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Sreekanth, Jonnavithula (Acton, MA, EUA)
Dhillon, Robbie (Lincoln, RI, EUA)
A presente invenção refere-se a um método e aparelho para monitorar a ocorrência de eventos gerados por software de computador em um sistema e, em particular, se relaciona com o fornecimento de tempo preciso e relatórios de quando ocorrem tais eventos.
O objetivo da instrumentação de software é registrar alguns dados associados a um evento particular, juntamente com um carimbo de horário que reflete o tempo em que o evento ocorreu. A técnica existente para conseguir isso é para a aplicação em questão gerar os dados de instrumentação, fazer uma chamada ao sistema operacional para buscar a hora atual e depois gravar os dados de instrumentação e a marcação de hora em alguma forma de armazenamento persistente. Essa técnica tem dois problemas específicos.
Em primeiro lugar, a tecnologia utilizada nos sistemas informáticos modernos para manter um relógio do horário do dia e os meios de acesso a essa informação com precisão, não acompanhou a crescente velocidade do clock da CPU e as taxas nas quais ocorrem eventos em tempo real. Por exemplo, em aplicativos de negociação financeira, eventos em tempo real podem ocorrer a uma taxa de mais de 1.000.000 por segundo, que é um evento a cada 1 microssegundo. Os relógios padrão do sistema de computador são tipicamente precisos na faixa de milissegundos e, portanto, não podem ser usados para carimbar as taxas de eventos elevadas com discriminação suficiente entre eventos adjacentes.
O presente invento procura fornecer suporte aprimorado de hardware para resolução de tempo e precisão na faixa de 10 a 100 nanosegundos.
Em segundo lugar, o uso de relógios de sistema informático padrão para instrumentação de software e o tratamento do armazenamento dessa informação constituem uma sobrecarga de desempenho que diminui o objetivo principal de qualquer aplicação. Ao lidar com instrumentação de baixa taxa, isso não é um problema. No entanto, ao lidar com taxas de eventos extremamente elevadas, a carga de trabalho da instrumentação se torna uma sobrecarga de desempenho significativa para a aplicação.
A presente invenção procura fornecer descarregamento de desempenho aprimorado por hardware, removendo do aplicativo a necessidade de solicitar carimbos de data e hora do sistema operacional e a sobrecarga de desempenho de gravar os dados de instrumentação mais o registro de data e hora em alguma forma de armazenamento persistente. A presente invenção procura ainda permitir que a sobrecarga de desempenho de instrumentação de software de uma aplicação seja significativamente reduzida.
A criação de perfil de código é uma atividade de otimização de código-fonte da fase de desenvolvimento. Ele envolve compilar o código-fonte de um aplicativo usando um recurso especial do compilador para inserir automaticamente o código de instrumentação em todo o aplicativo. No tempo de execução, uma compilação de aplicativo de tal maneira, além de sua finalidade principal, também gerará e agrupará informações de diagnóstico sobre a proporção do tempo de execução gasto em várias partes do código. Isso é denominado perfil de execução.
Há um problema notável com o perfil de código. Um aplicativo instrumentado dessa maneira corre em uma pequena fração da velocidade de execução de um aplicativo normalmente compilado. Como conseqüência, se a finalidade do aplicativo for interagir com um ambiente externo de eventos que ocorrem rapidamente (um ambiente em tempo real), ele não conseguirá acompanhar os eventos e, na verdade, não funcionará corretamente. Por conseguinte, qualquer informação recolhida no desempenho da aplicação não será útil.
A presente invenção procura tornar possível a construção de um sistema de criação de perfil de código que, através de uma redução significativa na penalidade de desempenho da instrumentação, alcance níveis de desempenho muito mais altos ao gerar dados de perfil de execução equivalentes.
De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção consiste num sistema informático, operável para monitorizar o relatório, armazenar e fornecer comunicação da ocorrência de eventos, no sistema, compreendendo o sistema: um ou mais processadores, sendo cada processador operável para executar um Aplicação, cada aplicação compreendendo um ou mais segmentos; cada aplicação compreendendo pelo menos uma interface de programa de aplicação (API); onde cada API inclui; significa operável para ser informado de um evento em um tópico da aplicação;
e meios imediatamente efetivos, operáveis em resposta à API sendo informada do evento, para transferir e armazenar dados, relevantes para o aplicativo, em meios de carimbo de horário; os meios de marcação de horário podem ser operados, em resposta ao armazenamento dos dados, relevantes para a aplicação, para preparar uma mensagem de instrumentação na forma de um carimbo de data / hora gravado no momento do armazenamento, a identidade da origem dos dados a que o O carimbo de data / hora aplica-se, e os dados, relevantes para a aplicação específica.
