Masterseminar AKSS im WS 2014/15
Fehlertolerante Systeme

Übersicht / Overview

Ausgewählte Kapitel der Systemsoftwaretechnik: Fehlertolerante Systeme (MS_AKSS)
Dozentinnen/Dozenten: Dr.-Ing. Peter Ulbrich, PD Dr.-Ing. habil. Daniel Lohmann, Akad. ORat, Dr.-Ing. Volkmar Sieh, Akad. ORat
Angaben: Masterseminar
4 SWS, Sprache Deutsch
Zeit und Ort: Di 12:15 - 13:45, 0.031-113
Studienfächer / Studienrichtungen: WPF INF-MA ab 1 (ECTS-Credits: 5)

Inhalt des Seminars / Seminar content

Ob wir kommunizieren, Geld überweisen oder zum Arzt fahren, Software ist aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Ihre Zuverlässigkeit ist dabei eine grundlegende Forderung in einer Vielzahl von Anwendungsfällen: von den Verkehrsmitteln über Medizintechnik bis zur Anlagenautomatisierung. Deren Fehlfunktion ist mindestens unangenehm, kostet meistens Geld und kann teilweise zu Gefahren für Leib und Leben führen. Neben der funktionalen Korrektheit der Systeme ist hierbei vor allem auch ein hohes Maß an Fehlertoleranz gegenüber äußeren Störeinflüssen wichtig. Ein aktuelles Problem stellt beispielsweise die durch die voranschreitende Miniaturisierung schwindende Zuverlässigkeit der Hardware dar. In der Folge eine der fundamentalsten Grundannahmen der Softwaretechnik in Gefahr: Die korrekte Ausführung von Programmcode durch das darunterliegende Rechensystem.

Dieses Seminar beleuchtet das Thema Fehlertoleranz aus Sicht der Systemsoftware (Betriebssystem, Kommunikation, Laufzeitumgebung) und klärt die Frage wie sich sichere Systeme aus unsicheren (Hardware-)Komponenten aufbauen lassen. Hierfür werden sowohl die Grundlagen der Fehlertoleranz, grundlegende Gegenmaßnahmen und Testverfahren, als auch aktuelle Entwicklungen aus der Forschung aufgegriffen und diskutiert.

Die Seminarteilnehmer können frei wählen, ob sie den Vortrag und die Ausarbeitung auf Deutsch oder Englisch erstellen.

Whether we communicate, transfer money or go to the doctors: software is essential to everyday life. Its reliability is a fundamental requirement in a variety of applications: from transportation, over medical systems to plant automation. Their malfunction is at least unpleasant, usually costly and sometimes may even be dangerous to life. Besides functional correctness, fault-tolerance is a mandatory feature of safety-critical systems. Dwindling robustness and reliability, caused by the ongoing miniaturization of hardware, is one of the most urgent issues in this context as it jeopardizes the most fundamental assumptions of software engineering: the correct execution of program code by the underlying computing system.

This seminar illuminates fault tolerance from a system-software (operating system, communication, runtime) perspective and shows how to build reliable systems from unreliable (hardware-)components. Therefore, both the basics of fault tolerance as well as current developments in research are taken up and discussed.

The seminar's participants are free to choose German or English as language for their presentation and paper.

