SUSE Real Time實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)解決方案

1、SUSE Real Time 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)解決方案Breadcrumbs2產(chǎn)品概述技術(shù)特點(diǎn)產(chǎn)品路線圖使用場(chǎng)景成功案例內(nèi)容3產(chǎn)品概述概述SUSE Real Time為實(shí)時(shí)性應(yīng)用提供精確、低延遲、高性能的環(huán)境工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)性版本內(nèi)核搶占 (Kernel preemption)CPU屏蔽 (CPU shielding)任務(wù)優(yōu)先級(jí)(Task prioritization)優(yōu)先級(jí)繼承 (Priority inheritance)中斷線程 (Interrupt threads)Open Fabrics Enterprise Distribution (OFED)概述SUSE Real Time 時(shí)間敏感

2、應(yīng)用確保進(jìn)程響應(yīng)毫秒級(jí)下的延遲時(shí)間敏感進(jìn)程能及時(shí)訪問資源 低抖動(dòng) 在同一時(shí)間內(nèi)反復(fù)執(zhí)行高精度時(shí)鐘 隔離進(jìn)程優(yōu)先級(jí)分層規(guī)范CPU屏蔽任務(wù)優(yōu)先級(jí)低延遲通訊10G ethernet / Infiniband (OFED)TCP offloadLTTng 2.0Develop critical applications6技術(shù)特點(diǎn)目前狀態(tài)SUSE Real Time 基于SUSE Linux Enterprise Server相同的內(nèi)核共享硬件支持專注于RT功能LTTng + eclipse插件精確時(shí)間協(xié)議（PTP）虛擬化支持ZOOMx 1800SLESPeak 4000 sSUSE Real Time

3、Peak 2.5 s低抖動(dòng)SUSE Real Time實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Soft or Hard?時(shí)間限制是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要的衡量指標(biāo)。如何理解不同的水平？ 基于結(jié)果的分類:Hard 錯(cuò)過最后期限意味著整個(gè)系統(tǒng)故障Soft 結(jié)果的有用性在截止日期后降低，從而降低了系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量 (Wikipedia)基于設(shè)計(jì)的分類:Hard - 絕對(duì)可以保證其執(zhí)行操作的最長時(shí)間Soft - 通?？梢栽谝欢〞r(shí)間內(nèi)執(zhí)行操作 (A National Instrument white paper)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Soft or Hard?混合分類:Hard - 專為特殊用途而設(shè)計(jì)，即使是最短的延遲也可以導(dǎo)致天淵之別So

4、ft - 處理器和其他調(diào)度算法進(jìn)行優(yōu)化，使其優(yōu)先處理優(yōu)先級(jí)更高的進(jìn)程，而不能絕對(duì)保證性能 (Fedora Project documentation)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是否 安全?返回到實(shí)時(shí)計(jì)算定義和基于結(jié)果的分類安全相關(guān)示例（傷害，死亡）經(jīng)常說明在硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)中缺少最后期限通過使用帶這些形容詞 (total, absolutely)來進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)誰來決定錯(cuò)過最后期限的后果?實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)快還是慢?如果我們談?wù)摰氖亲詈笃谙?，那么系統(tǒng)一定必須很快才能滿足！不，按時(shí)完成任務(wù)是為了保證準(zhǔn)確性假設(shè)計(jì)算的時(shí)間預(yù)算是1秒計(jì)算需要0.95秒為了滿足截止日期，處理必須按時(shí)開始，并且在兩次之間不得中斷。調(diào)度程序延遲演

5、示表明SLERT提供了更可預(yù)測(cè)的流程運(yùn)行時(shí)特征SLES 12 SP1SLERT 12 SP1一些希臘語: 在SLE Real Time的背景下，我們談?wù)摰氖俏⒚雖s微秒ms有多短?按鍵之間的平均延遲（鍵入） 300 000s汽油發(fā)動(dòng)機(jī)全轉(zhuǎn)速(一轉(zhuǎn)) 10000s游戲監(jiān)控器響應(yīng)時(shí)間（GTG） 2000 s以太網(wǎng)幀傳輸 1 Gbps 12s光子從天花板到地面的傳播距離為 0.01s服務(wù)器級(jí)CPU加兩個(gè)整數(shù) 0.003s如何理解這一切?學(xué)術(shù)定義廣泛地討論現(xiàn)實(shí)世界中的部署通常將安全性，可靠性和實(shí)時(shí)性聯(lián)系在一起“嵌入式embedded”一詞通常跟“實(shí)時(shí)real time”混為一談結(jié)果，可以用略有不同的方