De acordo com um segundo aspecto, o presente invento consiste num método para monitorizar, comunicar, armazenar e proporcionar comunicação de ocorrência de eventos num processador operacional, compreendendo o método as etapas de: executar uma aplicação respectiva em cada um de um ou mais processadores , cada aplicação compreendendo pelo menos um segmento; executando pelo menos uma interface de programa de aplicativo (API) em cada processador, sendo a API acionável para receber a notificação de um evento monitorado no aplicativo; o método incluindo as etapas adicionais de: em cada API, recebendo a ocorrência de notificação de um evento no aplicativo; e na ocorrência de um evento monitorado, imediatamente transferindo para e armazenando no tempo meios de estampagem, dados relevantes para a aplicação; na marcação do tempo significa, em resposta ao armazenamento dos dados, relevante para a aplicação, preparar uma mensagem de instrumentação na forma de um carimbo de data / hora registrado no momento do armazenamento, a origem dos dados aos quais o registro de hora se aplica, e os dados, relevantes para a aplicação específica.
A invenção também prevê que a identidade da origem dos dados aos quais o caderno de horários se aplica pode ser uma identidade implícita.
A invenção também proporciona que os meios de estampagem de tempo possam ser operados para transmitir a mensagem de instrumentação a um monitor remoto para posterior análise.
A invenção também fornece que o sistema pode ser operável para executar uma pluralidade de aplicações ou threads; que os meios de marcação de horário podem compreender meios de relógio; que os meios de estampagem de tempo podem compreender uma memória de campainha; e que a memia da campainha pode ser operel para armazenar os dados relevantes para a aplicao particular ou enfiar uma parte respectiva da memia da campainha para a respectiva da pluralidade de aplicaes ou filamentos.
A invenção também proporciona que os meios de relógio podem compreender meios de sincronização, operáveis para sincronizar os meios de relógio para concordar com um relógio de referência.
A invenção também fornece que o relógio de referência pode ser pelo menos um de: um relógio de funcionamento livre de alta precisão; uma fonte de relógio de referência representando com precisão a hora do mundo real; e uma fonte de relógio de referência derivada de um relógio atômico.
A invenção também prevê que os meios de carimbo de horário podem ser fornecidos em uma placa PCI.
A invenção também proporciona que os meios imediatamente eficazes, operáveis em resposta à API sendo informada do evento para transferir e armazenar dados, relevantes para a aplicação, nos meios de estampagem de tempo, podem incluir meios de derivação de núcleo.
A invenção também prevê que o relógio de referência pode ser derivado de sinais de satélite GPS.
A invenção é explicada adicionalmente, a título de exemplo, pela descrição que se segue, para ser lida em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:
FIG. 1 é um diagrama de blocos que mostra um sistema adequado para uso com a invenção.
FIG. 2 é um diagrama de blocos que mostra a metade inferior da FIG. 1 em mais detalhes.
FIG. 3 é um diagrama esquemático que ilustra os conteúdos de um processador 12, de outro modo mostrado na FIG. 1 e na FIG. 2.
FIG. 4 é um fluxograma que ilustra, na coluna da esquerda, a atividade de um processo ou segmento e, na coluna da direita, a atividade de um módulo de carimbo de horário.
A atenção é primeiramente desenhada para a FIG. 1, um diagrama de blocos que mostra um sistema adequado para uso dentro da invenção.
FIG. 1 ilustra um sistema de computador 10 em que um sistema operacional (não ilustrado separadamente) executa cada um de uma pluralidade de processos independentes 12 cada um programado para executar uma parte de uma tarefa coletiva. Cada processo pode, por sua vez, compreender um ou mais segmentos simultâneos separados de execução. As tarefas independentes, neste exemplo, podem envolver qualquer aspecto da negociação, variando, por exemplo, de acessar dados, processar dados, acessar pedidos, escolher pontos de negociação de acordo com critérios, para executar transações. Em outros exemplos, a tarefa coletiva pode envolver qualquer aspecto da interação do mundo real, onde ações e eventos são necessários. Cada processo 12 executa uma aplicação, sendo uma parte única da operação global realizada pelo sistema 10. As atividades de cada um dos processos 12, quando somadas, constituem a atividade global do sistema 10.
Cada processo 12 compreende uma aplicação de programa 14 respectiva e uma respectiva Application Program Interface (API) 16. Uma interface de programa de aplicação (API) é uma interface implementada por um componente de software que permite interagir com outros componentes de software. A aplicação 14 realiza o negócio do processo 12, que notifica a API 16 quando ocorre um evento monitorado dentro da respetiva aplicação 14.
A API 16 passa automaticamente os respectivos dados relevantes para uma parte alocada de uma memória de campainha 21 (fornecida em um módulo de hardware 20), para ser armazenada junto com a identificação do processo (ou thread) 12 fornecendo o acionador de reconhecimento de evento e o tempo recebido a partir de um relógio no módulo de hardware 20, que o evento foi reconhecido e armazenado. A informação, armazenada no módulo de hardware 20, pode então, em um momento adequado, ser transmitida para fora do sistema 10 para posterior armazenamento, análise e avaliação em um monitor remoto 22. O módulo de hardware 20 atua, em parte, como um meio de carimbo de horário.