Themen und Termine / Topics and Dates

Termin	Thema	Vortragende(r)	Betreuer
07.10.2014	Organisation und Einführung Prelude and organisational issues	Peter
07.10.2014	Botschaft angekommen? Message received?	Peter
14.10.2014	Lesen und Begutachten von Fachliteratur in der systemnahen Informatik Reading and reviewing of papers in systems How to Read a Paper Writing Reviews for Systems Conferences	Daniel
21.10.2014	Fehlertolerante Systeme: Einführung, Klassifikation, Fehlermodell Fault-tolerance: introduction, classification , basic fault model	Peter
28.10.2014	Seminarvorbereitungen Seminar preparations
04.11.2014	Seminarvorbereitungen Seminar preparations
11.11.2014	Thema: DRAM Speicherfehler im Betriebssystem – Problem und Gegenmaßnahmen Topic: DRAM errors inside the OS – problem scoping and counter measures Cycles, cells and platters: an empirical analysis of hardware failures on a million consumer PCs Evaluating operating system vulnerability to memory errors Efficient online memory error assessment and circumvention for Linux with RAMpage Dynamically replicated memory: building reliable systems from nanoscale resistive memories	Robert de Temple	Daniel
18.11.2014	Seminarvorbereitungen Seminar preparations
25.11.2014	Thema: Redundanz und Replikation — Fehlertoleranz auf Systemebene Topic: Redundancy and replication Hypervisor-based fault tolerance Automatic Instruction-Level Software-Only Recovery	Kurt Kanzenbach	Peter
02.12.2014	Gastvortrag: Concurrent, Redundant Multithreading Invited Talk: Concurrent, Redundant Multithreading Operating system support for redundant multithreading Can we put concurrency back into redundant multithreading	Björn Döbel (TU Dresden)
09.12.2014	Vortrag: A Practitioner's Guide to Software-based Soft-Error Mitigation Using AN-Codes Topic: A Practitioner's Guide to Software-based Soft-Error Mitigation Using AN-Codes A Practitioner's Guide to Software-based Soft-Error Mitigation Using AN-Codes Experiences with Software-based Soft-Error Mitigation using AN-Codes	Peter
16.12.2014	Thema: Fehlertoleranz in verteilten Systemen Topic: fault-tolerance in distributed systems A robust and lightweight stable leader election service for dynamic systems	Gona Fatah	Volkmar
Jahreswechsel Holidays
13.01.2014	Thema: Fehlertoleranz in Mehrkernsystemen Topic: multi-core fault tolerance Using Process-Level Redundancy to Exploit Multiple Cores for Transient Fault Tolerance Compiler-Managed Software-based Redundant Multi-Threading for Transient Fault Detection	Stefan Reif	Peter
20.01.2015	Thema: Wiederherstellung und Wiedereingliederung von Komponenten Topic: component recovery and reintegration Lazy Checkpointing: Exploiting Temporal Locality in Failures to Mitigate Checkpointing Overheads on Extreme-Scale Systems	Philipp Erhardt	Peter
27.01.2015	Semesterabschluss Roundup	Peter
27.01.2015	Vortrag: dOSEK: Ein zuverlässiges Echtzeitbetriebssystem für sicherheitskritische Anwendungen Topic: dOSEK: The Design and Implementation of a Dependability-Oriented Static Embedded Kernel	Martin

Evaluationsergebnisse WS 2014/15

LQI: 1,25
Evaluationsergebniss:
Es wurden 4 Fragebögen zum Seminar ausgefüllt. Vielen Dank an alle, die sich an der Evaluation beteiligt haben!

Organisatorisches / Organisational Matters

Jeder Teilnehmer fertigt eine Ausarbeitung mit mindestens sechs Seiten an und hält einen 40-minütigen Vortrag. Eine erste Version der Ausarbeitung sollte spätestens zwei Wochen vor dem Vortrag dem jeweiligen Betreuer zur Durchsicht vorliegen. Eine Vortragsfassung für die restlichen Seminarteilnehmer muss eine Woche vor dem Vortrag abgegeben werden. Die Vortragsfolien sind eine Woche vor dem Vortragstermin und die endgültige Fassung der Ausarbeitung spätestens eine Woche nach dem Vortrag beim jeweiligen Betreuer abzugeben. Die Ausarbeitungen sind im ACM SIG Style anzufertigen. Die Ausarbeitung und der Vortrag müssen unter Zuhilfenahme der Wissensbasis erstellt werden. Die Teilnehmer können sich über Waffel für das Seminar anmelden.

Each attendee writes a paper with at least six pages and gives a 40-minute presentation. For reviewing, a first version of the paper should be sent to the respective supervisor no later than two weeks before the presentation. A preliminary version for the other attendees of the seminar should be submitted no later than one week before the presentation. The presentation slides shall be submitted no later than one week before the presentation; the final version of the paper shall be submitted no later than one week after the presentation. All papers should be in single-spaced, two-column ACM SIG style format. The supplied knowledge base has to be used for creating the presentation and writing the paper. The attendees can sign up for the seminar using Waffel.

Betreuer / Supervisors


Peter Ulbrich	Daniel Lohmann	Volkmar Sieh

Masterseminar AKSS im WS 2014/15Fehlertolerante Systeme