Erfassung und Visualsierung von Performance- und Diagnosedaten in einem verteilten Echtzeitsystem

In Zusammenarbeit mit den Instituten für Computergraphik, Flugführung, Regelungstechnik und Software Systems Engineering nimmt das IBR an der DARPA Urban Challenge 2007 teil. Die in unserem Fahrzeug "Caroline" eingesetzten Rechner müssen dabei erhöhte Anforderungen (Verfügbarkeit, Stabilität, Energieeffizienz, Performance) unter erschwerten Bedingungen (Hitze, Erschütterungen) erfüllen. Dabei kann es unter Umständen zu Hardwareausfällen kommen. In dieser Projektarbeit soll ein Framework entwickelt werden, das der Beurteilung des "Gesundheitszustands" der Rechner dient. Dieser umfasst neben dem Hardwaremonitoring auch die Auslastung von Systemressourcen, welche für die Performance eine entscheidende Bedeutung hat.

Als Grundlage für die Beurteilung der Performance und zur Diagnose von (Hardware-)Fehlfunktionen sollen im Rahmen dieser Projektarbeit zunächst geeignete Datenquellen identifiziert werden. Von Interesse sind dabei Systemressourcen, die Auslastung und Latenz des Netzwerkes und die Antwortzeit von Softwarekomponenten. Weiterhin soll Hardwareausfällen durch die Überwachung von Zustandsinformationen vorgebeugt werden (z.B. CPU-Temperatur, S.M.A.R.T.-Funktion der HDD). In diesem Aufgabenteil müssen mindestens Datenquellen für die folgenden Parameter untersucht und beschrieben werden:

• Innentemperatur des Rechnergehäuses (unter Verwendung des Mainboard- oder CPU-Sensors)
• Zustand der Festplatte mit Hilfe von "Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology" (S.M.A.R.T.)
• Der durchschnittliche Netzwerkverkehr
• CPU-Last und belegter/verfügbarer RAM (Gesamtsystem)
• CPU-Last und belegter RAM pro Prozess (bei gegebener PID)

In einem zweiten Schritt sind Mechanismen zur Erfassung und Aufzeichnung der Daten zu entwickeln. Dabei ist auch eine Schnittstelle zur Carolo-Software zu definieren, mit der anwendungsspezifische Performancemetriken (z.B. Zyklen/Sekunde oder Framerate) erfasst werden können. Bei der Implementierung soll die bereits vorhandene Visualisierungsengine verwendet werden, um aktuelle und historische Daten in frei konfigurierbaren Sichten darzustellen. Eine zentrale Anforderung ist eine einfache Erweiterbarkeit zu einem späteren Zeitpunkt. Zu diesem Zweck ist eine detaillierte Dokumentation und ein Benutzerhandbuch mit Beispielcode zu erstellen.

Für diese Studienarbeit sind Kenntnisse über Netzwerkprotokolle und Linux erforderlich. Programmierkenntnisse in C bzw. C++ sind wünschenswert.