O módulo de hardware 20 funciona com um sistema operacional 18 para o sistema geral 10, o sistema operacional 18 que fornece um driver 19 para o hardware e o processo da invenção. Cada uma das APIs 16 nos processos 12 tem a capacidade (aqui representada como uma única linha tracejada 23) imediatamente para comunicar dados relevantes da respectiva aplicação 14 para o módulo de hardware 20 quando a API é notificada de que um evento monitorado ocorre.
Os dados relevantes para a respectiva aplicação 14 são escritos, no instante em que a API 16 é notificada do respectivo evento, diretamente pela API 16, para uma área de memória denominada memória da campainha 21. A opera�o de escrita �conduzida de tal modo que os dados s� escritos pela API 16 da aplica�o 14 directamente na mem�ia da campainha f�ica 21 no m�ulo de hardware 20 sem envolver o uso de servi�s do sistema operativo e sem requerer qualquer comuta�o de contexto de operação do modo usuário para a operação do modo kernel. Esta técnica é denominada "bypass do kernel". Existem vários bancos de memória de campainha 21 para permitir múltiplos processos e threads de execução dentro das aplicações 14 para fazer uso do módulo de hardware 20 simultaneamente sem exigir a sobrecarga de desempenho da sincronização de thread.
A atenção é em seguida desenhada para a FIG. 2, um diagrama de blocos mostrando a metade inferior da FIG. 1 em mais detalhes.
Como ficará claro quando a FIG. 3 é descrito a seguir, a API 16 é notificada da ocorrência de um evento monitorado na aplicação 14 e, automaticamente, no instante do reconhecimento, transfere dados relevantes no momento da ocorrência do evento como entrada de dados escritos para os respectivos alocados porção da memória de campainha 21 correspondente ao processo respectivo (ou segmento) 12. Ao mesmo tempo, um meio de relógio 24 é desencadeado pela respectiva API 16 que armazena os dados relevantes para fornecer e armazenar uma medida do tempo em que o armazenamento de dados ocorreu na mesma parte respectiva da memória de campainha 21 e uma identificação do particular processo (ou rosca) 12 fornecendo dados, sendo a indicação do processo também armazenada na mesma parte respectiva da memória da campainha 21. Assim, quase imediatamente após a detecção pela API 16, de um evento monitorado para um processo específico (ou thread) 12, os dados relevantes, o tempo de ocorrência do armazenamento e a identidade do processo (ou thread) 12 são armazenados em ordem no parte da memória da campainha 21 relativa a esse processo particular 12. Como cada processo 12 experimenta um evento monitorado, seu registro é estabelecido no módulo de hardware 20.
O módulo de hardware 20 é executado por um coprocessador rápido que, nesta modalidade, é incorporado como um Field Programmable Gate Array (FPGA) 26 atuando em velocidades lógicas digitais rápidas. O tempo de armazenamento é imediatamente carimbado para cada evento. O módulo de hardware 20 pode assim transmitir dados e detalhes num momento posterior, mais conveniente, e independentemente de qualquer operação do processador principal 10, para evitar o uso parasitário de ciclos de relógio do processador, que, noutros sistemas, poderiam ter sido perdidos da execução do aplicação.
Os dados e os detalhes são alimentados através do FPGA 26 para os meios de processamento de lotes 28 onde eles são ordenados para envio e, em seguida, colocam um montador de protocolo 30 no protocolo de transferência de dados, como uma série de Protocolo de Datagrama de Usuário (UDP) ou Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) pacotes a serem enviados através de uma rede para o monitor 22 fora do sistema 10.
O meio de relógio 24 é um relógio extremamente preciso, cuja precisão é ainda melhorada por ter acesso de sincronização a uma fonte de relógio precisa, transportado usando uma das várias técnicas possíveis. Uma primeira fonte de relógio precisa 32 pode ser fornecida usando uma técnica de sinalização de relógio analógico tal como Pulse Per Second (PPS). Uma segunda fonte de relógio precisa 34 pode ser fornecida usando uma técnica de sinalização de relógio digital, como o Precision Time Protocol (PTP). As fontes de relógio precisas assim proporcionadas podem por sua vez ser derivadas de uma unidade de relógio principal GPS, que inclui um sinal de tempo de satélite preciso transposto para a posição de um receptor de GPS por cálculo para dar um sinal de tempo preciso ao receptor de GPS. Ao arranjar que um receptor de GPS pode fornecer sinais de correção de tempo para os meios de relógio, a manutenção precisa do tempo e o rastreamento podem ser assegurados pelos meios de relógio 24.
Nem sempre é necessário que os meios de relógio 24 mantenham o tempo correto absoluto para medições. Se o relógio significa 24 exibir um deslocamento de tempo, é suficiente que o deslocamento do tempo seja o mesmo para cada instância de marcação de tempo, caso em que não serão registradas diferenças conseqüentes, uma vez que todos os meios de relógio 24 deslocamentos são os mesmos. Isto é particularmente útil para a execução com referência a um relógio de oscilador de cristal com compensação de temperatura de funcionamento livre, em que são possíveis erros consideráveis de tempo absoluto.
