Die Forschungsschwerpunkte des Lehrstuhls "Betriebssysteme und verteilte Systeme" können mit dem Schlagwort "Systemnahe Software und Protokolle für verteilte Systeme" zusammengefaßt werden. Das Spektrum der betrachteten Systeme reicht dabei von PC-Clustern über das Grid-Computing bis zu Systemen der Automatisierungstechnik.
Konkret befaßt sich die Gruppe derzeit mit den nachfolgend beschriebenen Fragestellungen, die auch auf dem Poster der Forschungsgebiete (1.5MB) und dem Poster der Forschungs-Interessen der Mitarbeiter (1.8MB) zu finden sind:
Monitoring paralleler und verteilter Anwendungen im Bereich des Hochleistungsrechnens
Ziel dieser Arbeiten ist die Entwicklung eines Systems, das die
Online-Beobachtung und Steuerung paralleler Programme in einem verteilten System
ermöglicht. Ein solches System ist die Basis für eine Vielzahl von
Programmierwerkzeugen, z.B. für Leistungsanalyse, Debugging, Test oder
Visualisierung.
Die Herausforderungen sind dabei, eine
gute Skalierbarkeit und eine möglichst geringe Rückwirkung auf das untersuchte
System zu erreichen. Dazu wird ein Ansatz verfolgt, der auf einer verteilten
Auswertung der überwachten Ereignisse basiert. Die Auswertung ist dabei vom
Werkzeug frei programmierbar, d.h. einem Ereignis können beliebige Aktionen
zugeordnet werden. Ziel der Arbeiten ist, eine sequentielle Spezifikation dieser
Auswertung (z.B. in Form stromverarbeitender Funktionen) automatisch in eine
verteilte Realisierung umzusetzen. Weitere Schwerpunkte sind die Überwachung von
(möglicherweise zur Laufzeit variierenden) Objektmengen sowie die effiziente
Kommunikation (Multicast/Reduction).
Im Rahmen
früherer Arbeiten an der TU München und
im EU-Projekt CrossGrid wurden bereits
die Schnittstelle OMIS und das
Monitorsystem OCM-G
für Anwendungen im Grid-Computing
realisiert.
Online-Leistungsanalyse paralleler und verteilter Anwendungen
Auf Basis des OCM-G entstand im EU-Projekt CrossGrid ein Online-Leistungsanalysewerkzeug (G-PM) für parallele Anwendungen im Grid, das als Basis für weitergehende Forschungsarbeiten dient. Die anvisierten Fragestellungen sind:
- Beurteilung der Meßverfahren und Ausarbeitung einer exakte Semantik der Meßwerte, inkl. Fehlerabschätzung
- Kombination unterschiedlicher Meßverfahren (Profiling und Tracing)
- Herstellung eines Bezugs zwischen Meßwerten und Anwendungs-Quellcode
- Programmierbare, anwendungsorientierte Metriken und deren effiziente, verteilte Implementierung
Grid-Computing
Die Arbeiten zum Monitoring und zur Leistungsanalyse berücksichtigen als eine mögliche Zielplattform das Grid. Der Lehrstuhl befaßt sich daher auch mit Fragen der Grid-Middleware (z.B. Job Submission, Job Monitoring; Globus, LCG, MPICH-G2) und Grid-Anwendungen, die Berührungspunkte zu den genannten Schwerpunkten aufweisen.
Nutzung von Ethernet für Realzeitaufgaben in der Automatisierungstechnik
Von Seiten der Industrie besteht ein großes Interesse,
den etablierten Standard "Ethernet" auch im Bereich der Automatisierungstechnik
einzusetzen. Wegen der zu erfüllenden Realzeit-Anforderungen müssen dabei
Kollisionen vollständig vermieden werden. Dies wird durch einen geeigneten
"Kommunikations-Fahrplan" (Schedule) erreicht, an den sich alle Teilnehmer
halten müssen.
Viele bisherigen Ansätze (z.B.: Ethernet Powerlink
oder EtherCAT) erlauben dabei zu einem
Zeitpunkt im gesamten Netz nur eine einzige Kommunikation, sie nutzen also nicht aus,
daß bei Vernetzung mit Switches auch mehrere, unabhängige
Kommunikationen parallel durchgeführt werden können. Siemens verfolgt bereits mit
Profinet
einen solchen Ansatz.
Das Ziel der Arbeiten des Lehrstuhls ist es, optimale Schedules zu finden,
die bei einer Switch-basierten Vernetzung soweit möglich gleichzeitige Kommunikationen
zuläßt, wobei vorgegebene Realzeitbedingungen als eine Art von QoS (Quality of Service)
eingehalten werden. Daneben soll auch eine (zentrale oder verteilte) Steuerung
realisiert werden, die den ermittelten Schedule während des Betriebs durchsetzt.
Verteilte Online-Tests
In Kooperation mit dem Fachbereich 5 ("Wirtschaftswissenschaft und
Didaktik der Wirtschaftslehre", Prof. Schlösser) entwickelt der Lehrstuhl ein System zur
Durchführung von Web-gestützten Online-Klausuren, -Evaluationen und -Tests. Die
Herausforderungen auf Seiten der Informatik sind dabei die Unterstützung
unterschiedlichster Sicherheitsanforderungen (Vertraulichkeit, Verbindlichkeit,
etc.), das Erreichen einer hohen Verfügbarkeit und Robustheit des Systems, sowie
eine gute Skalierbarkeit. Da das System schnell in unterschiedlichsten
Umgebungen einsetzbar sein soll, wird als Client ein Standard-Webbrowser
verwendet, so daß keine Software-Installation anfällt.
Ein Prototyp des Systems
ist bereits seit WS 03/04 erfolgreich im Einsatz.