На главную | Содержание | Назад | Вперёд
Наши друзья

 

 

Задача включения приоритетного обслуживания в механизм контроля списков

Практическая реализация
Очевидно, что затраты на контроль необходимо минимизировать. Это
позволит более эффективно использовать вычислительный ресурс для
решения прикладных задач. На простом примере проиллюстрируем за­дачу включения в схему контроля приоритетного обслуживания.
Выше было показано, что ввиду различия физического смысла контроли­руемых событий, требования к обслуживанию в реальном масштабе време­ни для них могут сильно различаться (в разы). Это определяется как соб­ственно процедурой контроля объектов, имеющих различный физический смысл, так и различным физическим смыслом вырабатываемых реакций.
Рассмотрим следующий вариант, когда одно из времен несанкциониро­ванного изменения списка (верхний предел времени для проведения про­верки по данному списку) намного меньше остальных.
Введем следующее обозначение: — задаваемое требованием к обслу­живанию в реальном времени офаничение на время (продолжительность) контроля события (с учетом возможной реакции системы защиты).
Таким образом, исходным условием является то, что время = /к, т.е. верхний предел времени для проведения проверки первого списка в к раз меньше, чем у остальных.
Длительность всех проверок для простоты примем равной (У ).
Очевидно, что при реализации системы реального времени все заявки на обслуживание должны обрабатываться за фиксированное время Т .. Тогда
для случая с бесприоритетным обслуживанием (циклическое обслужива­ние запросов на проведение контроля всеми механизмами) получим вре­менные затраты на проведение всех проверок:
Пусть контроль по первому списку, характеризуемому более жесткими ограничениями на параметр Т осуществляется в k раз чаще. Введем приоритет обслуживания для контроля первого списка. В результате по­лучим временные затраты на проведение всех проверок:
Очередности обслуживания в режиме и с приоритет-
ным режимом для контроля первого списка представлены 6 и 7.
/1 контр; 1*1 контр i
На рис 18.8 по оси к откладывался коэффициент к, по оси Д — получа­емый выигрыш от использования приоритетного обслуживания по срав­нению с бесприоритетным обслуживанием. По оси Д единицей измере­ния является X Тконтр,-.
Из приведенного графика видно, что зависимость получаемого выигры­ша (в единицах X7-™Л)является линейной (прямая с коэффициентом наклона к — 1).
9 по оси (k) (i) откладываются коэффициенты к и /. Коэффи­циент i для различных кривых принимает значения к, Зк и 1/2к. По оси ординат отложены значения коэффициента получаемого выигрыша Д от использования приоритетного обслуживания по сравнению с бесприори­тетным (получаемый выигрыш равен Д • ТК  ). Полученная зависимость
является нелинейной.
Оценим полученный выигрыш в процентном отношении при заданных параметрах.
Пусть:
* отношение временных ограничений для первого списка и всех ос­тальных к = TTJ Тр1 = 10;
» количество проверяемых списков   = 10;
* время контроля каждого списка       =        ,. = 10 [с].
При данных условиях получаемый выигрыш будет оцениваться:
= [с],
, 2 /=2,Ю
[с],
Ы /=1,10
Г0Л = кТко,,т + S Щш = 10 -10 + 5)10 = 100 + 90 = 190 [с].
6.2 /=2,10
Т.е. в данном случае выигрыш от реализации в системе приоритетного
обслуживания составит:
• 100% = 810/1000 • 100 = 81%.
Из графика зависимости полученного выигрыша А (единицей измерения является Т ) видно, что с увеличением коэффициента / величина вы­игрыша растет быстрее. Т.е. наибольший выигрыш получается при большом количестве контролируемых списков. От коэффициента к (отноше­ние временных ограничений для разных проверок) он зависит в мень­шей степени.
С учетом сказанного может быть сделан важный вывод о том, что кон­троль списков санкционированных событий в реальном времени целе­сообразно осуществлять по приоритетным расписаниям. При этом мо­жет быть достигнуто значительное снижение затрат производительности вычислительного ресурса защищаемого объекта.
Геометрическая интерпретация задачи синтеза приоритетных расписаний
Геометрический подход в общем виде
Как было показано выше, в схему контроля списков санкционирован­ных событий целесообразно включать приоритеты обслуживания. При этом особенность построения системы состоит в том, что обслуживание запросов на контроль должно осуществляться в реальном масштабе вре­мени, причем как приоритетных, так и бесприоритетных, т.е. запросы дол­жны обслуживаться по расписанию. Другими словами, в рассматривае­мых приложениях приоритет заявки на обслуживание вводится не с целью предоставления преимущественного права одной заявки перед другой быть
обслуженной, а с целью быть обслуженной за меньшее гарантированное
время, определяемое с учетом исходных ограничений на систему конт­роля в реальном времени.
Задача синтеза расписания реального времени для метода уровневого контроля (для тех списков, где такое расписание возможно) заключается в составлении такого расписания, в котором промежутки времени между
проверками будут наиболее велики, для того, чтобы высвободить макси­мум процессорного времени для выполнения прикладных программ. Другими словами, цель составления такого расписания — минимальное снижение системной производительности механизмами обеспечения бе­зопасности. При этом, естественно, должно гарантироваться соблюдение правил защиты от несанкционированного воздействия.