Apesar dos possíveis erros de compensação de tempo, o relógio significa na presente invenção pode atingir uma precisão de tempo melhor absoluto de + -10,0 nanossegundos. Esta precisão de tempo contrasta com a precisão exibida por esquemas anteriores, onde as precisões tão pobres quanto mais ou menos 1,0 milissegundos podem ser experimentadas.
A atenção é seguida pela figura. 3, um diagrama esquemático que ilustra os conteúdos de um processo 12, de outro modo mostrado na FIG. 1 e na FIG. 2.
Conforme descrito com referência a. FIG. 1, cada processo 12 incorpora a execução de uma aplicação 14. O sistema geral 10 executa uma tarefa definida pelo usuário e cada processo 12 executa uma parte dessa tarefa definida pelo usuário. O usuário possui o código que é o aplicativo 14 escrito especificamente para executar a tarefa necessária. Além disso, o usuário terá um código adicional inserido no aplicativo 14 cuja finalidade é detectar eventos monitorados e notificar a API 16.
Ao escrever e compilar o aplicativo 14 usando, por exemplo, o perfil de execução, conforme descrito acima, uma ou mais áreas do código que representam dados relevantes 36 podem ser selecionadas. Os dados relevantes 36 são criados e coletados. Quando a API 16 é notificada da ocorrência de um evento monitorado, os dados relevantes 36 são enviados, como parte da ação de notificação, à memória de campainha 21 no módulo de hardware 20. Como exemplo, dados relevantes podem incluir, mas não estão limitados a: valores de dados; número de vezes que um recurso foi acessado; identificação de dados associados ao evento; e uma série de outras informações que podem ser úteis quando mais tarde analisar o evento. À medida que a API 16 executa a transferência de dados, os dados relevantes 36 são armazenados com a perda mínima de ciclos de clock do processador e também são marcados com precisão.
As chamadas para a API 16, que é mostrada como uma seção separada designada e operativa, podem ser intercaladas em linha com as outras linhas do código do aplicativo 14. A API 16 é representada como um bloco separado 16 simplesmente com base em seu propósito separado da execução do aplicativo 14 e as ações relacionadas à execução não relacionadas ao aplicativo, ele executa separadamente.
O módulo de hardware 20 é de preferência fornecido, neste exemplo, como um cartão de barramento local PCI. O módulo de hardware 20 é descrito aqui como uma placa PCI. Deve ser entendido que a invenção também compreende o módulo de hardware 20 que está sendo realizado como qualquer tipo de sub-sistema ou módulo de hardware de computador, que pode ser realizado em outras formas usando técnicas de interface ou incorporação de hardware conhecidas de um indivíduo especializado na arte.
A atenção é em seguida desenhada para a FIG. 4, um fluxograma que ilustra, na coluna da esquerda, a atividade exemplar de um processo 12 e, na coluna da direita, a atividade correspondente do módulo de hardware 20. Essa explicação mostra, como um exemplo simples, uma das muitas maneiras pelas quais esse aspecto do sistema pode operar.
De um começo 42 uma primeira operação 44 no processo monitora o progresso do aplicativo para ver se um evento monitorado ocorreu. Se um primeiro teste 46 detectar que um evento monitorado não ocorreu, o controle passa novamente para a primeira operação. Se o primeiro teste 46 detectar que o evento monitorado ocorreu, o controle passa para uma segunda operação 48 onde o processo notifica a API 16 da ocorrência do evento monitorado, passando os dados relevantes 36 para o módulo de hardware 20. Esse controle completo é então passado de volta para a primeira operação 44 para monitorar a próxima ocasião em que o evento monitorado ocorrerá.
A primeira coisa que o módulo de hardware 20 faz numa terceira operação 50 é aplicar e armazenar uma marca de tempo do relógio 24. Isso é feito primeiro para que possa haver menos demoras entre a ocorrência do evento e o tempo de ocorrência observado. Ao mesmo tempo, um identificador de processo (ou thread) 12 é gerado e armazenado com base no processo particular (ou segmento) em que o evento ocorreu. Assim, o módulo de hardware 20 primeiro registra o tempo do evento e a identidade do processo (ou thread) 12 envolvido.
Uma quarta operação 52 recebe e armazena os dados relevantes 36 que o processo (ou rosca) 12 transferiu para o módulo de hardware 20.
Mais tarde, quando o módulo de hardware 20 está pronto, uma quinta operação 54 é usada para transferir o material marcado para o tempo, também conhecido como dados de instrumentação, para o monitor remoto 22 para análise.
No exemplo dado, é preferível que o número de processos separados (ou threads) 12, não seja superior a sessenta e quatro. Assim, a memória de campainha 21 tem, neste exemplo, sessenta e quatro áreas alocadas, uma para cada um dos processos possíveis (ou threads) 12. É para ser percebido que a invenção também pode abranger menos ou mais que sessenta e quatro áreas de memória de campainha.
A invenção é mais claramente definida pelas seguintes reivindicações. Aqueles que são peritos na arte, estarão cientes das variações e modificações que podem ser aplicadas sem se afastarem da invenção reivindicada.
