content mostly done

This commit is contained in:
Pünkösd Marcell 2021-05-23 16:40:00 +02:00
parent 274f5e6540
commit 93f5317427
4 changed files with 103 additions and 19 deletions

View File

@ -152,4 +152,5 @@
\newacronym{aws}{AWS}{Amazon Web Services}
\newacronym{io}{I/O}{Input/Output}
\newacronym{rtde}{RTDE}{Real-time Data Exchange}
\newacronym{rdp}{RDP}{Remote Desktop Protocol}
\newacronym{rdp}{RDP}{Remote Desktop Protocol}
\newacronym{cpu}{CPU}{Central Processing Unit}

View File

@ -163,6 +163,7 @@ Az Ipar 4.0 megközelítésben különös szerepet játszik a \textit{Big Data},
Az adatok gyűjtése nem késleltetés érzékeny, ezért nem okoz problémát, ha a peremhálózatról egyenesen a felhőbe küldjük. Mivel a dolgozatom a \textit{Big Data} konkrét elemzésére nem tér ki, ezért az általam tervezett rendszerben a mérési adatokkal való tervezés kimerül azok gyűjtésében.
\subsection{\textit{Single Robot Controller}} % Peremhálózati rendszer basically
\label{sec:single_robot_contoller_plans}
\Aref{sec:edge_layer_plans}.\ szekcióban ismertetettek alapján terveztem meg a peremhálózati rendszerben futó mikroszolgáltatás halmazt. Jelenleg ez egyetlen egy mikroszolgáltatásból áll, ez az a szolgáltatás a \textit{program}ok futtatását valósítja meg.
@ -171,6 +172,7 @@ Egy program egyszerre csak egy robotkar működését írja le, így egy ilyen k
Emellett meg kell oldania olyan problémákat is, amelyek \aref{sec:ursim_demo_control}.\ szekcióban ismertetett programnál adottak -- vagy legalábbis közel-triviálisan megoldhatóak -- voltak.
\subsubsection{Végrehajtási keretrendszer}
\label{sec:ursim_execution_framework}
Annak érdekében, hogy a komponens absztrakt módon megoldást adjon a késleltetések áthidalására a felhő és a peremhálózati rendszerek között a robot mozgatásához szükséges lépéseket egy \textit{program}ba szedve kapja meg. Egy ilyen \textit{program} utasításokból épül fel, amelyet interpretáltan, imperatív módon hajt végre a komponens.
@ -183,6 +185,7 @@ Ezek motiválták, hogy az egyes utasításokat önálló komponensbe szervezzem
Egy \textit{plugin} által definiált utasítás a funkcionalitás mellett annak végrehajtásának vége előtti megszakítását is implementálnia kell, hiszen bármikor előfordulhat olyan helyzet, hogy le kell állítani a futtatást. Emellett a végrehajtás állapotának megfigyelhetőségéhez szükséges funkciókat is meg kell valósítania.
\subsubsection{Szinkronizáció}
\label{sec:ursim_snyc_proto}
A demó során kiemelt szerepe van a két robotkar lépéseinek összehangolására kritikus pontokban.
@ -225,6 +228,7 @@ Az \acrshort{api} két fontos és fix funkciót kell kiszolgáljon. Szükség es
A \textit{plugin}ek további funkcionalitást regisztrálhatnak, amiket az \acrshort{api} használatával lehet elérni. Ennek segítségével meg lehet valósítani a \enquote{jogging} futtatást egy olyan \textit{plugin}nel ami minden fő lépés után meghívásra kerül és várakozik az endpoint meghívására.
\subsection{Felhő szolgáltatások}
\label{sec:cloud_layer_plans}
% itt írok általánosságban azokról a cucmókról, ami a felhőbe kerül
@ -256,12 +260,26 @@ Az összes általam választott szolgáltatást \gls{python} nyelven implementá
% ha nagyon kevés oldal van, akkor itt tudok írni a fejlesztői környezetről is illetve a tesztelésről
\subsection{Mikroszolgáltatások}
Mint ahogy \aref{fig:usrsim_services_plan-clean}.\ ábra is mutatja, \aref{sec:single_robot_contoller_plans}.\ és \aref{sec:cloud_layer_plans}.\ szekciókban ismertetett mikroszolgáltatásokat implementáltam.
