ES2252462T3 - Supervision de tareas. - Google Patents

Supervision de tareas.

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ES2252462T3 ES02735358T ES02735358T ES2252462T3 ES 2252462 T3 ES2252462 T3 ES 2252462T3 ES 02735358 T ES02735358 T ES 02735358T ES 02735358 T ES02735358 T ES 02735358T ES 2252462 T3 ES2252462 T3 ES 2252462T3
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Abstract

Método para la supervisión de tareas, en el que para cada tarea de una pluralidad de tareas, se ejecuta el siguiente paso programar la tarea para su procesamiento caracterizado porque para cada tarea de la pluralidad de tareas se ejecuta el siguiente paso; registrar la programación de la tarea almacenando un identificador de tarea en una memoria de registro, identificando dicho identificador de tarea la tarea programada y estando asignado a la tarea programada, en el que los identificadores de tareas almacenados en la memoria de registro forman un patrón de histórico de tareas de las tareas programadas, y en el que mediante el patrón de histórico de tareas se evalúa, por una tarea supervisora, si ocurre un fallo en el procesado de datos basado en tareas, y en el que se toma al menos una medida de seguridad cuando la evaluación indica un fallo.

Description

Supervisión de tareas.
La invención pertenece al campo del procesamiento de datos. Se refiere a un método, un dispositivo y un programa de ordenador para supervisión de tareas, en particular para uso en un sistema de telecomunicaciones en tiempo real.
Antecedentes de la invención
Se conocen sistemas operativos de ordenador, en particular sistemas operativos en tiempo real, RTOS, que proporcionan un procesamiento de datos basado en tareas. Una tarea es un elemento de trabajo de un trabajo de procesamiento por ordenador. Una tarea puede representar una actividad individual para ser procesada por el procesador de un ordenador o sistema de ordenador, o puede ser un proceso que comprenda una pluralidad de subprocesos para ser procesados por el ordenador o sistema de ordenador. Una tarea puede por tanto ser llamada un hilo o, también, un proceso.
Para ser procesadas, las tareas se programan por el sistema operativo. La expresión "programación de una tarea" como se usará en adelante comprende los significados de "llamada para procesamiento directo" así como "planificación de una tarea para su procesamiento", por ejemplo mediante una cola o lista de tareas. En el último caso la tarea puede tener que esperar para ser procesada hasta que lo vean otras tareas, que han sido programadas para ser procesadas antes, por ejemplo, debido a su más alta prioridad. En este último caso es posible, además, reprogramar una tarea, esto es, adaptar una tarea ya programada para ser procesada con anterioridad o posterioridad.
En particular, los sistemas en tiempo real proporcionan una supervisión de tareas, esto es, una monitorización de las tareas programadas con el fin de detectar fallos. Un modo conocido de supervisión de tareas en los sistemas existentes se realiza mediante tareas supervisoras de alta prioridad. Unos mensajes, llamados mensajes de supervisión, se envían desde las tareas supervisadas a la tarea supervisora. La tarea supervisora monitoriza los tiempos de expiración dedicados para mensajes de supervisión esperados. La tarea supervisora sabe que, en caso de alcanzarse un tiempo de expiración, ha ocurrido algún fallo y puede tomar las acciones adecuadas.
Las jerarquías de supervisor más comunes se ilustran en las figuras 1 y 2. La figura 1 muestra un supervisor central SV 100 que monitorizar las tareas "tarea 1" 110, "tarea 2" 120 a "tarea n" 130. La figura 2 muestra un árbol de supervisión que comprende en la raíz un supervisor SV 200 conectado a supervisores SV1 210, SV2 220 y SV3 230, de capa media. Las tareas "tarea 1" 240, "tarea 2", 250 y "tarea 3" 260 envían sus mensajes de supervisión al supervisor SV1 210. El supervisor SV2 220 recibe mensajes de supervisión de las tareas "tarea 4" 270 y "tarea 5", y el supervisor SV3 230, obtiene mensajes de supervisión de las tareas "tarea 6" 290 a "tarea n" 295. Cualquier supervisor de capa imedia 210, 220, 230 envía mensajes de supervisión al supervisor raíz SV 200.