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No Supremo Tribunal de Justiça, Divisão de Chancelaria.
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Sreekanth, Jonnavithula (Acton, MA, EUA)
Dhillon, Robbie (Lincoln, RI, EUA)
A presente invenção refere-se a um método e aparelho para monitorar a ocorrência de eventos gerados por software de computador em um sistema e, em particular, se relaciona com o fornecimento de tempo preciso e relatórios de quando ocorrem tais eventos.
O objetivo da instrumentação de software é registrar alguns dados associados a um evento particular, juntamente com um carimbo de horário que reflete o tempo em que o evento ocorreu. A técnica existente para conseguir isso é para a aplicação em questão gerar os dados de instrumentação, fazer uma chamada ao sistema operacional para buscar a hora atual e depois gravar os dados de instrumentação e a marcação de hora em alguma forma de armazenamento persistente. Essa técnica tem dois problemas específicos.
Em primeiro lugar, a tecnologia utilizada nos sistemas informáticos modernos para manter um relógio do horário do dia e os meios de acesso a essa informação com precisão, não acompanhou a crescente velocidade do clock da CPU e as taxas nas quais ocorrem eventos em tempo real. Por exemplo, em aplicativos de negociação financeira, eventos em tempo real podem ocorrer a uma taxa de mais de 1.000.000 por segundo, que é um evento a cada 1 microssegundo. Os relógios padrão do sistema de computador são tipicamente precisos na faixa de milissegundos e, portanto, não podem ser usados para carimbar as taxas de eventos elevadas com discriminação suficiente entre eventos adjacentes.
O presente invento procura fornecer suporte aprimorado de hardware para resolução de tempo e precisão na faixa de 10 a 100 nanosegundos.
Em segundo lugar, o uso de relógios de sistema informático padrão para instrumentação de software e o tratamento do armazenamento dessa informação constituem uma sobrecarga de desempenho que diminui o objetivo principal de qualquer aplicação. Ao lidar com instrumentação de baixa taxa, isso não é um problema. No entanto, ao lidar com taxas de eventos extremamente elevadas, a carga de trabalho da instrumentação se torna uma sobrecarga de desempenho significativa para a aplicação.
A presente invenção procura fornecer descarregamento de desempenho aprimorado por hardware, removendo do aplicativo a necessidade de solicitar carimbos de data e hora do sistema operacional e a sobrecarga de desempenho de gravar os dados de instrumentação mais o registro de data e hora em alguma forma de armazenamento persistente. A presente invenção procura ainda permitir que a sobrecarga de desempenho de instrumentação de software de uma aplicação seja significativamente reduzida.
A criação de perfil de código é uma atividade de otimização de código-fonte da fase de desenvolvimento. Ele envolve compilar o código-fonte de um aplicativo usando um recurso especial do compilador para inserir automaticamente o código de instrumentação em todo o aplicativo. No tempo de execução, uma compilação de aplicativo de tal maneira, além de sua finalidade principal, também gerará e agrupará informações de diagnóstico sobre a proporção do tempo de execução gasto em várias partes do código. Isso é denominado perfil de execução.
Há um problema notável com o perfil de código. Um aplicativo instrumentado dessa maneira corre em uma pequena fração da velocidade de execução de um aplicativo normalmente compilado. Como conseqüência, se a finalidade do aplicativo for interagir com um ambiente externo de eventos que ocorrem rapidamente (um ambiente em tempo real), ele não conseguirá acompanhar os eventos e, na verdade, não funcionará corretamente. Por conseguinte, qualquer informação recolhida no desempenho da aplicação não será útil.
A presente invenção procura tornar possível a construção de um sistema de criação de perfil de código que, através de uma redução significativa na penalidade de desempenho da instrumentação, alcance níveis de desempenho muito mais altos ao gerar dados de perfil de execução equivalentes.
De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção consiste num sistema informático, operável para monitorizar o relatório, armazenar e fornecer comunicação da ocorrência de eventos, no sistema, compreendendo o sistema: um ou mais processadores, sendo cada processador operável para executar um Aplicação, cada aplicação compreendendo um ou mais segmentos; cada aplicação compreendendo pelo menos uma interface de programa de aplicação (API); onde cada API inclui; significa operável para ser informado de um evento em um tópico da aplicação;
e meios imediatamente efetivos, operáveis em resposta à API sendo informada do evento, para transferir e armazenar dados, relevantes para o aplicativo, em meios de carimbo de horário; os meios de marcação de horário podem ser operados, em resposta ao armazenamento dos dados, relevantes para a aplicação, para preparar uma mensagem de instrumentação na forma de um carimbo de data / hora gravado no momento do armazenamento, a identidade da origem dos dados a que o O carimbo de data / hora aplica-se, e os dados, relevantes para a aplicação específica.
