A study of the impact of real-time constraints in Java/OSGi applications

Abstract

Restrições de tempo-real e adaptação de software em tempo de execução são duas necessidades frequentes nos sistemas modernos. De um lado, as características mais importante dos sistemas de tempo-real são a sua preditibilidade e o seu tempo de execução determinista. De outro lado, aplicações adaptáveis em tempo de execução tem como principal característica a capacidade de serem modificáveis e atualizáveis em tempo de execução, o que as torna flexíveis e robustas. No contexto da plataforma Java, muitas soluções lidando separadamente com estes dois aspectos foram desenvolvidas. Entre as soluções de tempo-real, a mais popular é a Especificação de Tempo-Real para Java (RTSJ) e suas implementações, que oferecem uma API completa para o desenvolvimento de aplicações de tempo-real em Java. Da mesma forma, a plataforma de serviços OSGi é uma das soluções mais populares para o desenvolvimento e implementação de software dinamicamente adaptável. Um dos motivos para sua popularidade é o fato de que ela combina conceitos de ambas abordagens orientada a serviços e baseada em componentes. A plataforma de serviços OSGi tornou-se o padrão de facto para o desenvolvimento de sistemas flexíveis e modulares, e muitas aplicações tem sido migradas e desenvolvidas utilizando o seu modelo de componentes. Entretando, com a popularização das soluções de tempo-real, algumas destas aplicações podem apresentar restrições temporais que não poderão ser respeitadas devido ao comportamento dinâmico da plataforma e ao fato de que a arquitetura das aplicações abrigadas na plataforma OSGi podem mudar ao longo de sua execução. O objetivo deste trabalho é de avaliar este problema e sugerir soluções para o mesmo.

Real-time requirements and software runtime adaptation are two needs of today's software. On the one hand, the most important characteristics in real-time applications are their predictable behavior and deterministic execution time. On the other hand, runtime (also called dynamic) adaptive software have as main characteristic the capability of being modified and updated at execution time, what makes it more flexible and robust. In the context of Java platform, many solutions for dealing with both aspects separately have been developed. Among the real-time solutions, the most popular is the Real-Time Specification for Java (RTSJ) and its implementations, which offers a complete API for the development of real-time applications in Java. Likewise, the OSGi Service Platform is one of the most popular solutions for developing and deploying dynamic adaptive software. One of the reasons of its popularity is the fact that it combines both service-oriented computing and component-based design concepts in a simple service-oriented component model. The OSGi Service Platform has become the de facto platform for developing flexible and modular software, and many Java applications are being migrated and developed by means of its component model. However, due to the popularization of real-time solutions, some of these applications may have timing constraints which cannot be respected because of the platform dynamic behavior and the fact that service-oriented component-based applications architectures may change at execution time. The goal of this project is to suggest and evaluate solutions for this issue.