Jailhouse hipervizörü tabanlı gömülü çok çekirdekli karma kritik sistem tasarımı ve performans değerlendirmesi
Design and performance evaluation of an embedded multi-core mixed-criticality system based on the jailhouse hypervisor
- Tez No: 1003658
- Danışmanlar: PROF. DR. UMUT ENGİN AYTEN, DR. ÖĞR. ÜYESİ FURKAN ÇAKMAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gömülü platformlarda artan performans ve işlevsellik talepleri, farklı öncelik düzeylerindeki iş yüklerinin aynı donanım üzerinde eş zamanlı çalışmasını zorunlu kılmaktadır. Bu bağlamda, gerçek zamanlı ve zamanlama garantisi olmayan görevlerin bir arada, dengeli ve güvenli yürütülmesi için kaynak izolasyonu kritik bir gereksinimdir. Bu çalışmada, donanım düzeyinde statik bölümlendirme sağlayan açık kaynaklı Jailhouse hipervizörü kullanılarak karma kritik bir mimari tasarlanmış ve paylaşımlı önbellek kaynaklı görevler arası girişimi minimize etmek amacıyla sisteme önbellek renklendirme yöntemi entegre edilmiştir. Yöntem kapsamında, çekirdek düzeyinde renklendirme desteği etkinleştirilmiş ve son seviye önbelleğin (Last-Level Cache - LLC) set-indeksleme bitlerinden türetilen ayrık renk aralıkları, kök ve konuk hücrelere statik olarak tahsis edilmiştir. Gerçek zamanlı tarafta yığın ve ölçüm tamponları, yalnızca ilgili renklere kilitlenerek iş parçacıkları çekirdeklere sabitlenmiş ve böylece çapraz önbellek kirliliği ile bellek veri yolu çekişmesi engellenmiştir. Çalışmanın temel argümanı,“gürültülü komşu”senaryolarında, yalnızca çekirdek ve bellek ayrımının (mekânsal izolasyon) gerçek zamanlı determinizmi garanti etmekte yetersiz kaldığı, öngörülebilir bir gecikme davranışının ancak ve ancak önbellek renklendirme tekniği eklendiğinde elde edilebileceğidir. Deneysel süreçte, cyclictest ile gecikme (jitter) ve UnixBench ile sistem verimi ölçülürken, stress-ng aracıyla çeşitli yoğun yük senaryoları oluşturulmuştur. Ayrıca donanım sayaçları (Performance Monitoring Unit - PMU) üzerinden bellek veri yolu etkinliği anlık olarak izlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, yalnızca Jailhouse tabanlı mekânsal izolasyonun 100 μs sınırını aşan gecikme süreçleri oranını %19 seviyesine düşürse de tam determinizm için yetersiz kaldığını göstermiştir. Önerilen güçlendirilmiş izolasyon mimarisi ise aynı yoğun yük koşullarında 100 μs sınırını aşan gecikme süreçleri oranını %11 seviyesine düşürerek kararlılığı artırmıştır. Donanım analizleri ise yöntemin gerçek zamanlı hücre üzerindeki veri yolu baskısını önemli ölçüde azalttığını doğrulamıştır. Bu çalışma, özellikle düşük maliyetli platformlarda karma kritik sistemlerin güvenli ve yüksek performansla çalıştırılması adına önemli bir referans teşkil etmektedir.
Özet (Çeviri)
Increasing demands for performance and functionality on embedded platforms necessitate the simultaneous execution of workloads with different priority levels on the same hardware. In this context, resource isolation is a critical requirement for the balanced and secure execution of real-time tasks alongside tasks without timing guarantees. In this study, a mixed-criticality architecture was designed using the open-source Jailhouse hypervisor, which provides static partitioning at the hardware level, and a cache coloring method was integrated into the system to minimize inter-task interference caused by shared cache resources. Within the scope of this method, kernel-level coloring support was enabled, and discrete color ranges derived from the set-indexing bits of the Last-Level Cache (LLC) were statically allocated to the root and guest cells. On the real-time side, stack and measurement buffers were locked exclusively to their relevant colors, and threads were pinned to specific cores, thereby preventing cross-cache pollution and memory bus contention. The core argument of the study is that in“noisy neighbor”scenarios, mere separation of cores and memory (spatial isolation) is insufficient to guarantee real-time determinism, and predictable latency behavior can only be achieved when the cache coloring technique is added. During the experimental process, latency (jitter) was measured using cyclictest and system throughput with UnixBench, while various intensive load scenarios were generated using the stress-ng tool. Additionally, memory bus activity was monitored in real-time via hardware counters (PMU). The obtained results showed that while Jailhouse-based spatial isolation alone reduced the rate of latency cycles exceeding the 100 μs threshold to the 19% level under intensive memory loads, it remained insufficient for full determinism. The proposed reinforced isolation architecture, however, increased stability by reducing the rate of latency cycles exceeding the 100 μs threshold to the 11% level under the same intensive load conditions. Hardware analyses confirmed that the method significantly reduced the bus pressure on the real-time cell. This work constitutes an important reference for the secure and high-performance operation of mixed-criticality systems, especially on low-cost platforms.
Benzer Tezler
- Türk infaz kurumları ve tutukevlerinde hükümlü ve tutuklular hakkında yapılan disiplin koğuşturması
Başlık çevirisi yok
SEDAT SAMİ HAŞILOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
HukukDokuz Eylül ÜniversitesiKamu Hukuku Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURMUŞ TEZCAN
- “İyileştirme”kavramı ışığında kimlik mücadelesinin sürdüğü alan olarak hapishaneler
Prisons: The area where the identity struggle continues on in the light of the term“rehabilitation”
MUSTAFA EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kamu Yönetimiİstanbul Bilgi ÜniversitesiSosyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERDA KESKİN
- Hükümlü ve tutukluların cezaevi psiko-sosyal servisine bakışı: Eski hükümlü ve tutuklular üzerine bir anket çalışması
The view of the prisoners and detainees to the prison pyscho-social servise: A survey work
ZEYNEP ŞÜHEDA GÜLERCE
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Sosyal HizmetYalova ÜniversitesiSosyal Hizmetler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ YASİN KALABAK
- William Faulkner'ın Sanctuary adlı romanının kaynak ve erek dizgedeki çeviri serüveni: Diliçi çeviri, öz-çeviri, yeniden çeviri ve dolaylı çeviri kavramları ışığında bir inceleme
The translational adventure of William Faulkner's Sanctuary in source and target systems: An analysis in the light of intralingual translation, self-translation, retranslation and indirect translation
GÜLSÜM CANLI
Doktora
Türkçe
2019
Mütercim-TercümanlıkYıldız Teknik ÜniversitesiBatı Dilleri ve Edebiyatları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE BANU KARADAĞ
- Türk ceza hukukunda kısa süreli hapis cezalarına alternatif yaptırımlar
Alternative sanctions to prison in Turkish criminal law
HÜSEYİN İNCE