De acordo com um segundo aspecto, o presente invento consiste num método para monitorizar, comunicar, armazenar e proporcionar comunicação de ocorrência de eventos num processador operacional, compreendendo o método as etapas de: executar uma aplicação respectiva em cada um de um ou mais processadores , cada aplicação compreendendo pelo menos um segmento; executando pelo menos uma interface de programa de aplicativo (API) em cada processador, sendo a API acionável para receber a notificação de um evento monitorado no aplicativo; o método incluindo as etapas adicionais de: em cada API, recebendo a ocorrência de notificação de um evento no aplicativo; e na ocorrência de um evento monitorado, imediatamente transferindo para e armazenando no tempo meios de estampagem, dados relevantes para a aplicação; na marcação do tempo significa, em resposta ao armazenamento dos dados, relevante para a aplicação, preparar uma mensagem de instrumentação na forma de um carimbo de data / hora registrado no momento do armazenamento, a origem dos dados aos quais o registro de hora se aplica, e os dados, relevantes para a aplicação específica.
A invenção também prevê que a identidade da origem dos dados aos quais o caderno de horários se aplica pode ser uma identidade implícita.
A invenção também proporciona que os meios de estampagem de tempo possam ser operados para transmitir a mensagem de instrumentação a um monitor remoto para posterior análise.
A invenção também fornece que o sistema pode ser operável para executar uma pluralidade de aplicações ou threads; que os meios de marcação de horário podem compreender meios de relógio; que os meios de estampagem de tempo podem compreender uma memória de campainha; e que a memia da campainha pode ser operel para armazenar os dados relevantes para a aplicao particular ou enfiar uma parte respectiva da memia da campainha para a respectiva da pluralidade de aplicaes ou filamentos.
A invenção também proporciona que os meios de relógio podem compreender meios de sincronização, operáveis para sincronizar os meios de relógio para concordar com um relógio de referência.
A invenção também fornece que o relógio de referência pode ser pelo menos um de: um relógio de funcionamento livre de alta precisão; uma fonte de relógio de referência representando com precisão a hora do mundo real; e uma fonte de relógio de referência derivada de um relógio atômico.
A invenção também prevê que os meios de carimbo de horário podem ser fornecidos em uma placa PCI.
A invenção também proporciona que os meios imediatamente eficazes, operáveis em resposta à API sendo informada do evento para transferir e armazenar dados, relevantes para a aplicação, nos meios de estampagem de tempo, podem incluir meios de derivação de núcleo.
A invenção também prevê que o relógio de referência pode ser derivado de sinais de satélite GPS.
A invenção é explicada adicionalmente, a título de exemplo, pela descrição que se segue, para ser lida em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:
FIG. 1 é um diagrama de blocos que mostra um sistema adequado para uso com a invenção.
FIG. 2 é um diagrama de blocos que mostra a metade inferior da FIG. 1 em mais detalhes.
FIG. 3 é um diagrama esquemático que ilustra os conteúdos de um processador 12, de outro modo mostrado na FIG. 1 e na FIG. 2.
FIG. 4 é um fluxograma que ilustra, na coluna da esquerda, a atividade de um processo ou segmento e, na coluna da direita, a atividade de um módulo de carimbo de horário.
A atenção é primeiramente desenhada para a FIG. 1, um diagrama de blocos que mostra um sistema adequado para uso dentro da invenção.
FIG. 1 ilustra um sistema de computador 10 em que um sistema operacional (não ilustrado separadamente) executa cada um de uma pluralidade de processos independentes 12 cada um programado para executar uma parte de uma tarefa coletiva. Cada processo pode, por sua vez, compreender um ou mais segmentos simultâneos separados de execução. As tarefas independentes, neste exemplo, podem envolver qualquer aspecto da negociação, variando, por exemplo, de acessar dados, processar dados, acessar pedidos, escolher pontos de negociação de acordo com critérios, para executar transações. Em outros exemplos, a tarefa coletiva pode envolver qualquer aspecto da interação do mundo real, onde ações e eventos são necessários. Cada processo 12 executa uma aplicação, sendo uma parte única da operação global realizada pelo sistema 10. As atividades de cada um dos processos 12, quando somadas, constituem a atividade global do sistema 10.
Cada processo 12 compreende uma aplicação de programa 14 respectiva e uma respectiva Application Program Interface (API) 16. Uma interface de programa de aplicação (API) é uma interface implementada por um componente de software que permite interagir com outros componentes de software. A aplicação 14 realiza o negócio do processo 12, que notifica a API 16 quando ocorre um evento monitorado dentro da respetiva aplicação 14.
A API 16 passa automaticamente os respectivos dados relevantes para uma parte alocada de uma memória de campainha 21 (fornecida em um módulo de hardware 20), para ser armazenada junto com a identificação do processo (ou thread) 12 fornecendo o acionador de reconhecimento de evento e o tempo recebido a partir de um relógio no módulo de hardware 20, que o evento foi reconhecido e armazenado. A informação, armazenada no módulo de hardware 20, pode então, em um momento adequado, ser transmitida para fora do sistema 10 para posterior armazenamento, análise e avaliação em um monitor remoto 22. O módulo de hardware 20 atua, em parte, como um meio de carimbo de horário.