\begin{figure}[h!]
\centering
\includegraphics[width=1\textwidth]{figures/ursim_services_plan-clean}
\caption{A tervezett mikroszolgáltatások a futtatási környezetük szerint csoportosítva}
\label{fig:usrsim_services_plan-clean}
\end{figure}
A \textit{Program Service} és a \textit{Job Orchestrator Service} esetén a \acrshort{http} interfészt a \textit{Flask} mikrokeretrendszer segítségével implementáltam. A \textit{Single Robot Controller} esetében a program felépítése miatt a \gls{python} beépített \acrshort{http} szerverét egészítettem ki, hogy megvalósítsa az interfészt.
A \textit{Single Robot Controller} szolgáltatás esetén a komponens életciklusa eltér a hagyományos mikroszolgáltatásokétól. Ebben az esetben a szolgáltatás csak addig él, amíg futtatja a programot, ha már nincs rá szükség, akkor kilép. Elindításáért a \textit{Job Orchestrator Service} felel.
Egy szcenárió lejátszásához több \textit{Single Robot Contoller} komponens futtatása is szükséges lehet. Hogy az egy csoportba tartozó komponensek azonosíthatóak legyenek, a \textit{Job Orchestrator Service} egy futtatási azonosítót rendel a szcenárióhoz, az egy szcenárióban indított összes \textit{Single Robot Controller} osztozik a futtatási azonosítón.
A \textit{Program Service} esetén az eltárolt programokat egy dokumentum tárba rendeztem. Az általam válaszott dokumentum tár a \textit{MongoDB}\footnote{\url{https://www.mongodb.com/}} volt.
% Hát itt kénytelen leszek kódot magyarázni szerintem
% Redis
@ -270,9 +288,6 @@ Az összes általam választott szolgáltatást \gls{python} nyelven implementá
% az egyes mikroszolgáltatások különszedve
% Le lehet írni azt is hogy hogyan extractoltam ki a lépéseket az eredeti kódból, erről egy egész szekciót lehetne írni
% Tiny HTTP Szerver, endpointok felsorolása
% Pluginok compilerekkel
@ -281,32 +296,100 @@ Az összes általam választott szolgáltatást \gls{python} nyelven implementá
% Esetleg pluginok felsorolással
\subsection{\textit{Single Robot Control} \textit{plugin}ek}
% ITt lehet írni a compilerek , regisztráció és loginről
A \textit{Single Robot Control} komponens által, a \textit{programban} definiált utasítások implementációjára \textit{plugin}ek a programban osztályok csoportjaként kerültek megvalósításra.
Minden \textit{plugin} egy különálló osztályban van megvalósítva. Ennek példányosításával lefut az adott \textit{plugin} inicializációja (például: csatlakozás a robotkarokhoz), majd regisztrálja a rendelkezésre álló utasítás osztályokat. A \textit{plugin} osztályok implementálnak egy \texttt{close} függvényt is, amely a foglalt erőforrások felszabadításáért felel.
A beregisztrált utasítás osztályok lényegében egy \textit{factory} mintát valósítanak meg. Amikor a szolgáltatás betölt egy \textit{programot} akkor először minden lépését értelmezi azzal, hogy ezekkel a \textit{factory} osztályokkal példányosítja a konkrét utasítás objektumot. Ezen a ponton lehetőség van a bevitt adatok helyességének ellenőrzésére, hogy ez ne a futtatáskor történjen meg, ezzel futtatás közben spórolva a \acrshort{cpu} ciklusokkal és \textit{fail-early} megközelítés szerint még az előtt kiderülnek a problémák, hogy a program futtatásra kerülne.
Az értelmezett utasításokat listába szervezve készíti elő a futtatható \textit{program}ot a szolgáltatás. Ezek a példányosított utasítások implementálják \aref{sec:ursim_execution_framework}.\ szekcióban említett három fő funkciót: \texttt{execute}, \texttt{abort} és \texttt{describe}. Az egyes paraméterek összerendelése ebben a lépésben történik meg az utasításokhoz.
