Sulautettujen järjestelmien vikadiagnostiikan kehittäminen ohjelmistopohjaisilla menetelmillä

Transkriptio

1 Sulautettujen järjestelmien vikadiagnostiikan kehittäminen ohjelmistopohjaisilla menetelmillä AS Automaatio- ja systeemitekniikan seminaari Jerry Pussinen Seminaarityö

2 Tausta Automaatio- ja systeemitekniikka 2

3 Johdanto Miksi vikadiagnostiikkaan kannattaa panostaa? Kaikki hyötyvät $ SW- vs HW-pohjainen vikadiagnostiikka HW-pohjainen perustuu yleensä jonkunlaiseen redundanssiin laitteistossa vaatii laitteistomuutoksia SW-pohjaisella voidaan selvitä pelkällä ohjelmistopäivityksellä Eli SW-pohjainen houkuttelevampi vaihtoehto etenkin jo kentällä oleviin järjestelmiin Parhaillaan kombinaatio HW + SW Automaatio- ja systeemitekniikka 3

4 Vikadiagnostiikka pähkinänkuoressa Automaatio- ja systeemitekniikka 4

5 Vikaantuminen Vika (fault) sisäinen tai ulkoinen virhe, joka voi vaikuttaa järjestelmän toimintaan Pysyvä Ohimenevä Ajoittainen Virhetila (error) järjestelmän kokonaistila poikkeaa halutusta Laiminlyönti (failure) järjestelmän ulostulo poikkeaa halutusta VIKA VIRHETILA LAIMINLYÖNTI Automaatio- ja systeemitekniikka 5

6 Itsediagnostiikka Tavoite: järjestelmä pystyy itse diagnosoimaan vian Havaitseminen Eristäminen Identifiointi Tarjolla paljon erilaisia menetelmiä Sopivien menetelmien valinta on aina järjestelmäriippuvainen Resurssit (muisti, laskenteho, yms.) Millaisia vikoja järjestelmä voi kohdata elinkaarensa aikana? Kuinka luotettavasti vikoja täytyy kyetä diagnosoimaan? Automaatio- ja systeemitekniikka 6

7 Mallipohjaiset menetelmät Automaatio- ja systeemitekniikka 7

8 Ohjelman suoritusjärjestyksen virheet MENETELMIÄ: Vahtikoira-ajastin (watchdog timer) Merkintäpohjaiset menetelmät Automaatio- ja systeemitekniikka 8

9 Tiedonsiirron virheet MENETELMIÄ: Pariteettibitit, tarkastusummat, CRC, MD5, jne Automaatio- ja systeemitekniikka 9

10 Tarkastukset (assertions) Käytännössä yksinkertaisia totuusarvolausekkeita Järkevyystarkastelut Ohjelman sisäisten muuttujien tarkastaminen Erityisesti ajoittaisten ja ohimenevien vikojen havaitsemiseen Yksinkertaisempia kuin edellä esitellyt menetelmät if(laskettu_nopeus > 10 m/s) reagointi virhetilaan else normaali suoritus Automaatio- ja systeemitekniikka 10

11 Lokitiedon hyödyntäminen Miksi? Itsediagnostiikkaa ei kuitenkaan saada ikinä toimimaan täydellisesti Itsediagnostiikan pettäessä ihminen voi tehdä vikadiagnoosin lokitiedon avulla Lokitietojen pohjalta voidaan tehdä tarkempaa analyysiä vikaantumismekanismeista Ongelmatilanteita ei välttämättä tarvitse toistaa, jos ensimmäisestä esiintymästä on riittävästi informaatiota Oppiminen, itsediagnostiikan jatkokehittäminen Vikadiagnostiikasta vikaprognostiikkaan Automaatio- ja systeemitekniikka 11

12 Lokitiedon hyödyntäminen Periaatteet: Ongelmatilanteista riittävä määrä lokitietoa Aikaleimat riittävällä resoluutiolla Lokioperaatiot eivät saa vaikuttaa merkittävästi järjestelmän normaaliin käyttäytymiseen Monimutkaisissa järjestelmissä eritasoisten lokien hyödyntäminen Mahdollisuus tarkastella lokeja ihmisluettavassa muodossa Automaatio- ja systeemitekniikka 12

13 Lokitiedon hyödyntäminen Haasteet: RAM/ROM kapasiteetti Ylläpito Kuinka suurelta aikajänteeltä tulisi olla saatavilla? Kuinka lopulta varastoida lokitieto, esim. pilveen? Järjestelmän mahdolliset reaaliaikavaatimukset Automaatio- ja systeemitekniikka 13

14 Yhteenveto SW-pohjaiset menetelmät houkuttelevia, jos vikadiagnostiikkaa kehitetään jälkikäteen. Erilaisia itsediagnostiikan menetelmiä runsaasti. Menetelmän/menetelmien valinta tulee tehdä järjestelmäkohtaisesti. Vaikka itsediagnostiikkamenetelmiä on kirjallisuudessa tarjolla laajasti, lähes kaikki keskittyvät lähinnä pelkästään vikojen havainnointiin eristäminen ja identifiointi vähemmällä huomiolla. Lokikäytännöt kannattaa valjastaa itsediagnostiikan tueksi ja osaksi itsediagnostiikan kehittämistä Automaatio- ja systeemitekniikka 14