O módulo de hardware 20 funciona com um sistema operacional 18 para o sistema geral 10, o sistema operacional 18 que fornece um driver 19 para o hardware e o processo da invenção. Cada uma das APIs 16 nos processos 12 tem a capacidade (aqui representada como uma única linha tracejada 23) imediatamente para comunicar dados relevantes da respectiva aplicação 14 para o módulo de hardware 20 quando a API é notificada de que um evento monitorado ocorre.
Os dados relevantes para a respectiva aplicação 14 são escritos, no instante em que a API 16 é notificada do respectivo evento, diretamente pela API 16, para uma área de memória denominada memória da campainha 21. A opera�o de escrita �conduzida de tal modo que os dados s� escritos pela API 16 da aplica�o 14 directamente na mem�ia da campainha f�ica 21 no m�ulo de hardware 20 sem envolver o uso de servi�s do sistema operativo e sem requerer qualquer comuta�o de contexto de operação do modo usuário para a operação do modo kernel. Esta técnica é denominada "bypass do kernel". Existem vários bancos de memória de campainha 21 para permitir múltiplos processos e threads de execução dentro das aplicações 14 para fazer uso do módulo de hardware 20 simultaneamente sem exigir a sobrecarga de desempenho da sincronização de thread.
A atenção é em seguida desenhada para a FIG. 2, um diagrama de blocos mostrando a metade inferior da FIG. 1 em mais detalhes.
Como ficará claro quando a FIG. 3 é descrito a seguir, a API 16 é notificada da ocorrência de um evento monitorado na aplicação 14 e, automaticamente, no instante do reconhecimento, transfere dados relevantes no momento da ocorrência do evento como entrada de dados escritos para os respectivos alocados porção da memória de campainha 21 correspondente ao processo respectivo (ou segmento) 12. Ao mesmo tempo, um meio de relógio 24 é desencadeado pela respectiva API 16 que armazena os dados relevantes para fornecer e armazenar uma medida do tempo em que o armazenamento de dados ocorreu na mesma parte respectiva da memória de campainha 21 e uma identificação do particular processo (ou rosca) 12 fornecendo dados, sendo a indicação do processo também armazenada na mesma parte respectiva da memória da campainha 21. Assim, quase imediatamente após a detecção pela API 16, de um evento monitorado para um processo específico (ou thread) 12, os dados relevantes, o tempo de ocorrência do armazenamento e a identidade do processo (ou thread) 12 são armazenados em ordem no parte da memória da campainha 21 relativa a esse processo particular 12. Como cada processo 12 experimenta um evento monitorado, seu registro é estabelecido no módulo de hardware 20.
O módulo de hardware 20 é executado por um coprocessador rápido que, nesta modalidade, é incorporado como um Field Programmable Gate Array (FPGA) 26 atuando em velocidades lógicas digitais rápidas. O tempo de armazenamento é imediatamente carimbado para cada evento. O módulo de hardware 20 pode assim transmitir dados e detalhes num momento posterior, mais conveniente, e independentemente de qualquer operação do processador principal 10, para evitar o uso parasitário de ciclos de relógio do processador, que, noutros sistemas, poderiam ter sido perdidos da execução do aplicação.
Os dados e os detalhes são alimentados através do FPGA 26 para os meios de processamento de lotes 28 onde eles são ordenados para envio e, em seguida, colocam um montador de protocolo 30 no protocolo de transferência de dados, como uma série de Protocolo de Datagrama de Usuário (UDP) ou Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) pacotes a serem enviados através de uma rede para o monitor 22 fora do sistema 10.
O meio de relógio 24 é um relógio extremamente preciso, cuja precisão é ainda melhorada por ter acesso de sincronização a uma fonte de relógio precisa, transportado usando uma das várias técnicas possíveis. Uma primeira fonte de relógio precisa 32 pode ser fornecida usando uma técnica de sinalização de relógio analógico tal como Pulse Per Second (PPS). Uma segunda fonte de relógio precisa 34 pode ser fornecida usando uma técnica de sinalização de relógio digital, como o Precision Time Protocol (PTP). As fontes de relógio precisas assim proporcionadas podem por sua vez ser derivadas de uma unidade de relógio principal GPS, que inclui um sinal de tempo de satélite preciso transposto para a posição de um receptor de GPS por cálculo para dar um sinal de tempo preciso ao receptor de GPS. Ao arranjar que um receptor de GPS pode fornecer sinais de correção de tempo para os meios de relógio, a manutenção precisa do tempo e o rastreamento podem ser assegurados pelos meios de relógio 24.
Nem sempre é necessário que os meios de relógio 24 mantenham o tempo correto absoluto para medições. Se o relógio significa 24 exibir um deslocamento de tempo, é suficiente que o deslocamento do tempo seja o mesmo para cada instância de marcação de tempo, caso em que não serão registradas diferenças conseqüentes, uma vez que todos os meios de relógio 24 deslocamentos são os mesmos. Isto é particularmente útil para a execução com referência a um relógio de oscilador de cristal com compensação de temperatura de funcionamento livre, em que são possíveis erros consideráveis de tempo absoluto.
