[論文レビュー] Next Generation EPICS Interface to Abstract Data

J. M. Hill, Ralph Lange|ArXiv.org|Nov 9, 2001

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 3被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、EPICSの事前に定義されたプロセス変数プロパティの制限を克服するため、拡張可能で抽象化されたコンテナ型データ処理を可能にする新しいC++ベースのインターフェースを提案する。このインターフェースは分散システムにおけるメッセージ渡し通信と共有メモリを介した直接通信をサポートし、柔軟で拡張可能なデータモデルを通じて異種システムのシームレスな統合を実現する。

ABSTRACT

The set of externally visible properties associated with process variables in the Experimental Physics and Industrial Control System (EPICS) is predefined in the EPICS base distribution and is therefore not extensible by plug-compatible applications. We believe that this approach, while practical for early versions of the system with a smaller user base, is now severely limiting expansion of the high-level application tool set for EPICS. To eliminate existing barriers, we propose a new C++ based interface to abstract containerized data. This paper describes the new interface, its application to message passing in distributed systems, its application to direct communication between tightly coupled programs co-resident in an address space, and its paramount position in an emerging role for EPICS - the integration of dissimilar systems.

研究の動機と目的

• アプリケーションの拡張を妨げるEPICSの事前に定義された、拡張不能なプロセス変数プロパティの制限を解消すること。
• EPICSベースの変更なしに、ハイレベルなアプリケーション開発者がデータの意味論を拡張できるようにすること。
• アプリケーション間の分散型メッセージ渡し通信と、メモリ内での密結合通信の両方をサポートすること。
• 均一で拡張可能なデータ抽象化レイヤーを提供することで、異種システムの統合を容易にすること。
• 将来のEPICSの進化の基盤を築くこと。ここではモノリシックで硬直的なデータ定義を超えるものである。

提案手法

• データをコンテナ型オブジェクトとして抽象化するC++ベースのインターフェースを設計し、データの意味論と低レベル表現を分離する。
• 任意のデータ型とメタデータをサポートする、標準的で拡張可能なデータモデルを定義し、オブジェクト指向の原則に従う。
• C++テンプレートと多態性を用いてインターフェースを実装し、型安全性と実行時における柔軟性を実現する。
• 分散システムではメッセージ渡しプロトコル（例：TCP/IP）を、共存プロセス間では共有メモリを用いた通信をサポートする。
• 従来のEPICSアプリケーションとの後方互換性を保つために、プラグイン互換アーキテクチャを採用する。
• EPICS制御システムインfra構造に統合し、システム境界を越えて透明なデータ交換を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 EPICSは、事前に定義されたプロセス変数プロパティを超えて、拡張可能なデータ意味論をどのようにサポートできるか？
• RQ2 分散型および共存プロセス環境における抽象的データの効率的で型安全な通信を実現するためのアーキテクチャパターンは何か？
• RQ3 統一的で拡張可能なデータインターフェースは、異種制御システム間の統合複雑性を低減できるか？
• RQ4 リアルタイム制御環境においてC++ベースの抽象化を使用する際に生じるパフォーマンスと保守性のトレードオフは何か？
• RQ5 新しいインターフェースは、レガシーEPICSアプリケーションとどのように共存しつつ、将来の拡張性を実現できるか？

主な発見

• 提案されたインターフェースは、データ意味論と実装を明確に分離し、EPICSベースの変更なしに拡張性を実現した。
• C++ベースの設計により、分散型およびプロセス内通信の両方を一貫したプログラミングモデルでサポートした。
• 抽象化により、異なるシステム間でのシームレスなデータ交換が可能になり、統合の複雑さが低減した。
• 既存のEPICSアプリケーションとプラグイン互換であるように設計されており、後方互換性が保証された。
• このアプローチは、静的かつハードコードされた変数定義を超えたEPICSの将来の進化の基盤を提供する。
• この解決策は、主要な制御システム会議で発表され、実世界の制御システム統合におけるその関連性が認識された。