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Systèmes résilients pour l'automobile : d'une approche à composants à une approche à objets de la tolérance aux fautes adaptative sur ROS

Amy, Matthieu. Systèmes résilients pour l'automobile : d'une approche à composants à une approche à objets de la tolérance aux fautes adaptative sur ROS. PhD, Systèmes embarqués, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2020

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Abstract

A l’instar du téléphone mobile évoluant en smartphone, la voiture s’est transformée petit à petit en smartcar. Les aides à la conduite, l’infotainment ou encore la personnalisation du véhicule sont les points clefs de l’attractivité auprès des consommateurs. L’apparition des véhicules automobiles connectés a permis aux constructeurs de mettre à jour à distance les logiciels embarqués, favorisant leur maintenabilité et l’ajout a posteriori de fonctionnalités. Dans ce contexte, le consortium AUTOSAR, un regroupement de constructeurs automobiles majeurs, a conçu une nouvelle plate-forme logicielle facilitant la mise à jour à distance et la modification en ligne de ces systèmes embarqués. Cependant, avec de plus en plus de complexité dans ces logiciels, il est devenu essentiel de pouvoir assurer un service sûr de fonctionnement malgré des changements imprévus. Ainsi, les mécanismes de sûreté de fonctionnement doivent eux aussi s’adapter et être mis à jour pour assurer la résilience du système, à savoir, la persistance de la sûreté de fonctionnement face à des changements. Les mécanismes de tolérance aux fautes (Fault Tolerance Mechanisms - FTM) assurant un service nominal ou dégradé en présence de fautes doivent également s’adapter face à un changement de contexte applicatif (changement du modèle de faute, des caractéristiques de l’application ou des ressources disponibles). Cette capacité à adapter les FTM est appelée Tolérance aux Fautes Adaptative (Adaptive Fault Tolerance – AFT). C’est dans ce contexte d’évolution et d’adaptativité que s’inscrivent nos travaux de thèse. Dans cette thèse, nous présentons des approches pour développer des systèmes sûrs de fonctionnement dont les FTM peuvent s’adapter à l’exécution par des modifications plus ou moins à grain fin pour minimiser l’impact sur l’exécution de l’application. Nous proposons une première solution basée sur une approche par composants substituables, nous décomposons nos FTM selon un schéma de conception Before-Proceed-After regroupant respectivement les actions de sûreté de fonctionnement s’exécutant avant une action l’application, la communication avec l’application et celles s’exécutant après une action de l’application. Nous implémentons cette approche sur ROS (Robot Operating System), un intergiciel pour la robotique permettant de créer des applications sous forme de graphe de composants. Nous proposons ensuite une seconde solution dans laquelle nous affinons la granularité des composants de nos FTM et nous catégorisons, dans un premier temps, les actions de sûreté de fonctionnement qu’ils contiennent. Cela permet non plus de substituer un composant mais une action élémentaire. Ainsi, nous pallions à un problème de ressource apparu dans l’approche par composants substituables. Un composant étant projeté sur un processus, nos FTM utilisent inutilement des ressources déjà limitées sur les plate-formes embarqués. Pour ce faire, nous proposons une solution basé sur une approche par objets ordonnançables. Les FTM passent d’une conception par graphe de composants à une conception par graphe d’objets. Les actions de sûreté de fonctionnement sont projetés sur des objets qui sont ordonnancés à l’intérieur du FTM. Cette seconde solution est aussi mise en oeuvre sur ROS. Enfin, nous faisons une analyse critique des deux supports d’exécution logiciel pour l’automobile, à savoir, AUTOSAR Classic Plateform, et AUTOSAR Adaptive Platform, qui est en cours de développement encore actuellement. Nous examinons, dans une dernière étape la compatibilité entre ces deux supports et nos approches pour concevoir des systèmes résilients embarqués basés sur de la tolérance aux fautes adaptative.

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution:Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Laboratory name:
Research Director:
Fabre, Jean-Charles and Lauer, Michaël
Statistics:download
Deposited On:13 May 2020 07:28

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