ДВОРІВНЕВА СТРАТЕГІЯ ПІДВИЩЕННЯ ВІДМОВОСТІЙКОСТІ ОПЕРАЦІЙНИХ СИСТЕМ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ З ВИКОРИСТАННЯМ ЙМОВІРНІСНОГО АНАЛІЗУ

Анотація

У роботі запропоновано дворівневу модель забезпечення відмовостійкості операційних систем реального часу, що поєднує апаратний сторожовий таймер із програмним модулем, який реалізує ймовірнісний моніторинг та проактивне відновлення компонентів. На відміну від класичних підходів, що здебільшого реагують лише після виникнення критичних збоїв, розроблений механізм орієнтований на раннє виявлення ознак деградації роботи системи. Оцінювання ризику збоїв виконується на основі ймовірнісних розрахунків, які враховують час реакції завдань, ступінь заповнення черг повідомлень, стабільність сигналів живості та інші показники. У разі виявлення потенційно небезпечних відхилень система ініціює локальний перезапуск окремих завдань або драйверів ще до того, як стан наблизиться до критичного. Це дозволяє своєчасно стабілізувати роботу, запобігати накопиченню помилок, зменшувати навантаження на мікроконтролер і суттєво скорочувати кількість повних перезавантажень.

Інтеграція розробленої моделі з популярними операційними системами реального часу, зокрема FreeRTOS, спрощує її впровадження у вже наявні вбудовані рішення та забезпечує високу сумісність із апаратними платформами різних виробників. Запропонована стратегія особливо ефективна для систем із обмеженими обчислювальними ресурсами, таких як автономні робототехнічні комплекси, промислові контролери, безпілотні літальні апарати та пристрої Інтернету речей. Експериментальні дослідження показали, що застосування дворівневої моделі дозволяє зменшити середній час простою системи, знизити кількість глобальних перезапусків у кілька разів та підвищити загальну надійність роботи без значного збільшення використання процесорного часу й пам’яті. Отримані результати підтверджують доцільність використання підходу як гнучкого та ефективного засобу підвищення відмовостійкості сучасних кіберфізичних систем.