Las tareas pueden tener diferentes prioridades. A menudo, la programación en sistemas en tiempo real se hace solamente de acuerdo a las prioridades, con el fin de cumplir los requerimientos del tiempo real.
Habitualmente, se necesita una monitorización de la programación de tareas ya que pueden aparecer varios problemas: una tarea puede dejar de estar disponible para el sistema debido a que dicha tarea se aborte. Una tarea puede dejar de estar a disposición del sistema debido a un bucle sin fin en ella. Una tarea puede dejar de estar a disposición del sistema debido a un bloqueo fatal, esto es, a una situación de bloqueo que puede ocurrir, por ejemplo, durante la competencia entre tareas por un recurso limitado del sistema. Las tareas pueden dejar de estar a disposición del sistema debido a un bloqueo del tiempo de vida. Un bloqueo del tiempo de vida se debe a un bucle sin fin de una tarea, bien una comunicación entre dos o más tareas que ocurre de un modo defectuoso e infinito. Debido a esto, otras tareas no pueden ser procesadas por el procesador (CPU). O bien las tareas defectuosas no consiguen disparar el inicio de otras tareas, por lo que estas otras tareas ya no serán ejecutadas.
Las tareas de baja prioridad pueden dejar de estar a disposición del sistema debido a una sobrecarga causada por una o varias otras tareas mejor priorizadas. Esto podría ocurrir en realidad debido a defectos en el diseño del sistema de procesamiento de tareas, ya que un diseño adecuado una tarea no impedirá la ejecución de otras tareas importantes, pero de más baja prioridad, incluso en situaciones de sobrecarga.
Habitualmente no todas las tareas en un sistema son parte de la aplicación. Por el contrario, algunas son parte de la plataforma del sistema. Usualmente el código fuente de tales tareas de plataforma no puede ser modificado.
Con los mensajes de supervisión es difícil averiguar cuáles fueron exactamente las causas del fallo, esto es, qué tarea o tareas fallaron. Si las tareas dejan de estar disponibles debido a un bloqueo del tiempo de vida o una sobrecarga como se ha descrito, un supervisor monitorice la programación de tareas mediante los mensajes de supervisión sólo puede detectar que una de las tareas peor priorizadas se ha interrumpido, pero no puede determinar si ha ocurrido por un bloqueo del tiempo de vida o por una sobrecarga, a pesar de que es importante que el supervisor detecte lo que falló con el fin de iniciar las acciones apropiadas para resolver el problema.
Una desventaja adicional es que es imposible incluir tareas de plataforma en una jerarquía de supervisión, como se describe con referencia a las figuras 1 y 2, a menos que la plataforma ofrezca ciertas interfaces, lo cual podría ocasionar coste extras o pueden no ser deseable en sistemas, en particular aquellos relacionados con la seguridad.
Takashi et al. ("Trace visualization and analysis tool for supervisory control systems", Systems, Man and Cybernetics, 2000 IEEE International Conference ISBN 0-7803-6583-6, p. 1198-1203) se refiere a una herramienta de visualización y análisis para sistemas de control de supervisión basada en tareas. Se identifican patrones de eventos que aparecen repetidamente en las trazas, tales como eventos periódicos. Un patrón de eventos identificado se representa en un diagrama de traza visualizado mediante una frase asignada en lugar de la pluralidad de eventos que configuran el patrón. La correspondiente visualización de las trazas le proporciona al usuario supervisor una cantidad de reducida información.
Por tanto es un objeto de la invención proporcionar un método, un dispositivo y un programa de ordenador para mejorar la supervisión de tareas en un sistema de procesamiento de datos basado en tareas.
Resumen de la invención
Este objeto se resuelve mediante la enseñanza de las reivindicaciones independientes.
