Optimal Checkpointing Strategy for Real-time Systems with Both Logical and Timing Correctness
Optimal Checkpointing Strategy for Real-time Systems with Both Logical and Timing Correctness
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具有逻辑和时序正确性的实时系统的最佳检查点策略
DOI：
10.1145/3603172
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发表时间：
2023
影响因子：
2
通讯作者：
Kong, Fanxin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang, Lin;Wang, Zifan;Kong, Fanxin
实时系统容易受到诸如故障和攻击等对抗性因素的影响，从而导致严重的后果。本文提出了一种最佳的检查点计划，以加强实时系统中的故障恢复，解决逻辑一致性和时序正确性。首先，我们将消息传递过程划分成一个有向无环图（DAG）的基础上，他们的依赖关系，确保检查点逻辑一致性。然后，我们确定了DAG的关键路径，代表最长的顺序路径，并分析了最佳的检查点策略沿着这条路径，以尽量减少总的执行时间，包括检查点开销。检测到故障后，系统将回滚到最近的有效检查点进行恢复。我们的算法推导出最佳的检查点计数和间隔，我们通过广泛的模拟和案例研究评估其性能。结果显示，在模拟和案例研究中，与无检查点系统相比，执行时间分别减少了99.97%和67.86%。此外，我们提出的策略优于以前的工作和基线方法，小规模任务的最后期限完成率分别提高了31.41%和2.92%，大规模任务的最后期限完成率分别提高了78.53%和4.15%。
Real-time systems are susceptible to adversarial factors such as faults and attacks, leading to severe consequences. This paper presents an optimal checkpoint scheme to bolster fault resilience in real-time systems, addressing both logical consistency and timing correctness. First, we partition message-passing processes into adirected acyclic graph (DAG)based on their dependencies, ensuring checkpoint logical consistency. Then, we identify the DAG’s critical path, representing the longest sequential path, and analyze the optimal checkpoint strategy along this path to minimize overall execution time, including checkpointing overhead. Upon fault detection, the system rolls back to the nearest valid checkpoints for recovery. Our algorithm derives the optimal checkpoint count and intervals, and we evaluate its performance through extensive simulations and a case study. Results show a 99.97% and 67.86% reduction in execution time compared to checkpoint-free systems in simulations and the case study, respectively. Moreover, our proposed strategy outperforms prior work and baseline methods, increasing deadline achievement rates by 31.41% and 2.92% for small-scale tasks and 78.53% and 4.15% for large-scale tasks.
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DOI：
10.1016/j.peva.2011.01.005
发表时间：
2011-05
期刊：
Perform. Evaluation
影响因子：
--
作者：
Yi Luo;D. Manivannan
通讯作者：
Yi Luo;D. Manivannan
DOI：
10.1145/3477010
发表时间：
2021-09
期刊：
ACM Transactions on Embedded Computing Systems (TECS)
影响因子：
--
作者：
Lin Zhang;Pengyuan Lu;Fanxin Kong;Xin Chen;O. Sokolsky;Insup Lee
通讯作者：
Lin Zhang;Pengyuan Lu;Fanxin Kong;Xin Chen;O. Sokolsky;Insup Lee
生成可靠的嵌入式处理器
影响因子：
3.6
作者：
M. Pflanz;H. Vierhaus
通讯作者：
H. Vierhaus
DOI：
--
发表时间：
1978
期刊：
CACM
影响因子：
--
作者：
E. Gelenbe;D. Derochette
通讯作者：
D. Derochette
DOI：
10.1109/rtss49844.2020.00028
发表时间：
2020-12
期刊：
2020 IEEE Real-Time Systems Symposium (RTSS)
影响因子：
--
作者：
Lin Zhang;Xin Chen;Fanxin Kong;A. Cárdenas
通讯作者：
Lin Zhang;Xin Chen;Fanxin Kong;A. Cárdenas