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For many cyber-physical systems, e.g., IoT systems and autonomous vehicles, offloading workload to auxiliary processing units has become crucial. However, since this approach highly depends on network connectivity and responsiveness, typically only non-critical tasks are offloaded, which have less strict timing requirements than critical tasks. In this work, we provide two protocols allowing to offload critical and non-critical tasks likewise, while providing different service levels for non-critical tasks in the event of an unsuccessful offloading operation, depending on the respective system requirements. We analyze the worst-case timing behavior of the local cyber-physical system and, based on these analyses, we provide a sufficient schedulability test for each of the proposed protocols. In the course of comprehensive experiments, we show that our protocols have reasonable acceptance ratios under the provided schedulability tests. Moreover, we demonstrate that the system behavior under our proposed protocols is strongly dependent on probability of unsuccessful offloading operations, the percentage of critical tasks in the system, and the amount of offloaded workload.

In der heutigen Welt wird die Verarbeitung großer Mengen von Daten immer wichtiger. Dabei wird eine Vielzahl von Technologien, Frameworks und Software-Lösungen eingesetzt, die explizit für den Big-Data-Bereich konzipiert wurden oder aber auf Big-Data-Systeme portiert werden können. Ziel dieser Projektgruppe (PG) ist der Erwerb von Expertenwissen hinsichtlich aktueller Tools und Systeme im Big-Data-Bereich anhand einer realen, wissenschaftlichen Problemstellung. Vom Wintersemester 2015/2016 bis zum Ende des Sommersemesters 2016 beschäftigte sich diese Projektgruppe mit der Verarbeitung und Analyse der Daten des durch den Fachbereich Physik auf der Insel La Palma betriebenen First G-APD Cherenkov Telescope (FACT). Dieses liefert täglich Daten im Terabyte- Bereich, die mit Hilfe des Clusters des Sonderforschungsbereiches 876 zunächst indiziert und dann auf effiziente Weise verarbeitet werden müssen, sodass diese Projektgruppe im besten Falle die Tätigkeit der Physiker mit ihren Ergebnissen unterstützen kann. Wie genau dies geschehen soll, sei auf den nachfolgenden Seiten genauer beleuchtet - begonnen mit dem dezidierten Anwendungsfall, unter Berücksichtigung der notwendigen fachlichen sowie technischen Grundlagen, bis hin zu den finalen Ergebnissen.