Dynamische Adaption in heterogenen verteilten eingebetteten ...

4.4 Verweise auf Module
Bei manchen Architekturen kann sogar auf die Untersuchung des Codes verzichtet werden, da bereits
die Art der Verknüpfung in den Relokationsinformationen klarstellt, ob die Adresse in einem Sprungbefehl
verwendet wird. Ein Beispiel hierfür wurde in Abbildung 4.3 bereits angedeutet: Relokationen bei
AVR-Prozessoren können den Verknüpfungstyp R_AVR_CALL haben. Dies ist ein sicheres Zeichen,
dass die Adresse bei einem Sprungbefehl eingesetzt wird.
Stellt man nach Anwendung dieses vereinfachten Verfahrens fest, dass die Adresse ausschließlich in
Sprungbefehlen verwendet wird, so können keine Verweise dynamisch entstehen und die Relokationsinformationen
reichen aus, um alle Verweise zu identifizieren. Bei einem negativen Ergebnis hingegen
kann die eigentliche Operation, das Löschen oder Austauchen eines Moduls, nicht ohne zusätzliches
Wissen durchgeführt werden.
Für die von uns angestrebte Aufgabe, dem dynamischen Anpassen einer Laufzeitumgebung, reicht
dieser Ansatz aus, da die Software bekannt ist. Will man das vereinfachte Verfahren auch bei unbekannter
Software einsetzen, so muss man die Verwendung von Funktionszeigern für Funktionen,
die ausgetauscht oder entfernt werden sollen, verbieten oder auf bekannte Situationen einschränken.
Auch wenn diese Forderung zunächst als eine starke Einschränkung erscheint, so ist es nicht unüblich,
auf den Einsatz von Zeigern zu verzichten. Sie stellen eine Fehlerquelle besonders für unerfahrene
Programmierer dar. Bei der Softwareentwicklung für eingebettete Systeme wird daher der Einsatz von
Zeigern häufig eingeschränkt oder verboten. Ein bekanntes Beispiel hierfür stellt Misra-C [MIS98]
dar. Dabei handelt es sich um Richtlinien für den Gebrauch der Programmiersprache C in sicherheitskritischen
Systemen im Bereich der Automobilindustrie, welche später für allgemeine eingebettete
Systeme überarbeitet wurden [MIS04]. Die Misra-Regeln verbieten bestimmte Konstrukte in C, welche
die Intension des Autors nicht eindeutig erkennen lassen und daher fehleranfällig sind. Unter anderem
wird auch der Einsatz von Funktionszeigern eingeschränkt.
Zeiger auf Funktionen, die automatisch erzeugt werden, sind hingegen gut handhabbar, wenn man
das Vorgehen des Generators kennt. In C++ beispielsweise werden implizit Funktionszeiger im Rahmen
von virtuellen Methodenaufrufen verwendet. Die Methodentabelle wird dabei vom Compiler erzeugt.
Ihr Aufbau ist bekannt, daher kann sie auf entsprechende Zeiger hin überprüft werden.
Lösungsansatz: Position erhalten
Beim Austauschen von Funktionen gibt es noch eine andere Möglichkeit, mit indirekten Verweisen
umzugehen. Anstatt alle Verweise aufzuspüren und abzuändern, kann man dafür sorgen, dass die
Funktion weiterhin an der ursprünglichen Position erreichbar bleibt. Existierende Verweise bleiben
dadurch gültig und das Anpassen der Verweise kann entfallen.
Für diese Optimierung müssen die Einsprungpunkte des neuen Moduls an genau denselben Adressen
abgelegt werden können wie die Einsprungpunkte des alten Moduls. Das bedeutet, dass die Schnittstellen
des Moduls an denselben relativen Positionen innerhalb des Moduls sein müssen und, dass
genügend Platz auf dem Zielgerät vorhanden sein muss, um das neue Modul an der alten Position
abzulegen.
Im Idealfall lässt sich die Überprüfung reduzieren auf die Prüfung des vorhandenen Speicherplatzes.
Module repräsentieren, wenn möglich, genau eine Funktion oder eine Variable. Die Schnittstelle
solcher Module liegt dann immer am Anfang des Moduls und erfüllt somit die Voraussetzungen für den
einfachen Austausch. Man muss somit nur noch sicherstellen, dass das neue Modul kleiner oder gleich
groß ist wie das alte Modul oder dass im Programmspeicher des Zielgeräts hinter dem alten Modul
genügend freier Speicher vorhanden sein, um die Größendifferenz zum neuen Modul aufzunehmen.
Kennt man alle möglichen Varianten einer Funktion, so kann man, ähnlich zum Vorgehen bei der
Überlagerungstechnik (siehe Abschnitt 2.1.3), den maximal benötigten Platz anhand der größten Funk-
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