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Veröffentlicht von:Gevehard Genthe Geändert vor über 10 Jahren
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Thomas Gleixner – linutronix Linux in Automation 2004 – Uni Hannover
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Was ist das ? LInux Based Enhanced RealTime Operating System Modifikation des Linux-Kernels zur Erlangung der Echtzeitfähigkeit basierend auf dem KURT Projekt (Kansas University Realtime) unter der Leitung von Prof. Douglas Niehaus
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Warum ? Performance Speicherbedarf Portierbarkeit Dual Kernel ist für viele User schwierig zu handhaben
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Designvorgaben Quality of Service Instrumentierbarkeit Unterstützung für vernetzte Systeme Modularität Portierbarkeit
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Quality of Service As fast as specified rather than as fast as possible Zitat Douglas Niehaus
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Funktionalität Microsekunden Timer Instrumentierung für Kernel / Userspace Modularer Echtzeitscheduler Interrupthandling unter Schedulerkontrolle Userspace Realtime
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µsec Timer Driftkompensation Synchronisation von vernetzen Systemen Schlanke Implementation auf reiner 32 bit Arithmetik Busyloops für kurze Delays entfallen
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µsec Timer Voraussetzungen Frei laufender Timer oder Time Stamp Counter. Emulation des x86 TSC für 16 und 32 bit Timer One-shot programmierbarer Timer
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Instrumentierung DSKI (Data Stream Kernel Interface) DSUI (Data Stream Userspace Interface) Alle relevanten Codeteile sind instrumentiert Eventaufzeichnung selektierbar Netzwerksupport für Embedded Systeme
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Instrumentierung Eventspeicher wird in XML umgewandelt Python basierte Auswertung
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RT - Scheduler Erweiterung der Linux Task Struktur. Dadurch Userspace Realtime zum Nulltarif RT-Scheduler entscheidet vor dem eigentlichen Linux-Scheduler Groupscheduling Modular ladbare Scheduling Algorithmen Watchdog Funktion
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RT - Scheduler Schedule() RT-Scheduler Scheduler Modul Scheduler Modul Scheduler Modul RT ? Taskswitch Linux scheduler Ja Nein
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Groupscheduling Bilden von Prozessgruppen Scheduling der Prozessgruppen Scheduling der Prozesse in den Gruppen
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Groupscheduling Beispiel Timeslice P4, P5 P6, P7 P1, P2, P3 Group 1 Group 2 Group 3 P8, P9 EDF Priority RR
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Groupscheduling Implementierte Algorithmen Priority Priority mit Quantum Early Deadline First Round Robin Explicit Plan Periodic
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Groupscheduling System Decision Function (SDF) Scheduling von Systemereignissen Scheduling von Interrupthandlern Scheduling von Tasklets
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Interrupthandling CLI/STI durch Softwareflag ersetzt Interrupts sind auf Hardwareebene fast immer enabled Support für Per IRQ locking Softwarepriorisierung von Interrupts Interrupts unter Schedulerkontrolle (SDF)
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Interrupthandling IRQ Entry RT IRQ ? CLI ? RT context ? Notification NN N J J IRQ handler IRQ Exit Locked ? J Can run ? (SDF) N N J J
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Interrupthandling IRQ1, IRQ5 IRQ11 RT IRQ Group Priority IRQ1, IRQ5 IRQ11 Linux IRQ Group EDF Bottom Halfs, Tasklets Linux SDF Group Sequential Interrupthandling im Scheduler (SDF)
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Userspace Realtime Standard Userspace Programmierung Posix-Threads Realtime Verhalten kann innerhalb des Programms oder von aussen beinflusst werden Debugging von Realtime Anwendungen mit GDB Userspace Devicedriver Support
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Userspace Realtime Standard IPC Mechanismen Signale Semaphoren Fifos Pipes Shared Memory
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Userspace Realtime Restriktionen Blockierende Systemcalls (Disk-I/O)
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Performance P3 1,4Ghz, 100% load
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Performance P3 1,4Ghz, 100% load
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Performance P3 1,4Ghz, 100% load
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Performance P3 1,4Ghz, 100% load
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Performance Maximum Signal propagation delay Celeron 333MHz (1) 100% Userspace load (2) 50% Userspace 50% System load (ping -f, serial communication 115200 Bd)
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Portierbarkeit Es müssen nur der Timer und die Interrupt Entry Funktion portiert werden ARM7 ca. 120 Zeilen Code + 100 Zeilen Makros PPC405 ca. 200 Zeilen Code + 100 Zeilen Makros
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Status (1) Nicht alle Derivate implementiert WIP = Work In Progress
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Verwendung Telekommunikation (ATM-Switching) ACE/TAO wird von Chris Gill auf LibeRTOS betrieben. Hierbei ist vor allem die Integration der ACE Scheduling Funktionalität in die Groupscheduling Funktion von LibeRTOS ein vorrangiges Ziel. Video/Audio Streaming, HD-Recording Messtechnik, Datenerfassung / aufbereitung
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