La invención se refiere a un método para la supervisión de un procesamiento de datos basado en tareas en el que, para cada tarea dentro de una pluralidad de tareas, se realizan los siguientes pasos: programar la tarea para su procesamiento y registrar la programación de la tarea mediante el almacenamiento de un identificador de tareas en una memoria de registro, identificando dicho identificador de tareas la tarea programada y estando asignado a la misma. Los identificadores de tareas almacenados en la memoria de registro forman un patrón histórico de tareas de las tareas programadas. Mediante el patrón histórico de tareas se evalúa la aparición de un fallo en el procesamiento de datos basado en tareas. Cuando la evaluación indica un fallo se toma, al menos, una medida de seguridad.
En un aspecto adicional la invención se refiere a un elemento de red de una red de comunicaciones adaptado para realizar el método descrito de supervisión de un procesamiento de datos basado en tareas.
En otro aspecto la invención se refiere a una red de comunicaciones que comprende al menos un nodo de red adaptado para llevar a la práctica el método descrito de supervisión de un procesamiento de datos basado en tareas.
En otro aspecto la invención se refiere a un programa de ordenador, en particular a un sistema operativo de ordenador, que comprende porciones de código de software que se cargan en una memoria interna de una unidad digital de proceso y que está adaptado para controlar los pasos del método descrito para la supervisión de un procesamiento de datos basado en tareas, cuando el programa de ordenador se ejecuta en la unidad digital de proceso.
Ventajosamente, la invención permite la detección de bloqueos por tiempo de vida y tareas sobrecargadas. Adicionalmente la invención permite detectar si una tarea individual se encuentra en un bucle sin fin.
Es una ventaja adicional que el diseño sea simple y por tanto fiable, ya que la supervisión puede ser manejada por una única tarea supervisora. Adicionalmente, se necesita un único programador de tareas para proporcionar la información sobre las tareas programadas. Se evitan volúmenes elevados de tráfico de señales, por ejemplo, el causado por los mensajes de supervisión. Adicionalmente, las tareas supervisadas no necesitan ser cambiadas con el fin de aplicar la invención.
En las reivindicaciones dependientes se describen otras realizaciones preferidas.
En una realización preferida el identificador de tareas comprende al menos un parámetro dedicado de la tarea programada. Ventajosamente, el programador puede incluir en el parámetro cualquier información disponible relevante para la supervisión de la tarea. El sistema de supervisión de tareas puede, por tanto, usar eficientemente la información disponible sobre las tareas.
En una realización adicional dicho al menos un parámetro dedicado es uno de un grupo que comprende una prioridad de la tarea, un tiempo de procesamiento requerido, un tiempo de procesamiento consumido, un tiempo límite de procesamiento, un indicador de tipo de tarea. Ventajosamente los parámetros enumerados permiten una supervisión de tareas detallada y diferenciada, en particular para sistemas en tiempo real, ya que reflejan limitaciones de tiempo que pueden ser críticas durante el procesamiento de tareas.
En una realización adicional el paso de evaluación comprende el paso de comparar el patrón de histórico de las tareas con, al menos, un criterio predefinido. Ventajosamente, el uso de criterios predefinidos permite una adaptación de la supervisión de tareas a las necesidades individuales de una aplicación.
En otra realización dicho al menos un criterio predefinido es uno de un grupo de criterios, comprendiendo dicho grupo de criterios:
el criterio de que un identificador de tareas dedicado no aparezca en el histórico de tareas
el criterio de que una pluralidad de identificadores de tareas dedicados no aparezca en la historia de las tareas
el criterio de que un número de tareas programadas sea inferior a un primer umbral
el criterio de que un número de tareas programadas sea superior a un segundo umbral
el criterio de que el número de programaciones de una tarea dedicada sea superior a un tercer umbral
el criterio de que el número de programaciones de una tarea dedicada sea superior a un cuarto umbral
el criterio de que el número de programaciones de una pluralidad de tareas dedicadas sea superior a un quinto umbral y
cualquier criterio combinación del grupo de criterios.
Ventajosamente, los criterios del grupo reflejan escenarios de fallos cuya detección por la supervisión de tareas es útil.
En otra realización de la invención un criterio predefinido representa un patrón de referencia y el fallo se determina si el patrón de histórico de tareas y el patrón de referencia se corresponden.