Рассмотрим геометрическую интерпретацию задачи синтеза расписаний реального времени (в трехмерном пространстве) [22]. Пусть по осям и-мерной системы координат откладываются ограничения Т я (верхний предел времени для проведения проверки соответствующего списка, ко­торый не должен нарушаться по требованиям функционирования систе­мы в реальном времени). Время, необходимое для проведения контроля соответствующего списка, задается вектором Т а. Направление этого вектора указывает, какой список контролируется)."Вектор Т.......соответ­ствует оси времени для прикладных задач (10).
Отложение вектора по соответствующей оси означает предоставление дан­ному запросу кванта времени на обслуживание (соответственно Тк „ или Т ). Очевидно, при отложении вектора Т „должна быть перенесена система координат.
Поясним сказанное. Допустим, мы отложили вектор Это означает, что
проведен контроль по первому списку. При этом (после контроля) ограни­чения по первому списку будут иметь исходный вид Т ,. Текущее же зна­чение ограничения по второму списку        уменьшится и станет равным
2 ~ 'Г   „,,, т.е. начало координат должно быть перемещено по оси навеличину вектора 7;    ,. Значения  Г   и Г, задают на осях ограниче­ния, которые не должны пересекаться откладываемыми векторами, образуя
запрещенную область решения, пересечение которой означает невыполне­ния ограничений по обслуживанию в реальном времени.
Таким образом, задача синтеза расписаний состоит в выборе такой пос­ледовательности откладываемых векторов в рассматриваемой системе кординат (составление такого цикла — цикла расписания), при которой все события контролируются без пересечения запрещенной области ре­шений. Соответственно, те кванты времени (отложенные векторы Тквшт), которые могут быть размещены в промежутках между контролем, предо­ставляются для решения прикладной задачи.
Геометрическая интерпретация задачи синтеза расписания в ортонормированном базисе
Введем параметр «скорость продвижения к заданным ограничениям», для чего пронормируем исходную систему. Иллюстрация для двухмерного пространства приведена  Контроль корректности функционирования механизмов защиты
Задача выбора направления движения (проведения одной из проверок) интерпретируется следующим образом. Из начала системы координат к точке пересечения ограничений (в ортонормированном базисе задается значением Т ,/ Тогр ( = 1) проводится идеальный вектор направления дви­жения (а). Составление расписания в этом случае соответствует отклады­ванию по одной из осей скорости продвижения к ограничению. Выбор оси производится по критерию максимальной проекции на идеальный вектор. Т.е. движение происходит в направлении, максимально соответствующем идеальному вектору, который определяет направление, задающее макси­мальное расстояние до запрещенной области ограничений.
После проведения проверки, что соответствует откладыванию соответ­ствующего вектора, система координат сдвигается на величину отложен­ного вектора по всем осям, кроме выбранной (на интервал, равный отложенной скорости). Данное действие соответствует уменьшению вре­менных ограничений для проведения остальных проверок.
Последовательность откладываемых векторов образует цикл расписания.
Требования к циклу таковы, что должен осуществиться контроль по всем
событиям (по крайней мере, один вектор должен быть отложен по каж­дой оси). При этом векторы не должны пересечь запрещенную область
ограничений. Таким образом определяется как расписание, так и требо­вания к производительности вычислительного ресурса, позволяющего осу­ществлять рассматриваемую процедуру контроля в реальном времени. Рас­писание является в этой ситуации приоритетным, если в цикле расписания ветор по одному из направлений ограничений откладывается чаще, чем по другим направлениям.
Если цикл расписания не может быть реализован без пересечения зап­рещенной области, необходимо уменьшить параметры Т „. Это соот­ветствует увеличению мощности вычислительного ресурса.
Методика синтеза расписания
Рассмотрим в укрупненном виде методику синтеза расписания, которая состоит в выполнении последовательности шагов.
Прежде всего, исходя из требований к реализуемой системе, задаются значения следующих параметров: /   .; 7     ; 7'
Затем проверяется условие возможности составления расписания реального времени (возможности обслуживания в реальном времени) для контроля списков:
Если данное условие не выполняется, то необходимо изменить началь­ные ограничения за счет увеличения производитель­ности системы (уменыпая 'тем самым Т    ) или за счет уменьшения
количества проверок (числа контролируемых списков).
После проверки выполнимости условия реализуется пошаговая процедура синтеза расписания, где на каждом шаге выполняются следующие действия:
1. Выбирается откладываемый вектор (контролируемый список).
2. Откладывается выбранный вектор (переносится система координат).
3. Проверяется выполнение условия реального времени отложен­ный вектор не должен пересечь запрещнную область решения. Если пересекает, то решить задачу для заданных условий невозможно -требуется либо увеличить производительность системы (уменьшая тем самым /      ) либо уменьшить количество проверок.
4. Проверяется, установился ли цикл расписания, т.е. обнаружена ли повторяющаяся последовательность контроля списков. Если не об­наружена — переход к следующему шагу. Если обнаружена — син­тез расписания завершен.

 

На главную | Содержание | Назад | Вперёд
 
Яндекс.Метрика