Apesar dos possíveis erros de compensação de tempo, o relógio significa na presente invenção pode atingir uma precisão de tempo melhor absoluto de + -10,0 nanossegundos. Esta precisão de tempo contrasta com a precisão exibida por esquemas anteriores, onde as precisões tão pobres quanto mais ou menos 1,0 milissegundos podem ser experimentadas.
A atenção é seguida pela figura. 3, um diagrama esquemático que ilustra os conteúdos de um processo 12, de outro modo mostrado na FIG. 1 e na FIG. 2.
Conforme descrito com referência a. FIG. 1, cada processo 12 incorpora a execução de uma aplicação 14. O sistema geral 10 executa uma tarefa definida pelo usuário e cada processo 12 executa uma parte dessa tarefa definida pelo usuário. O usuário possui o código que é o aplicativo 14 escrito especificamente para executar a tarefa necessária. Além disso, o usuário terá um código adicional inserido no aplicativo 14 cuja finalidade é detectar eventos monitorados e notificar a API 16.
Ao escrever e compilar o aplicativo 14 usando, por exemplo, o perfil de execução, conforme descrito acima, uma ou mais áreas do código que representam dados relevantes 36 podem ser selecionadas. Os dados relevantes 36 são criados e coletados. Quando a API 16 é notificada da ocorrência de um evento monitorado, os dados relevantes 36 são enviados, como parte da ação de notificação, à memória de campainha 21 no módulo de hardware 20. Como exemplo, dados relevantes podem incluir, mas não estão limitados a: valores de dados; número de vezes que um recurso foi acessado; identificação de dados associados ao evento; e uma série de outras informações que podem ser úteis quando mais tarde analisar o evento. À medida que a API 16 executa a transferência de dados, os dados relevantes 36 são armazenados com a perda mínima de ciclos de clock do processador e também são marcados com precisão.
As chamadas para a API 16, que é mostrada como uma seção separada designada e operativa, podem ser intercaladas em linha com as outras linhas do código do aplicativo 14. A API 16 é representada como um bloco separado 16 simplesmente com base em seu propósito separado da execução do aplicativo 14 e as ações relacionadas à execução não relacionadas ao aplicativo, ele executa separadamente.
O módulo de hardware 20 é de preferência fornecido, neste exemplo, como um cartão de barramento local PCI. O módulo de hardware 20 é descrito aqui como uma placa PCI. Deve ser entendido que a invenção também compreende o módulo de hardware 20 que está sendo realizado como qualquer tipo de sub-sistema ou módulo de hardware de computador, que pode ser realizado em outras formas usando técnicas de interface ou incorporação de hardware conhecidas de um indivíduo especializado na arte.
A atenção é em seguida desenhada para a FIG. 4, um fluxograma que ilustra, na coluna da esquerda, a atividade exemplar de um processo 12 e, na coluna da direita, a atividade correspondente do módulo de hardware 20. Essa explicação mostra, como um exemplo simples, uma das muitas maneiras pelas quais esse aspecto do sistema pode operar.
De um começo 42 uma primeira operação 44 no processo monitora o progresso do aplicativo para ver se um evento monitorado ocorreu. Se um primeiro teste 46 detectar que um evento monitorado não ocorreu, o controle passa novamente para a primeira operação. Se o primeiro teste 46 detectar que o evento monitorado ocorreu, o controle passa para uma segunda operação 48 onde o processo notifica a API 16 da ocorrência do evento monitorado, passando os dados relevantes 36 para o módulo de hardware 20. Esse controle completo é então passado de volta para a primeira operação 44 para monitorar a próxima ocasião em que o evento monitorado ocorrerá.
A primeira coisa que o módulo de hardware 20 faz numa terceira operação 50 é aplicar e armazenar uma marca de tempo do relógio 24. Isso é feito primeiro para que possa haver menos demoras entre a ocorrência do evento e o tempo de ocorrência observado. Ao mesmo tempo, um identificador de processo (ou thread) 12 é gerado e armazenado com base no processo particular (ou segmento) em que o evento ocorreu. Assim, o módulo de hardware 20 primeiro registra o tempo do evento e a identidade do processo (ou thread) 12 envolvido.
Uma quarta operação 52 recebe e armazena os dados relevantes 36 que o processo (ou rosca) 12 transferiu para o módulo de hardware 20.
Mais tarde, quando o módulo de hardware 20 está pronto, uma quinta operação 54 é usada para transferir o material marcado para o tempo, também conhecido como dados de instrumentação, para o monitor remoto 22 para análise.
No exemplo dado, é preferível que o número de processos separados (ou threads) 12, não seja superior a sessenta e quatro. Assim, a memória de campainha 21 tem, neste exemplo, sessenta e quatro áreas alocadas, uma para cada um dos processos possíveis (ou threads) 12. É para ser percebido que a invenção também pode abranger menos ou mais que sessenta e quatro áreas de memória de campainha.
A invenção é mais claramente definida pelas seguintes reivindicações. Aqueles que são peritos na arte, estarão cientes das variações e modificações que podem ser aplicadas sem se afastarem da invenção reivindicada.
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