Станко П. О. Методи оптимізації дисципліни обслуговування в операційних системах реального часу

Розглядається інформаційно-керуюча та обчислювальна мережа крупного виробничого підприємства з множиною теріторіально розподілених філій. Дисертаційна робота присвячена створенню апаратно-програмних методів оптимізації дисциплін обслуговування операційних систем реального часу, захищеної обробки подій у розподілених операційних системах комп’ютерних мереж з різними фізичними каналами передачі. Комп'ютерна мережа як невід'ємна частина сучасного роботизованого підприємства грає найважливішу роль в керуванні процесом виробництва в цілому, узгодження часових параметрів окремих його ланок, синхронізації виробничих, логістичних та інших завдань. Відповідно, програмне забезпечення (ПЗ) виробничого підприємства має свої специфічні особливості, не притаманні ПЗ загального призначення. У роботі розглянуті методи аналізу й моніторингу ключового елементу виробничого ПЗ – операційної системи реального часу. Особливу увагу приділено операційним системам жорсткого реального часу. За результатами опрацювання великого обсягу статистичного матеріалу ПЗ загального призначення та виробничого ПЗ виділено один з ключових параметрів функціонування виробничого ПЗ – толерантність до затримок звернень до памяті. Встановлено, що толерантність до затримок звернень до памяті обчислювального пристрою є визначальною характеристикою систем жорсткого реального часу. Для отримання кількісних характеристик виробничого ПЗ з неконтрольованими аномаліями програмних продуктів розроблено статистико-лексичний підхід до виміру характеристик виробничого програмного забезпечення – модіфіковані метрики Холстеда з впровадженими стохастичностями. Розроблено метод оцінювання модифікованих метрик та отримання ефективних та незміщених оцінок. У дисертаційній роботі розвинуті нові підходи до управління надійністю та захищеністю ОС: створення монолітної структури ядра ОС (в тому числі ОС РЧ); використання концепцій мультисервісності та віртуальної машини; використання спеціальних мов програмування, толерантних до несанкціонованого втручання. Встановлено, що концентрація всіх зусиль тільки на оптимізації структур ядра ОС (мікроядра або монолітного ядра) не дає остаточного розв’язання протиріч між надійністю та продуктивністю. Тільки комплексний підхід до розв’язання проблеми даватиме бажаний результат. Класифіковані мережні аномалії за степенем їх небезпеки та негативного впливу на функціонування комп’ютеризованого та роботизованого виробництва. Виделені статистичні характеристики аномалій та розроблені методи їх виявлення та нейтралізації. Розроблений оптимальний метод динамічного опитування ОС РЧ, яка обробляє процеси з різними степенями переривання. Проаналізовані їх часові характеристики та сформульовані умови дотримання критичного терміну обслуговування. Розроблений метод оптимізації дисципліни обслуговування з перериваннями із застосуваням методу частотно-монотонного аналізу як найбільш ефективного методу аналізу та синтезу оптимальних дисципліни обслуговування ОС РЧ з пріоритетами. Сукупність розроблених методів дає можливість покращити часові характеристики, толерантність до затримок, надійність та безпеку виробничого програмного забезпечення та його ключового елементу – операційної системи реального часу.