Amikor egy program futtatásra kerül, akkor a komponens egyesével lépkedve a listán minden elemnek meghívja az \texttt{execute} függvényét. Ha meg kell szakítani a futást, akkor az éppen futó lépes \texttt{abort} függvényét meghívva, leállítja azt, és a következő parancsot már nem hajtja végre.
Ha egy utasítás futtatása közben hiba lép fel, akkor a \textit{program} végrehajtása véget ér.
\subsubsection{\textit{Sync Plugin}}
Ez a \textit{plugin} valósítja meg kettő vagy több komponens által futtatott programban a szinkronizációs pontokat.
A \textit{plugin} inicializációjakor kapcsolódik a \textit{Redis} adatbázishoz, ehhez ekkor rendelkezésre kell állnia a kapcsolódási adatoknak, így ezt a program konfigurációjával együtt kell megadnunk.
Az általa szolgáltatott utasításnak két paramétere van, az egyik a szinkronizációs pont neve, a második pedig a komponensek száma, amelyek ugyanezen a ponton várakoznak. Annak érdekében, hogy ez egyedi legyen, és két különálló lefutása a programnak ne befolyásolja az adatbázis tartalmát, ezáltal ne legyen hatással a program lefutására, így az adatbázisban tárolt kulcsok nevéhez a futtatási azonosítót is hozzáfűzi.
Amikor a program futása erre a pontra érkezik, akkor az várakozni fog egészen addig, amíg az összes többi komponens által futtatott program egy ugyan ilyen nevű szinkronizációs pontra nem ér. Ezután \aref{sec:ursim_snyc_proto}.\ szekcióban ismertetettek szerint \enquote{egyeztetett} időpontban halad tovább.
\subsubsection{\textit{UR-RTDE Plugin}}
Ez a \textit{plugin} jelenleg az egyetlen, amely a robotkar irányítását megvalósítja.
Inicializációkor csatlakozik a robotkar \acrshort{rtde} interfészére, amelyre blokkoló módon küldi a mozgási utasításokat. Ennek értelmében a cím amelyre csatlakoznia kell már itt rendelkezésre kell állnia, így azt a program konfigurációjaként adhatjuk meg.
Minden egyes utasítás akkor ér véget, ha a mozgás befejeződött, így tud a következő utasításra lépni. Hiba esetén az \acrshort{rtde} interfész lehetőséget ad arra, hogy közölje azzal aki az utasítást adta. Így egy utasítás hibájával (például érvénytelen mozgás, váratlan akadály vagy kézi megszakítás) a teljes \textit{program} végrehajtása megáll.
\subsubsection{\textit{Wait Plugin}}
A \textit{plugin} által megvalósított egyetlen utasítás addig várakoztatja a program futását, amíg annak folytatására külső befolyással nem kap utasítást.
Ez a \textit{plugin} regisztrál egy endpointot a \acrshort{http} \acrshort{api}-ban, amellyel a program végrehajtása folytatható.
Ennek a pluginnek a használatával megvalósítható, a demóban is alkalmazott \textit{jogging} módú futtatás. A léptetés itt nem billentyűlenyomással, hanem az \acrshort{api} meghívásával történik.
\subsubsection{Egyebek}
A fent vázolt \textit{plugin}ek mellett készítettem néhány egyszerűbbet is, amelyek egyszerűbb vagy csak hibakeresésnél használatos funkciókat implementálnak:
\begin{itemize}
\item \textbf{Log Plugin}
\item \textbf{Sleep}
\item \textbf{Log Plugin} Ezzel a \textit{plugin}nel a program futása közben előre definiált üzeneteket jeleníthetünk meg az alkalmazás naplójában.
\item \textbf{Sleep} Ez a \textit{plugin} lehetővé teszi hogy meghatározott ideig szüneteltessük a végrehajtást.
\end{itemize}
\subsection{\textit{Program} formátum}
