Traçage de systèmes linux multi-coeurs en temps réel

Je tiens premièrement à remercier mon directeur de recherche, Michel Dagenais, pour le support qu'il m'a apporté tout au long de ma maîtrise, la confiance qu'il m'a accordée dès le premier jour et qu'il a sans cesse renouvelée.Son intérêt profond pour la recherche de la connaissance et de la compréhension a été un vecteur d'envie d'aller toujours plus loin.Je tiens par ailleurs à reconnaître le soutien financier apporté à mon projet de recherche par OPAL-RT, CAE, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et le Consortium de recherche et d'innovation en aérospatiale au Québec (CRIAQ).J'aimerais aussi adresser des remerciements aux personnes qui m'ont permis de pouvoir suivre ce programme d'études, que ce soit par le fait d'avoir envoyé un premier courriel pour mettre en avant mon intérêt pour ces études comme l'a fait Florent Retraint, par les lettres de recommandations écrites pour mon admission au programme de maîtrise en sciences appliquées par Timothée Toury, Guillaume Doyen, Michel Doussot et Giorgio Lanzarone, ou encore par les démarches entreprises à mon arrivée par Jean Dansereau et Julie Defretin pour concilier la fin de mon diplôme d'ingénieur et le début de ma maîtrise.Les collègues du laboratoire DORSAL ne sont pas en reste non plus, puisque c'est grâce à eux que l'ambiance de travail est toujours restée dans le haut de l'échelle et que le partage des connaissances a toujours été présent.Un merci tout particulier aux associés de recherche passé et présents, Matthew, Yannick et Geneviève pour l'aide précieuse qu'ils m'ont apportée et le support moral dans les moments plus « chargés ».Enfin, j'aimerais remercier ceux de mes proches, parents et amis, qui ont toujours été confiants dans mes compétences et m'ont poussé sans cesse à me dépasser tout en me soutenant et surtout en me supportant -ce qui est certainement le plus difficile !v RÉSUMÉ Le traçage est une méthode d'analyse de plus en plus populaire compte tenu de la précision des données qu'il permet de réunir concernant les activités d'un système.Nombre de systèmes demandent cependant aujourd'hui de fonctionner dans des conditions restreintes : c'est le cas des systèmes temps réel.Ces systèmes reposent sur le respect d'échéances dans le traitement de données.Autrement dit, une donnée exacte n'aura de valeur dans un système de ce type qu'à condition qu'elle soit obtenue dans les délais, sans quoi le système sera considéré défaillant.Ces conditions excluent par conséquent tout outil d'analyse impactant de manière significative la latence et les performances du système.Le traçage repose sur l'ajout de points de trace au sein de l'application ou du système d'exploitation tracé.Ces derniers vont générer des évènements lorsqu'ils sont atteints durant l'exécution et ainsi permettre de suivre l'état d'un système au fur et à mesure de son exécution.Cependant, la génération de ces données implique une modification dans le déroulement normal de l'application ou du système tracé, et par conséquent un impact.Il devient alors important de pouvoir quantifier cet impact de manière à savoir sous quelles conditions une application temps réel pourra ou ne pourra pas être tracée, autrement dit, de savoir si l'ajout de ce délai de traitement rendra le système défaillant, et par conséquent inadéquat au traçage.L'objectif de cette recherche est de montrer qu'il est tout à fait possible d'utiliser le traçage pour analyser de telles applications, et ce avec un impact en terme de latence que nous souhaitons quantifier pour le pire cas.Pour ce faire, nous allons définir un environnement de travail temps réel en étudiant les divers systèmes et configurations spéciales mis à disposition.Ensuite nous verrons quels sont les outils permettant de valider la qualité de notre environnement de travail et quel est leur fonctionnement.Nous comparerons par la suite les différents outils mettant à disposition des traceurs, et lesquels parmi eux nous permettent de corréler des traces du noyau et de l'espace utilisateur.Une fois l'environnement défini et vérifié et l'outil de traçage choisi, notre méthode expérimentale reposera sur un étalonnage du système temps réel permettant par la suite d'évaluer l'impact du traceur sous différents angles à l'aide de la création de différent scénarios d'analyse.Cette méthode expérimentale prendra en compte la latence ajoutée sur le système par l'instrumentation, le traçage mais aussi la qualité des traces obtenues.Ces éléments seront les marqueurs de qualité du traçage dans des conditions temps réel.vi L'hypothèse servant de point de départ de ce travail est qu'en isolant le fonctionnement du traceur de celui de l'application temps réel tracée, l'impact de l'outil de traçage sur l'application pourra être radicalement réduit.Les résultats de ce travail sont la découverte et l'intégration aux outils existants d'un modèle pour supprimer les communications entre l'application tracée et le traceur durant la période active de traçage, permettant ainsi de n'ajouter qu'une interférence minimale sur l'exécution normale de l'application, permettant ainsi de rendre le traçage apte à fonctionner dans nombre de conditions temps réel, du moment que le délai maximal qu'il ajoute entre dans l'échéance de celle-ci.De plus, l'outil npt créé comme outil d'étalonnage et d'analyse de l'impact a évolué au fur et à mesure de nos recherches et est maintenant un logiciel disposant de différentes options pour simuler de multiples scénarios d'exécution d'une application temps réel.Enfin, la méthodologie d'analyse de l'impact du traçage sur le système temps réel constitue elle aussi un des résultats de cette étude.Le résultat final est que l'utilisation du traçage pour une application temps réel s'exécutant dans l'espace utilisateur est viable pour la plupart des systèmes temps réel avec une latence ajoutée de seulement quelques microsecondes.

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