INGENIERIE DES RESEAUX ET DES SYSTEMES TEMPS-REELS

La programmation distribuée est illustrée en utilisant les BSD Sockets pour réaliser des applications client-serveur avec différents protocoles de communication, datagramme (UDP) et connecté (TCP). Différents modèles de serveur sont présentés, du serveur séquentiel en mode datagramme au serveur multi-threaded en mode connecté. Les différents modèles sont mis en œuvre dans un bureau d’étude sur un réseau de machines Linux.
La programmation distribuée est abordée selon la problématique de la diffusion fiable de messages vers un groupe de processus et la problématique du consensus.

Un bureau d’étude propose aux étudiants de mettre en œuvre un mécanisme de diffusion fiable et de l’utiliser dans une application peer-to-peer.

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Des architectures de communication partagée sont utilisés depuis les années 80 pour les applications temps réel, pour remplacer les liens dédiés, beaucoup trop coûteux en terme de câblage et ne passant pas à l’échelle. Dans un premier temps, des solutions de type bus de terrain, dédiées à des contexte applicatifs particuliers, se sont imposées. Elles permettent la maîtrise des latences de communication, mais offrent le plus souvent un débit limité. Elles sont donc peu à peu remplacées par des solutions de type Ethernet temps réel, qui offrent un débit beaucoup plus important et une meilleure intégration du système dans son environnement. Le module se déroule de la manière suivante.

•      Nous introduisons la problématique générale des communications temps réel et les différents paradigmes de communication utilisés.

•      Nous étudions Controller Area Network (CAN), les méthodes d’analyse temporelles associées et les évolutions du protocole.

•      Nous étudions le réseau Ethernet commuté avion (AFDX) avec un focus particulier sur l’analyse pire cas mise en œuvre par les industriels.

•      Nous montrons les problèmes posés par le partage d’un réseau Ethernet temps réel entre des flux avec différents niveaux de criticité. Nous présentons la solution Ethernet TSN.

•      Nous présentons les technologies Mil-Std-1553 et Spacewire utilisées dans le domaine spatial.

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Dans une première partie, le module s’intéressera aux méthodes classiques permettant un partage cohérent d’un calculateur entre plusieurs tâches. Cette problématique sera abordées au travers de la réalisation d’un ordonnanceur de tâches simple et implémentable sur
un micro-contrôleur de type Arduino. Nous présenterons ainsi les spécificités d’un système d’exploitation temps réel destiné aux systèmes embarqués critiques et en particulier les algorithmes d’ordonnancement temps réel. Grâce à ces algorithmes, l’analyse d’ordonnançabilité du système est possible, ce qui permet de prouver formellement la correction de la réactivité du système.
Dans une deuxième partie, nous présenterons le standard OSEK/VDX, très utilisédans les OS temps réel du secteur automobile et qui est le fondement du standard AUTOSAR. Les concepts seront manipulés en bureau d’étude dans un contexte embarqué avec l’OS temps réel
Trampoline RTOS.

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