% YAML és JSON
% Struktúra
% sémavalidációk
% A programok felépítéséről is lehet írni
A \textit{Program}ok felépítése és struktúrája egyszerű. Úgy alkottam meg, hogy mind ember által könnyen értelmezhető és szerkeszthető legyen, de könnyen értelmezhető legyen program által is.
\section{Tesztelés}
A \textit{program} leírása tartalmazza első sorban annak verzióját. Ez a későbbi kompatibilitási problémák megoldásának egyszerűsítésére lett bevezetve, jelenleg csak az \texttt{1}-es verzió létezik. Az a program, ahol ennek a mezőnek az értéke nem \texttt{1} az érvénytelen.
A verzió mellett a leírás tartalmazza a program nevét, ennek nem kell egyedinek lennie csak diagnosztikai céllal létezik. Emellett a program létrehozásának időpontját és a betöltendő \textit{plugin}ek listáját.
A \textit{program} leírása opcionálisan tartalmazhat egy \texttt{id} vagy \texttt{\_id} mezőt, ezzel megkönnyítve a program kezelését. A beolvasásnál ennek a mezőnek a jelenléte nem okoz hibát.
A program több módon is szerializálható. Ezekből csak a \acrshort{json} és \acrshort{yaml} formátumokat használtam, előbbit a komponensek egymás közti kommunikációjában a másodikat a programok ember által történő szerkesztésére. A struktúrára egy példa \acrshort{yaml} szerializációban \aref{ex:program}.\ példán látható.
\begin{lstlisting}[float=!ht,caption={Példa felépítse egy \textit{programak} YAML formátumban},label=ex:program]
---
version: 1
name: thesis_example
created_at: '2021-04-14T20:54:47.557000'
load_plugins: ["ur_rtde", "log", "wait"]
program:
- command: log
args:
level: INFO
message: This is a test program. Starting now...
- command: moveJ
args:
q: [2.625, -0.548, 1.614, 3.645, -1.567, 4.192]
speed: 1.0
acceleration: 4.0
- command: wait
args: {}
- command: moveL
args:
pose: [0.399, -0.1, -0.26798, 0, 3.14, 0]
speed: 0.05
acceleration: 0.75
\end{lstlisting}
A program sémájának validálására a \textit{Marshmallow}\footnote{\url{https://github.com/marshmallow-code/marshmallow}} könyvtárat használtam. Ezzel deklaratív módon tudtam validációs sémákat írni, amelyet minden komponensnél használtam, amely érintkezik valamilyen szinten \textit{program}okkal. Így a lehető leghamarabb vissza tudja utasítani a rendszer a hibás programokat.
Az eredeti demó mozgását futás időben fordítottam le az általam definiált \textit{program} struktúrára azáltal, hogy a demó programban a \gls{python} által biztosított reflexiókat használva, az egyes lépéseket lecseréltem arra, hogy fájlba mentse a az utasításokat és a paramétereiket.
%\section{Tesztelés}

View File

@ -47,6 +47,8 @@
\setlength{\parskip}{0em}
\frenchspacing
\setquotestyle[quotes]{german}
\renewcommand{\lstlistingname}{Példa}
\renewcommand{\lstlistlistingname}{Példák jegyzéke}
}
\newcommand{\selectenglish}{
@ -62,13 +64,15 @@
\renewcommand{\subsectionautorefname}{Section}
\renewcommand{\subsubsectionautorefname}{Section}
\setquotestyle[quotes]{american}
\renewcommand{\lstlistingname}{Example}
\renewcommand{\lstlistlistingname}{List of Examples}
}
\usepackage[numbers]{natbib}
\usepackage{xspace}
% User packages
\usepackage{lipsum}
%\usepackage{lipsum}
\usepackage[acronym,toc]{glossaries}
\usepackage{soul}
\usepackage{tabularx}

View File

@ -121,10 +121,6 @@
\author{\vikszerzo}
\title{\viktitle}
% True magic
\renewcommand\lstlistingname{Example}
\renewcommand\lstlistlistingname{List of Examples} % name of listings list
\newmdenv[
topline=false,
bottomline=false,