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25.
11.
2005
Adaptive Systemsoftware für den Betrieb eingebetteter
Systeme
Dr. Olaf Spinczyk
Uni Erlangen
Viele Dinge des täglichen Lebens beherbergen heute eingebettete
Rechnersysteme. Schlagworte wie "Ubiquitous Computing", "Sensornetze"
und "Ambient Intelligence" zeigen, dass dieser Bereich hochaktuell ist
und die Informatik-Forschung der kommenden Jahre stark prägen wird.
Dies gilt insbesondere auch für den Bereich der
Betriebssystemforschung.
Betriebssysteme für eingebettete Systeme unterliegen anderen
Anforderungen als die klassischen Betriebssysteme aus dem PC- und
Großrechnerbereich. Aufgrund ihrer Robustheit und des geringen Preises
dominieren hier 8 und 16 Bit Architekturen mit einem Anteil von mehr
als 80%. Klassische Betriebssystemkonzepte wie virtueller Speicher und
schwergewichtige Prozesse finden kaum Anwendung. Stattdessen gibt es
eine Fülle von schlanken eingebetteten Betriebssystemen, die mit
unterschiedlichsten funktionalen und nicht-funktionalen Eigenschaften
den Markt bedienen. Um einen möglichst breiten Anwendungsbereich
abzudecken, bemühen sich heute viele der Hersteller, ihre Systeme so
auszulegen, dass sie entsprechend der Anforderungen der
Applikationsentwickler angepasst werden können. Allerdings zeigen
Beispiele aus der Praxis, dass die Betriebssystementwickler bei der
Erstellung und Wartung konfigurierbarer Systeme schnell an die Grenzen
der Beherrschbarkeit stoßen.
Dies ist der Ausgangspunkt für die vorgestellten Forschungsarbeiten.
Am Beispiel des eingebetteten Betriebssystems eCos (RedHat) und der
DFG-geförderten Eigenentwicklung CiAO zeigt der Vortrag, wie die
Aspektorientierte Programmierung (AOP) und die aus dem Bereich der
Software-Produktlinien stammende Merkmalmodellierung genutzt werden
können, um statisch (und dynamisch) adaptierbare Systemsoftware für
eingebettete Systeme zu bauen. Dabei wird ein deutlich höheres Maß an
Konfigurierbarkeit als mit herkömmlichen Techniken erreicht. Die
Aspektorientierte Programmierung sorgt dabei für die konsequente
Trennung der Belange und echtes "Plug&Play" der Systemmodule auf der
Implementierungsebene, während mit Hilfe der merkmalbasierten
Variantenverwaltung die Abbildung der Anforderungen auf
Systemkomponenten durchgeführt wird.
Das Potential dieses Ansatzes ist Gegenstand der aktuellen
Forschungen. So wird im Rahmen der CiAO Betriebssystementwicklung
versucht, sogar Architektureigenschaften des Systems konfigurierbar
zu implementieren. Auf diese Weise wäre es denkbar, auch die häufig
erfolgsentscheidenden nicht-funktionalen Eigenschaften des Systems
durch Konfigurierung zu beeinflussen.
Zusätzliche Links: Folien (PDF)
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