[논문 리뷰] Next Generation EPICS Interface to Abstract Data

J. M. Hill, Ralph Lange|ArXiv.org|2001. 11. 09.

Distributed and Parallel Computing Systems참고 문헌 3인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 EPICS의 사전 정의된 프로세스 변수 속성의 제한을 극복하고 확장 가능하고 추상화된 컨테이너 기반 데이터 처리를 가능하게 하는 새로운 C++ 기반 인터페이스를 제안한다. 이 인터페이스는 분산 시스템에서의 메시지 전달과 공유 메모리에서의 직접 통신을 지원하여 이질적인 시스템 간의 원활한 통합을 가능하게 하는 탄력적이고 확장 가능한 데이터 모델을 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 애플리케이션 확장을 방해하는 EPICS의 사전 정의된, 확장 불가능한 프로세스 변수 속성의 한계를 해결한다.
• EPICS 기본 코드를 수정하지 않고도 고수준 애플리케이션 개발자가 데이터 의미를 확장할 수 있도록 한다.
• 애플리케이션 간 분산 메시지 전달 및 메모리 공유 통신을 모두 지원한다.
• 균일하고 확장 가능한 데이터 추상화 계층을 제공하여 이질적인 시스템의 통합을 촉진한다.
• 미래의 EPICS 발전을 위한 기반을 마련하여 단일 구조이자 경직된 데이터 정의를 초월한다.

제안 방법

• 데이터를 컨테이너 객체로 추상화하는 C++ 기반 인터페이스를 설계하여 데이터 의미론을 저수준 표현에서 분리한다.
• 객체 지향 원칙을 활용해 임의의 데이터 유형과 메타데이터를 지원하는 표준화되고 확장 가능한 데이터 모델을 정의한다.
• C++ 템플릿과 다형성을 활용해 타입 안정성과 런타임 유연성을 보장하는 인터페이스를 구현한다.
• 분산 시스템에서는 메시지 전달 프로토콜(예: TCP/IP)을, 공유 프로세스에서는 공유 메모리를 통해 통신을 지원한다.
• 기존 EPICS 애플리케이션과의 후행 호환성을 보장하기 위해 플러그인 호환 아키텍처를 사용한다.
• 제어 시스템 인fra구조에 인터페이스를 통합하여 시스템 경계를 초월한 투명한 데이터 교환을 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 EPICS는 사전 정의된 프로세스 변수 속성 외에 확장 가능한 데이터 의미론을 어떻게 지원할 수 있는가?
• RQ2 분산 및 공거주 시스템에서 추상 데이터의 효율적이고 타입 안정적인 통신을 가능하게 하는 아키텍처 패턴은 무엇인가?
• RQ3 통합 가능한 유일한, 확장 가능한 데이터 인터페이스는 이질적 제어 시스템 간의 통합 복잡성을 줄일 수 있는가?
• RQ4 실시간 제어 환경에서 C++ 기반 추상화를 사용할 경우 발생하는 성능 및 유지보수성의 상충 관계는 무엇인가?
• RQ5 새로운 인터페이스는 레거시 EPICS 애플리케이션과 공존하면서도 미래의 확장성을 보장할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 인터페이스는 데이터 의미론을 기본 구현에서 분리하여 EPICS 기본 코드를 수정하지 않고도 확장 가능성을 달성한다.
• C++ 기반 설계는 분산 및 프로세스 내 통신을 동일한 프로그래밍 모델로 지원한다.
• 이 추상화는 서로 다른 시스템 간의 원활한 데이터 교환을 가능하게 하여 통합 복잡성을 감소시킨다.
• 인터페이스는 기존 EPICS 애플리케이션과 플러그인 호환되도록 설계되어 후행 호환성을 보장한다.
• 이 접근법은 향후 EPICS가 정적이고 하드코딩된 변수 정의를 초월한 발전을 위한 기반을 제공한다.
• 이 솔루션은 주요 제어 시스템 컨fer런스에서 발표되어 실제 제어 시스템 통합 분야에서의 관련성에 대한 인정을 받았다.