Un patrón de referencia debe ser entendido como un conjunto de condiciones que se comprueban frente al patrón de histórico de tareas. En una realización alternativa, el patrón de histórico de tareas y el patrón de referencia se representan mediante un patrón de bits, que pueden ser comparados y evaluados fácil, rápida y eficazmente mediante correspondientes operaciones de bits, por ejemplo, mediante una función XOR.
La detección de fallos en el caso de correspondencia de patrones proporciona una supervisión de tareas eficaz si el patrón de referencia consiste en condiciones críticas, y si el número de escenarios críticos disponibles, esto es, que indican un fallo, es menor que el número de escenarios saludables, esto es, los que no indican un fallo.
En otra realización un criterio predefinido representa un patrón de referencia y el fallo se determina si el patrón de histórico de tareas y el patrón de referencia no se corresponden.
La detección de fallos en el caso de no correspondencia de patrones proporciona una supervisión de tareas eficaz, si el patrón de referencia consiste en condiciones no críticas, y si el número de escenarios críticos disponibles, esto es, que indican un fallo, es mayor que el número de escenarios saludables, esto es, los que no indican un fallo.
En una realización adicional el patrón de referencia comprende al menos uno de entre un grupo de, al menos, un identificador de tareas de una tarea que va a ser supervisada,
al menos una información de prioridad sobre, al menos, una tarea a ser supervisada,
al menos un patrón inactivo,
al menos un patrón de carga saludable.
En una realización adicional la medida de seguridad comprende el lanzamiento de una alarma.
En una realización adicional al menos una medida de referencia es asignada a dicho al menos un criterio predefinido, y dicho al menos una medida de seguridad tomada se corresponde con dicha al menos una medida de referencia asignada al criterio predefinido que causó la detección del fallo. Una acción inmediata frente a un fallo se apoya en la ligazón entre condiciones de fallo y contramedidas.
En una realización adicional se lleva a cabo un paso de detección repetida, y la memoria de registro se limpia al menos tras la realización de un paso de detección. Esto permite mantener el necesario espacio de memoria dentro de límites razonables.
En otra realización la programación de tareas se realiza mediante una función de devolución de llamada. Esto permite un traspaso fácil y fiable del identificador de tareas y los parámetros de tarea pertinentes para el propósito de ser registrados en la memoria de registro.
Otra realización de la invención se refiere a un programa de ordenador que se almacena en un medio legible por ordenador.
A continuación se describen las realizaciones detalladas de la invención con referencia a las figuras, que muestran:
La Fig 1 una jerarquía de supervisor conocida,
La Fig 2 otra jerarquía de supervisor conocida,
La Fig 3 una ilustración de la supervisión de tareas,
La Fig 4 un patrón de histórico de tarea que indica un escenario de fallos, y
La Fig 5 un escenario de histórico de tarea que indica un escenario saludable.
Descripción detallada de las realizaciones de la invención
De acuerdo a la invención, en un sistema de software basado en tareas, el programador de tareas graba las tareas que se han de activar, esto es, las tareas programadas, en una memoria de registro. Alternativa o adicionalmente, el programador de tareas puede, asimismo registrar tareas que están desactivadas o han sido reprogramadas. Una tarea de supervisión de alta prioridad evalúa regularmente el patrón almacenado en este registro. La evaluación significa comparar el patrón frente a unos criterios predefinidos, que indican ciertos fallos.
Los criterios son:
-
una o más tareas no aparecen en el patrón,
-
el número de programaciones es muy inferior al esperado; esto puede ser medido mediante un cierto umbral,
-
el número de planificaciones es muy superior al esperado; esto puede ser medido mediante otro cierto umbral,
-
una o más tareas se programan más frecuentemente de lo esperado; esto puede ser medido mediante uno o más umbrales adicionales.
Los criterios enumerados pueden combinarse en cualquier forma para definir las condiciones bajo las cuales la supervisión de las tareas indicaría un fallo.
