Figure 9.36: Interfaces required by Network Management

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: UML-Komponenten- und Schnittstellendiagramm (statische Architekturansicht mit AUTOSAR-Adaptive-Stereotypen).
• Architektur-Kontext: AUTOSAR Adaptive Platform (ARA/AAP), Spezifikation AUTOSAR_EXP_SWArchitecture (Release R25-11).
• Technischer Zweck: Spezifikation der externen Schnittstellenabhängigkeiten des daemon-basierten Functional Clusters Network Management (NM) zu anderen funktionalen Clustern (Log and Trace, Execution Management) und der Basisinfrastruktur (OS/Plattformebene).

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

Entitäten & Stereotypen

• «aapFunctionalCluster» Network Management (daemon-based):
  • Konsument (Client), als eigenständiger Betriebssystem-Daemon realisiert.
  • Realisiert die NM-Zustandsmaschine (z. B. UdpNm-Zustände wie Repeat Message, Normal Operation, Ready Sleep) und koordiniert den Netzwerkstatus der Adaptive Platform.
• «aapAPI,aapNativeInterface» Log and Trace::Logger:
  • Öffentliche, standardisierte C++-Laufzeitschnittstelle (ara::log::Logger).
  • Deklarierte Operationen:
    • + IsEnabled(): bool: Typisierte Abfrage, ob das konfigurierte Log-Level aktiv ist (gibt booleschen Status zurück).
    • + Log(MsgId, Params): Strukturiertes Logging mit Nachrichten-ID und Parametern.
    • + LogDebug(): LogStream, + LogError(): LogStream, + LogFatal(): LogStream, + LogInfo(): LogStream, + LogVerbose(): LogStream, + LogWarn(): LogStream: Bereitstellung von typisierten Log-Streams für die jeweiligen Schweregrade.
    • + WithLevel(): LogStream: Dynamische Zuweisung des Log-Levels zur Laufzeit.
• «aapAPI,aapNativeInterface» Execution Management::ExecutionClient:
  • Öffentliche, standardisierte C++-Schnittstelle (ara::exec::ExecutionClient) zur Lebenszyklusüberwachung.
  • Deklarierte Operationen:
    • + Create(): Statische Methode zur Initialisierung bzw. Instanziierung des Clients.
    • + ReportExecutionState(ExecutionState): Übermittlung des Prozesslebenszyklus-Zustands (z. B. kRunning, kTerminating) an das Execution Management.
• «aapInternal» TCP/IP Stack:
  • Nicht-öffentliche Plattform-/OS-Schnittstelle («aapInternal»).
  • Stellt Netzwerk-I/O-Dienste (L4/L3, typischerweise UDP/IP) für das Senden und Empfangen von NM-Botschaften bereit.
• «aapFunctionalCluster» Log and Trace:
  • Plattform-Cluster, der den Logging-Dienst kapselt und die physische Weiterleitung (z. B. via DLT – Diagnostic Log and Trace) abstrahiert.
• «aapFunctionalCluster» Execution Management (daemon-based):
  • Zentraler Plattform-Daemon zur Steuerung des Prozesslebenszyklus, der Zustände und der Plattforminitialisierung.
• Operating System:
  • Basis-Laufzeitumgebung (POSIX-kompatibles Betriebssystem gemäß PSE51/PSE52). Beherbergt den Netzwerk-Treiberstack und Kernel-Netzwerkpuffer.

Beziehungen & Kardinalitäten

• Verwendungsabhängigkeiten («use», gestrichelte Pfeile mit offener Spitze):
  • Network Management → Log and Trace::Logger: Bindung an das standardisierte Application Interface des Logging-Clusters.
  • Network Management → Execution Management::ExecutionClient: Bindung an den standardisierten Lifecycle-Client zur Zustandsmeldung.
  • Network Management → TCP/IP Stack: Direkte Nutzung der Netzwerk-Transportschicht für NM-PDUs.
• Schnittstellenrealisierungen (Interface Realization, gestrichelte Pfeile mit geschlossener Dreiecksspitze):
  • Log and Trace → Log and Trace::Logger: Der funktionale Cluster implementiert die native API.
  • Execution Management → Execution Management::ExecutionClient: Der funktionale Cluster implementiert die Lifecycle-Client-Schnittstelle.
  • Operating System → TCP/IP Stack: Das Betriebssystem stellt den Netzwerk-Stack intern bereit.

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

• Initialisierung & Startup:
  • Lifecycle-Meldung: Unmittelbar nach Prozessstart instanziiert der NM-Daemon den Client über ExecutionClient::Create() und meldet seine Betriebsbereitschaft mittels ReportExecutionState(ExecutionState) (z. B. kRunning) an das Execution Management.
  • Logging-Initialisierung: NM erzeugt eine Logger-Instanz mit spezifischer Context- und App-ID über die Laufzeitumgebung von ara::log.
  • Socket-Initialisierung: NM öffnet Sockets über den TCP/IP Stack (OS-Systemaufrufe wie socket(), bind() auf dem konfigurierten NM-Port/Multicast-Adresse).
• Zyklischer Betrieb & Ereignisbehandlung:
  • PDU-Transfer (asynchron/synchron): Senden periodischer NM-Pakete über Non-blocking/Blocking UDP-Sockets (sendto()); Empfang eingehender NM-Pakete via Socket-Events (epoll(), pselect(), recvfrom()).
  • Diagnose & Tracing: Vor dem Log-Schreiben kann über IsEnabled(): bool geprüft werden, ob das Log-Level aktiv ist; Zustandsübergänge der NM-State-Machine und Bus-Timeouts werden über die typspezifischen LogStream-Methoden an das Logging-Subsystem übermittelt.
• Shutdown & Terminierung:
  • Bei Beendigung oder Funktionsgruppenwechsel meldet NM den Zustand kTerminating an das Execution Management, schließt Socket-Deskriptoren und fährt kontrolliert herunter.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Normative Architektur-Änderungen:
  • Lebenszyklus-Integration: Durch die Einführung von «aapAPI,aapNativeInterface» Execution Management::ExecutionClient ist der Network Management Functional Cluster normativ in das AUTOSAR-Adaptive-Lebenszyklusmodell eingebunden.
  • Klassifikation als daemon-based: Die Kennzeichnung von Network Management und Execution Management als daemon-based definiert diese Cluster formal als kontinuierlich laufende Hintergrundprozesse auf Betriebssystemebene.
  • Typspezifikation in ara::log: Die Ergänzung des Rückgabetyps bool für IsEnabled() standardisiert die Signatur der C++-Schnittstelle normativ.
• Entwickler- & Integrationshinweise:
  • Execution Manifest: Für die Bereitstellung des NM-Daemons muss im Execution Manifest die Startup-Konfiguration und der IPC-Zugriff auf das Execution Management hinterlegt sein.
  • Startup-Sequenz: ReportExecutionState(kRunning) muss rechtzeitig nach erfolgreicher Socket- und Logger-Initialisierung abgesetzt werden, um State-Management-Timeouts zu verhindern.
  • Netzwerkberechtigungen: Als Daemon benötigt der NM-Prozess im Betriebssystem die entsprechenden Capabilities/Rechte zum Öffnen und Binden von L4-UDP-Sockets auf dem Plattform-Netzwerk-Interface.