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Progetto ed implementazione di un Failure Data Collector per sistemi operativi Symbian
Paolo Ascione
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Progetto ed implementazione di un Failure
Data Collector per Sistemi Operativi Symbian
Relatore:
Prof. Domenico Cotroneo
Correlatore:
Ing. Marcello Cinque
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Candidato:
Paolo Ascione (41/3595)
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Evoluzione dei dispositivi mobili
Smartphone : un dispositivo mobile programmabile e general-purpose,
dalle elevate capacità elaborative e dalla capacità di memorizzare dati.
Combina le caratteristiche di un telefono cellulare e quelle di un PDA.
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SmartPhone(1)
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•
Integra voce, dati, immagini e tecnologie di
comunicazione wireless come bluetooth;
•
Sistema operativo completamente ‘aperto’ che
garantisce un’ elevata capacità di personalizzazione;
•
Possibilità di eseguire applicazioni business-critical, ad
es. m-commerce, m-trading e ticket-booking;
•
9,6 milioni di SmartPhone venduti nel 2005 con un
incremento del 170% rispetto al 2004
•
Il sistema operativo Symbian si erge a leader
indiscusso del mercato, essendo presente su oltre
l’80% degli SmartPhone commercializzati.
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SmartPhone(2)
La crescita di complessità dei moderni dispositivi mobili promuove un
crescente interesse sulle problematiche di affidabilità, dovuto a due
fattori:
• la necessità di “cavalcare” l’onda del mercato (produrre nuovi dispositivi
in breve tempo);
• Diffusione di nuovi servizi e applicazioni business-critical;
Sono pochi gli studi sull’affidabilità dei dispositivi mobili e sulle
metodologie necessarie per incrementare gli aspetti di robustezza ed
affidabilità.
Il presente lavoro di tesi si inserisce in un progetto di ricerca che verte
sullo studio e l’analisi dell’affidabilità dei Sistemi Mobili.
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Obiettivi del lavoro di Tesi
•
Approfondire la struttura del Kernel ed il modello di
concorrenza dei thread (le informazioni su Symbian OS sono poche
e frammentate);
•
Esaminare i principali patterns di programmazione del Symbian;
•
Definire un modello dei fallimenti dei dispositivi mobili;
•
Progettare ed Implementare delle tecniche per la rilevazione dei
fallimenti;
•
Raccogliere ed analizzare i dati prodotti dal Logger.
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Introduzione a Symbian OS
Nasce nel 1998 dalla fusione di Nokia, Motorola, Ericsson e Psion con
l’obiettivo di costruire un sistema operativo che potesse adattarsi a
qualunque dispositivo, dai cellulari ai palmari.
Oggi, le più importanti aziende del settore mobile hanno acquisito la
licenza di Symbian OS.
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Struttura del Kernel di Symbian OS
•Struttura a Micro-Kernel
•adotta un unico meccanismo di comunicazione mediante scambio di messaggi
e lo impone a tutti i processi.
•Tutte le funzionalità del sistema operativo sono integrate attraverso processi
di livello utente ed un protocollo basato sul modello Client/Server gestisce la
comunicazione tra tutti i componenti di sistema.
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Modello di Programmazione: Pattern MVC
Ogni applicazione Symbian adotta il
pattern Model View Controller.
Ogni applicazione è composta da 4 classi:
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•
Application Class;
•
Document Class;
•
AppUI Class;
•
AppView Class;
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Modello di Programmazione:Active Objects(1)
Symbian è un sistema Event-Driven e la gestione degli eventi fa ricorso agli Active
Objects:consentono di instaurare un meccanismo di multi-tasking non-preemptive
nel contesto di esecuzione di un singolo thread.
L’applicazione in figura esegue
tre richieste asincrone
servendosi di altrettanti AOs
ed i server, a loro volta,
utilizzano gli AOs per gestire
molteplici richieste.
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Modello di Programmazione:Active Objects(2)
Gli AOs girano nello stesso thread: ciò migliora le prestazioni poiché non esiste
l’overhead legato al context switch.
• IssueReq(): permette di richiedere
un servizio in maniera asincrona;
• DoCancel(): cancella una richiesta
precedentemente inoltrata;
• RunL(): viene invocata dallo
scheduler per processare il
completamento del servizio.
• RunError(): viene invocata dallo
scheduler per gestire le eccezioni.
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Modello dei Fallimenti
L’applicazione rileva i fallimenti nella forma di eccezioni sollevate dal sistema
operativo e dalle applicazioni, cercando, inoltre, di scoprirne le cause.
Freeze: il telefono si
blocca e bisogna
rimuovere la batteria.
Reboot: procedura di
ripristino successiva ad un
malfunzionamento.
Input Failure: i soft keys
non vengono processati.
Output errati: volume
diverso da quello
impostato.
Instabilità: le applicazioni
si avviano senza intervento
esterno dell’utente.
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L’architettura realizzata: SymDep
Log
Database
Log Engine: Registra tutte le attività del
telefono cellulare.
Power Manager: Fornisce informazioni
Log Engine
sullo stato di carica della batteria.
Run App Detector: memorizza tutte le
applicazioni attive nel cellulare.
HeartBeat: Rileva i freeze ed i reboot del
cellulare.
Panic Detector: È il componente più
importante dell’architettura. Raccoglie e
memoriza tutti i panic sollevati dal
sistema operativo e dalle applicazioni.
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Running
Applic.
Detector
Panic
Detector
HeartBeat
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Power
Manager
Modello Implementativo di SymDep
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I 5 componenti sono
eseguiti concorrentemente
nel contesto di un thread
…utilizzo di 5 Active Object
Thread
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Rilevazione dei freeze
L’applicazione tenta di individuare i freeze monitorando la modalità di
spegnimento del telefono cellulare.
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Rilevazione dei reboot
A-S è l’intervallo di tempo tra uno Spegnimento ed una successiva
Accensione del telefono. Valutando l’ampiezza temporale si può
discriminare tra un reboot ed un corretto spegnimento del cellulare.
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Misure di Interferenza
Obiettivi: Determinare un range
di variabilità per la frequenza di
scrittura dell’HeartBeat.
TestBed: Nokia 6630.
Metodologia: Misurare i ritardi di
scrittura del sistema sottoposto
a differenti workload.
Risultati: un intervallo di 3
secondi tra due scritture
successive rappresenta un
trade-off accettabile per i ritardi
di scrittura introdotti
dall’HeartBeat.
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Risultati preliminari
Logger in esecuzione su 14 cellulari di modelli diversi (periodo
di osservazione di 1 mese).
19/10/2005 12:12:17
Category: KERN-EXEC
Panic Type: 3
19/10/2005 12:12:09
Autolock SymDep
19/10/2005 12:12:15
19/10/2005 12:15:52
19/10/2005 12:12:09
Autolock SymDep
19/10/2005 12:12:22
19/10/2005 12:12:15
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SysAp ScreenSaver Telefono Menu Messaggi
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FREEZE Days 0 Hours 0 Mins 3 Secs 30
SysAp ScreenSaver Telefono Menu Messaggi
SysAp ScreenSaver SymDep
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Conclusioni e Sviluppi futuri
•
Il logger implementato è solo un prototipo minimale e l’analisi dei
dati prodotti in un lungo arco di tempo potrà fornire utili indicazioni
per eventuali modifiche da apportare all’applicazione.
•
Come step successivi:
• dovranno essere definite le tecniche per la rilevazione di Input
failure ed Output errati.
•Costruire algoritmi per l’analisi automatica dei dati prodotti dal
logger.
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