Reusable templates for incorporating software fault tolerance into system designs

Pullum, Laura L.; Dziegel, J Roger; Yalowitz, Jeffrey S.; Ray, Michael

doi:10.2514/6.1995-1028

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“…One of the classical methods for ensuring fault tolerance in CPS is the use of redundancy Other classical software FT methods that can be applied to CPS include the use of exception handling, watchdog timer, and assertion [90]. Recovery procedures have also been proposed [96], which could be forward recovery or backward recovery. Backward recovery methods are simpler to implement because they use checkpoints or reset methods.…”

Section: Fault Tolerance (Ft)mentioning

confidence: 99%

A Robust Discrete Event Method for the Design of Cyber-Physical Systems

Boi-Ukeme¹

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The technological advancement in Cyber-Physical Systems (CPS) has seen more sophisticated hardware, leading to systems that are complex, interconnected, and require automation. This trend has made modern CPS fragile and susceptible to faults. Traditional methods for fault detection and diagnosis are unable to adequately scale up to handle the faults that occur in CPS because of the tight interconnectivity between the physical and cyber parts of CPS. Also, real-time requirements present new challenges that are not sufficiently addressed by traditional fault-tolerant design approaches, therefore more intelligent methods are now needed to deal with these faults. To address these issues, we propose an approach to formally define faults, detect, and diagnose faults, and accommodate faults for fault tolerance.For fault detection and diagnosis, we propose a generic fault detection and diagnosis (FDD) scheme capable of diagnosing CPS faults in real-time. The scheme is developed to accommodate different modeling methods but for clarity of explanation, we adapt it to the DEVS formalism. To test the scheme, we implemented a library to store fault codes in a data structure and developed intelligent logic to ensure faults are correctly detected and isolated. We also propose a purely data-driven approach to detect faults in CPS where we have no control over the design of the control system. Our data-driven methods thrive on setting rigorous processes and workflows to ensure that representative data is collected for CPS to ensure that FDD techniques perform optimally.

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Section: Fault Tolerance (Ft)mentioning

confidence: 99%

A Robust Discrete Event Method for the Design of Cyber-Physical Systems

Boi-Ukeme¹

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“…Data Integrity é uma propriedade, que o sistema deve proporcionar, relativa à não ocorrência de alterações de dados indevida [42] ou como o sistema deve armazenar dados corretamente para que se tenha confiança de que informações não serão perdidas ou armazenadas erroneamente. Availability é uma propriedade a qual significa que o sis-tema, quando em campo, deve estar pronto para o uso [42], ou seja, o sistema deve estar operando enquanto o usuário estiver coletando dados. Reliability é a propriedade que o sistema tem de entregar o serviço correto [42], ou seja, se em campo ocorrer uma falha no banco de dados, o sistema deve se recuperar e ainda deve coletar os dados corretamente.…”

Section: Problemaunclassified

“…Availability é uma propriedade a qual significa que o sis-tema, quando em campo, deve estar pronto para o uso [42], ou seja, o sistema deve estar operando enquanto o usuário estiver coletando dados. Reliability é a propriedade que o sistema tem de entregar o serviço correto [42], ou seja, se em campo ocorrer uma falha no banco de dados, o sistema deve se recuperar e ainda deve coletar os dados corretamente. Performance é definido como o comportamento do sistema durante o tempo de processamento [4].…”

Section: Problemaunclassified

“…A árvore de conceitos de dependability, retirada do trabalho de Pullum [42], pode ser visualizada na Figura 2.7.…”

Section: Conceitos De Dependabilityunclassified

“…Figura 2.7: Classificação do conceito de Dependability [42] Os attributes (atributos) de dependability são complementares em um sistema, porém, dependendo do enfoque e da área de atuação de um software, um atributo torna-se mais ou menos importante.…”

Section: Conceitos De Dependabilityunclassified

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e-Phenology Collector

Bollis¹

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Agradeço à minha orientadora, Professora Cecília Rubira e, ao Professor Ricardo Torres, à Professora Patrícia Morellato, aos professores e colegas do IC, bem como aos meus pais Riberto e Silvia, minhas irmãs Vanessa e Bianca, meus cunhados João e Felipe, amigos que moraram comigo e principalmente minha namorada Ana Paula. Agradeço também aos colaboradores Gustavo Waku, Bruna Albertoni, ao projeto DEVASSES e às agências CAPES, financiadora de minha bolsa, Fapesp e Instituto Virtual FAPESP-Microsoft (Processo 2013/50155-0), financiadores do projeto e-phenology. ResumoO uso de dispositivos móveis e suas plataformas para coleta de dados de campo em ambientes incertos, como florestas e plantações, traz desafios importantes para o estudo de requisitos não funcionais voltados a estes domínios. Problemas como deficiência no acesso a redes de telecomunicações, hostilidade que a localização de coleta proporciona aos dispositivos, defeitos de software sem possibilidade de manutenção, tempo limitado de uso devido ao tempo de bateria e demora ao efetuar o processamento de operações são comuns ao se trabalhar com a coleta de dados de campo. Estes problemas, que podem ser resumidos como perda de dados, indisponibilidade do sistema, erro nos serviços providos e demora no processamento ou retorno das operações, estão ligados a propriedades de qualidade da dependability relativa a plataformas e dispositivos móveis, respectivamente expressas como availability, reliability, data integrity e performance. Então, para resolver estes problemas, propõe-se o uso de uma infraestrutura que utilize técnicas de tolerância a falhas como redundância para lidar com a dependability em plataformas móveis para coleta de dados de campo. Essa infraestrutura, chamada R-SPL-DC, provê suporte à criação de sistemas de coleta de dados para subdomínios da coleta de dados de campo e suporte à proteção dos dados coletados, produzindo um software chamado e-Phenology Collector para o domínio de coleta de dados fenológicos. O e-Phenology Collector e, consequentemente, a R-SPL-DC foram avaliados por meio de seu uso em campo em uma pesquisa no domínio da fenologia que serviu para validar os principais objetivos ligados a este trabalho: exercitar a solução proposta; validar técnicas de tolerância a falhas em dispositivos móveis; e validar a infraestrutura criada para plataformas móveis.

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Técnicas de sistemas autônomos e autoadaptativos para apoiar linhas de produtos de software dinâmicas

Eleutério¹

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Ao meu marido Pedro, por sido muito mais que marido durante esses anos e anos de doutorado. Foi um amigo que ouviu meus lamentos nas horas difíceis, foi pai solteiro quando eu viajava e o deixava sozinho com o Leonardo, foi meu alvo quando eu precisava extravasar minha raiva, foi meu revisor de textos de inglês e português, foi o meu incentivador quando eu desanimei. Sem seu apoio esta conquista não seria possível.Ao meu filho, Leonardo, que por diversas vezes perguntou se faltava muito ainda para eu terminar o doutorado.Aos meus pais, Donaldo e Fátima, pelo apoio incondicional e pelo incentivo que sempre deram aos meus estudos.À memória de meu sogro, Danillo Eleutério, que sempre dedicava um pouco do seu tempo para saber do andamento da minha pesquisa de doutoramento.Um dia aprendi que sonhos existem para tornarem-se realidade. E, desde aquele dia, já não durmo para descansar. Simplesmente durmo para sonhar.

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Reusable templates for incorporating software fault tolerance into system designs

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A Robust Discrete Event Method for the Design of Cyber-Physical Systems

A Robust Discrete Event Method for the Design of Cyber-Physical Systems

e-Phenology Collector

Técnicas de sistemas autônomos e autoadaptativos para apoiar linhas de produtos de software dinâmicas

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