Los sistemas operativos en tiempo real, RTOS, proporcionan una función de devolución de llamada realizada desde el programador. Gracias a ella es posible que el programador llame a una función de la aplicación durante cualquier ciclo de programación. De acuerdo a la invención, esta función se puede usar para hacer pasar parámetros, tales como los identificadores de tareas o los nombres de las tareas programadas por el programador, como parámetros a una función de la aplicación. La función de la aplicación llamada registra la información de la programación de tareas que le ha sido pasada en una posición de memoria. Por tanto, el supervisor puede, desde esa memoria, leer un histórico de tareas, también llamado patrón de histórico de tareas.
Estos pasos de la supervisión de tareas se muestran en la Fig. 3.
El supervisor puede realizar las siguientes acciones sobre el histórico de tareas:
-
leerla y evaluarla,
-
registrarla y/o imprimirla si la evaluación detecta un fallo o algo sospechoso,
-
limpiar el histórico, preferiblemente después de cada comprobación de supervisión para apoyar un uso eficiente de la memoria.
En el ejemplo descrito la tarea de supervisor conoce lo siguiente: las tareas a supervisar y sus correspondientes identificadores de tarea, las prioridades de las tareas, un patrón inactivo definido por varias programaciones y por los identificadores de las tareas involucradas en el modo inactivo, y un patrón de carga saludable, definido por varias programaciones y por los identificadores de tareas involucradas en el modo saludable no crítico.
Con referencia a las figuras 4 y 5 se describe un ejemplo de cómo la tarea de supervisor detecta una tarea que está en un bucle sin fin. El ejemplo está basado en los siguientes supuestos: se tienen que supervisar cuatro tareas. La primera tarea tiene el identificador de tarea "1", la segunda tarea, el identificador de tarea "2", etc. La tarea 1 tiene la prioridad más alta, seguida por la tarea 2. La tarea 3 tiene peor prioridad que la tarea 2 y la tarea 4 es la que peor prioridad tiene. Existe un escenario inactivo donde sólo se están ejecutando las tareas 3 y 4, con aproximadamente 200 programaciones esperadas por segundo. Un escenario de carga saludable tiene alrededor de 1000 programaciones esperadas por segundo. Las cuatro tareas han sido programadas en un escenario de carga saluda-
ble.
La figura 4 muestra un escenario de fallos. El supervisor descubre que algo está fallando tan sólo mediante la evaluación del número de tareas que han sido programadas y que se han registrado en el patrón de histórico de las tareas (esto es, 150 entradas en el histórico). Puede incluso señalar lo que está ocurriendo, ya que la tarea 3 y la tarea 4 se han perdido completamente. Esto indica que la tarea 2 está en un bucle sin fin, sólo interrumpido por la tarea 1 de mayor prioridad. Alternativamente, las tareas 1 y 2 pueden haber finalizado en un bloqueo del tiempo de vida. El supervisor puede por tanto lanzar una medida de seguridad para superar el procesamiento de tarea que falla, por ejemplo, reiniciando la tarea 2.
El escenario saludable correspondiente se muestra en la figura 5, en la que el patrón de histórico de tareas consiste en una distribución aleatoria, en otras palabras, una colección caótica, de identificadores de tarea "1" a "4". Hay 897 programaciones registradas. Una comparación entre los criterios señalados para un patrón saludable confirma una operación normal del procesado de datos basado en tareas.
En una realización la invención se materializa en un software. En una realización adicional preferida, el programa de ordenador se almacena en un medio legible por ordenador, como un CD-ROM, un disquete un disco óptico o un disco duro. Por tanto se proporciona una buena portabilidad física del software de control, esto es, las actualizaciones se pueden realizar de manera sencilla.
En otra realización el método de acuerdo a la presente invención se lleva a la práctica mediante un elemento de red de un sistema de comunicaciones, por ejemplo una central de móviles MSC, una MSC por paquetes, un SGSN o un registro de localización de usuarios domésticos.
En una realización, la invención se refiere a un método de procesamiento de datos que comprende los pasos de registrar las tareas que serán activadas o desactivadas por un programador, evaluar un patrón del registro de tareas comparando el patrón registrado frente a criterios predefinidos, e indicar un fallo si el resultado de la evaluación es una falta de correspondencia en los patrones.
