов государственной власти Российской Федерации» проводимой Академией Федеральной службы охраны Российской Федерации7–8 февраля 2017 года в г.Орёл;– IV Научно–практической конференции OS DAY «Операционная системакак платформа», проводимой Институтом системного программированияРАН (ИСП РАН), 23–24 мая 2017 года в г.Москва;– Семинаре «Актуальные проблемы создания бортовой системы навигациии навигационно-гидрографического обеспечения морских робототехнических комплексов (МРТК)», проводимом АО «ГНИНГИ» под руководствомФГБУ «ГНИИЦ РТ» 27 октября 2017 года в г.Санкт-Петербург.Результаты исследования в виде программной реализации разработанныхмеханизмов внедрены и являются существенной частью российской операционной системы реального времени МАКС.Механизм распределённой общей памяти, интегрированный в ОСРВ МАКС,был внедрён и демонстрировался в работе на серийно выпускаемой АО «ПККМиландр» продукции на 20-й Международной выставке электронных компонентов, модулей и комплектующих «ЭкспоЭлектроника» 25–27 апреля 2017 года.Публикации.
По основным теоретическим и практическим результатамдиссертации лично автором опубликовано 5 статей [1–5] в журналах из перечня,рекомендованного ВАК Минобрнауки России.Также автор является обладателем Свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016617143 на ОСРВ МАКС (операционнаясистема для мультиагентных когерентных систем) от 28 июня 2016 г., выданного Федеральной службой по интеллектуальной собственности [6].8Личный вклад автора.
Все основные научные положения, выводы ирекомендации, составляющие содержание диссертационного исследования, получены автором лично.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,основной части (содержащей 3 главы), заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы, списка иллюстративного материала, списка таблиц и приложения. Общий объем диссертации – 133 стр., работа содержит30 рис.
и 4 табл. Список литературы включает 53 наименования на 7 страницах.Основное содержание работыВо введении обоснована актуальность диссертационной работы, обозначены объект и предмет исследования, сформулирована цель и задачи, аргументирована научная новизна исследований, показана теоретическая и практическая значимость полученных результатов, обоснована достоверность и представлены выносимые на защиту научные положения.В первой главе рассмотрены предпосылки и история развития концепции DSM, приведено её описание, проанализированы исследования, включая существующие модели консистентности, алгоритмы и программные реализации.Развитие вычислительных систем привело к широкому распространениюмногопроцессорных архитектур. От архитектур с общей памятью, характерныхдля тесносвязанных систем, наблюдается движение к слабосвязанным или распределённым системам, представляющим собой совокупность независимых вычислительных устройств, объединённых для решения некоторой задачи и формирующих таким образом мультиагентную систему, устройства которой общейпамяти уже не имеют.
Программирование распределённых систем оказываетсягораздо более сложной задачей, чем разработка ПО для однопроцессорных илисильносвязанных систем, что стимулирует поиски альтернативных концепцийорганизации обмена информацией в подобных системах. Концепция DSM направлена на создание существенно более простого (с точки зрения прикладногопрограммиста) способа организации коммуникаций в распределённых системах,скрывающего сложность реализации данной концепции под относительно простым интерфейсом, работа с которым напоминает программирование систем собщей памятью. По сравнению с моделью явной передачи данных, на смену9операциям Send и Receive (отправка и получение сообщений) выходят операции Read и Write (чтение и запись в/из памяти), что кардинально изменяетподход к программированию: на прикладном уровне DSM позволяет относительно легко создавать механизмы, традиционно считающиеся непростыми ихарактерными, ввиду высокой стоимости их разработки, скорее для «больших»систем (промышленных, военных, медицинских и др.)Ранние реализации концепции DSM обладали низкой производительностью, что стимулировало активные исследования с целью дополнить удобствоиспользования таких систем приемлемыми показателями производительности.Результатом стало создание множества моделей консистентности данных, наиболее поздние из которых позволяют достигать результатов производительности, сравнимых с результатами систем, созданных в рамках классической концепции обмена сообщениями.
Однако так как условия функционирования систем и требования к ним со временем изменяются, продолжаются исследования, направленные на выработку новых моделей, более подходящих к тем илииным условиям использования.С целью эффективной реализации той или иной модели консистентностимножеством исследователей создаются алгоритмы, отвечающие разнообразнымтребованиям функционирования конкретных систем и обладающие различными характеристиками производительности и надёжности.Параллельно различными учеными создаются конечные реализации DSMсистем.
При этом ранние реализации были скорее экспериментальными, демонстрирующими, например, возможность лёгкой адаптации программного обеспечения, разработанного для систем с общей памятью, к работе в распределённойсреде. Постепенно решения становились всё более универсальными, а в последние годы тенденция вновь изменилась – сегодня DSM системы создаются длярешения узконаправленных задач. При этом всё чаще DSM системы внедряются в состав более крупных систем, тем самым расширяя их возможности.Несмотря на то, что концепция DSM применима к любым видам МАС илираспределённых систем, сфера МАС в IoT – одна из наиболее бурно развивающихся, стимулирующая массовый интерес к распределённым системам – остаётся не охвачена данной концепцией. Сложившуюся ситуацию можно изменить,адаптировав DSM для данной сферы, что позволит заметно упростить создание10конечных распределённых решений и привнести в них сложную функциональность «больших систем», сократив при этом время на разработку.
Параллельновозникают задачи адаптации или создания новых моделей консистентности иалгоритмов, более полно соответствующих требованиям сферы МАС для IoT.Во второй главе уточнено назначение создаваемого в рамках данного исследования программного решения, получившего название МАКС DSM1 , сформулированы требования (к решению и его окружению), предложена новая модель усиленной консистентности по выходу, разработан алгоритм ролей и переходов, а также описана концепция прикладного интерфейса (в виде требованийк нему), учитывающая недостатки ранее созданных систем.Разрабатываемое решение предназначено для использования в мультиагентных системах в сфере IoT, включая автоматизированные системы коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ) и беспилотные летательные аппараты(БЛА, БПЛА).
Создаваемая система призвана функционировать на маломощных микроконтроллерах без MMU, интегрируясь и задействуя в качестве низлежащего сетевого слоя операционную систему реального времени для мультиагентных когерентных систем (ОСРВ МАКС). Решение должно обеспечиватьсоздание сетей из полутора десятков устройств, допускающих выход из строяотдельных узлов без потери общей функциональности.Созданные ранее модели консистентности предлагают широкий выбор решений по критериям величины накладных сетевых расходов и удобства программирования. Так как одним из требований сферы IoT является отказоустойчивость, основной стратегией был избран подход широковещательных операцийзаписи (англ. write-broadcast).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