6、式來理解實(shí)時(shí)。讓我們談?wù)剬?shí)際功能和要求內(nèi)核搶占Kernel PreemptionSUSE Real Time時(shí)間緊迫的任務(wù)可立即訪問CPU實(shí)時(shí)內(nèi)核改進(jìn)優(yōu)先級(jí)繼承互斥鎖替代非特權(quán)自旋鎖（啟用對(duì)關(guān)鍵內(nèi)核節(jié)的搶占）自適應(yīng)鎖定讀寫鎖轉(zhuǎn)換線程上下文中的搶占式中斷處理程序中斷線程Interrupt ThreadsSUSE Real Time將中斷轉(zhuǎn)換為線程Prioritization possiblePreemption possibleLeverage CPUSetspreemptivenon preemptiveTop Half Bottom HalfNon Real TimeReal TimeWak

7、e up ThreadBottom HalfTop Half CPU-實(shí)時(shí)屏蔽CPU-ShieldingSUSE Real Time 高速公路專用道時(shí)間緊迫的任務(wù)使用屏蔽的CPU subsets靈活地將線程分配給CPUs專用通道可實(shí)現(xiàn)快速而受保護(hù)的處理優(yōu)先級(jí)PrioritizationSUSE Real TimeTasks 和 interrupts 均可以按優(yōu)先級(jí)處理優(yōu)化級(jí)別調(diào)度器FIFO & ROUND_ROBIN用于實(shí)時(shí)任務(wù)OTHER 用于非實(shí)時(shí)任務(wù)命令： chrt(1)線程可以優(yōu)先于中斷之上忽略調(diào)度時(shí)鐘Tick- - NOHZ_FULL即使卸載了硬件中斷，仍然會(huì)有微小的中斷在NOHZ_F

8、ULL模式下，即使那些被大大抑制也可以產(chǎn)生更可預(yù)測(cè)的運(yùn)行時(shí)間將中斷引起的噪聲水平降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)當(dāng)CPU上只有一個(gè)可運(yùn)行的進(jìn)程時(shí)Housekeeping offloaded用其他CPU和syscall處理21產(chǎn)品路線圖Virtualization MatrixSUSE Real TimeRegularWorkloadTiming sensitiveWorkloadSLE RT + KVMSupported (SP1)Targeted (SP2)SLE RT + DockerTargeted (SP2)Targeted (SP2)Please note: This information is f

9、orward-looking and is subject to change at any time. Specific use case to be tested by the customer.Real Time with KVM VirtualizationPREMPT_RT kernelReal time tasksSystem tasksVirtual machinesGNU Compiler Collection- C and C+ compilers fully supported- Ada95 and FortranVersion 4.8 in the Software De

10、velopment KitVersion 6.2 (newest) in the Toolchain Module Plus all the common GNU development toolsTracing TechnologiesLinux Trace Toolkit: next generation (LTTng)System wide tracer recording key software events on the systemFtrace and trace-cmdIn-depth kernel tracer with scheduling lag detection capabilitiesPerfSystem and process performance analysis tool leveraging hardware monitoring capabilities26使用場(chǎng)景Use CasesSUSE Real Time仿真真實(shí)生活模擬訓(xùn)練系統(tǒng)制造業(yè)設(shè)備仿真數(shù)據(jù)采集過程控制通訊IP語音音頻和視頻流金融高速信息交換算法交易目標(biāo)客戶SUSE Real Time制造，電信，金融現(xiàn)場(chǎng)模擬應(yīng)用定制取代專有和嵌入式實(shí)時(shí)測(cè)試延遲對(duì)工作負(fù)載的影響29成功案例成功案例SUSE Real TimeJlich Supercomputer CenterTh