Sin limitarse a esto, la invención puede ser de uso preferente en todos los sistemas de comunicación definidos por 3GPP en la versión 99, así como en todas sus futuras versiones. En particular, esto incluye las redes PDC y PPDC así como UMTS, las redes básicas, redes GSM y el correspondiente equipo de usuario.

Claims (16)

1. Método para la supervisión de tareas, en el que para cada tarea de una pluralidad de tareas, se ejecuta el siguiente paso
-
programar la tarea para su procesamiento
caracterizado porque
para cada tarea de la pluralidad de tareas se ejecuta el siguiente paso:
-
registrar la programación de la tarea almacenando un identificador de tarea en una memoria de registro, identificando dicho identificador de tarea la tarea programada y estando asignado a la tarea programada,
en el que los identificadores de tareas almacenados en la memoria de registro forman un patrón de histórico de tareas de las tareas programadas,
y en el que mediante el patrón de histórico de tareas se evalúa, por una tarea supervisora, si ocurre un fallo en el procesado de datos basado en tareas, y en el que se toma al menos una medida de seguridad cuando la evaluación indica un fallo.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el identificador de tareas comprende, al menos, un parámetro dedicado de la tarea programada.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho al menos un parámetro dedicado es uno de un grupo que comprende una prioridad de tarea, un tiempo de procesamiento requerido, un tiempo de procesamiento consumido, un tiempo límite de procesamiento, un indicador de tipo de tarea.
4. Método de acuerdo concualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que paso de evaluación comprende comparar el patrón de histórico de tareas con al menos un criterio predefinido.
5. Método, de acuerdo a la reivindicación 4, en el que dicho al menos un criterio predefinido pertenece a un grupo de criterios, comprendiendo dicho grupo:
-
el criterio de que un identificador de tareas dedicado no aparezca en el histórico de tareas
-
el criterio de que una pluralidad de identificadores de tareas dedicados no aparezca en el histórico de tareas
-
el criterio de que un número de tareas programadas sea inferior a un primer umbral
-
el criterio de que un número de tareas programadas sea superior a un segundo umbral
-
el criterio de que el número de programaciones de una tarea dedicada sea superior a un tercer umbral
-
el criterio de que el número de programaciones de una tarea dedicada sea superior a un cuarto umbral
-
el criterio de que el número de programaciones de una pluralidad de tareas dedicadas sea superior a un quinto umbral
-
cualquier combinación de criterios del grupo de criterios.
6. Método de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5, en el que un criterio predefinido representa un patrón de referencia, y en el que se determina un fallo si el patrón de histórico de tareas y el patrón de referencia se corresponden.
7. Método de acuerdo con las reivindicaciones 4 o 5, en el que un criterio predefinido representa un patrón de referencia, y en el que se determina un fallo si el patrón de histórico de tareas y el patrón de referencia no se corresponden.
8. Método de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, en el que el patrón de referencia comprende, al menos, uno de un grupo de
-
al menos un identificador de tarea de una tarea a ser supervisada
-
al menos una información de prioridad sobre al menos una tarea a ser supervisada
-
al menos un patrón inactivo
-
al menos un patrón de carga saludable.
9. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la medida de seguridad comprende el lanzamiento de una alarma.
10. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en el que al menos una medida de referencia se asigna a dicho al menos un criterio predefinido, y en el que la medida de seguridad tomada corresponde a dicha al menos una medida de referencia que se asigna al criterio predefinido que causó la detección del fallo.
11. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el paso de detección se realiza repetidamente, y en el que la memoria de registro se limpia al menos tras la realización de un paso de detección.
12. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la programación de la tarea se realiza mediante una función de devolución de llamada.
13. Elemento de red de una red de comunicaciones destinado a llevar a la práctica el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
14. Red de comunicaciones que comprende, al menos, un nodo de red de acuerdo con la reivindicación 13.
15. Programa de ordenador, en particular un sistema operativo de ordenador, que comprende porciones de código de software que se cargan en una memoria interna de una unidad de procesamiento digital y destinado a ejecutar los pasos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, cuando el programa de ordenador se ejecuta en la unidad de procesamiento digital.
16. Programa de ordenador de acuerdo con la reivindicación 15, cuyo programa se almacena en un medio legible por ordenador.
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