SUSE Real Time实时操作系统解决方案

1、SUSE Real Time 实时操作系统解决方案Breadcrumbs2产品概述技术特点产品路线图使用场景成功案例内容3产品概述概述SUSE Real Time为实时性应用提供精确、低延迟、高性能的环境工业级标准的实时性版本内核抢占 (Kernel preemption)CPU屏蔽 (CPU shielding)任务优先级(Task prioritization)优先级继承 (Priority inheritance)中断线程 (Interrupt threads)Open Fabrics Enterprise Distribution (OFED)概述SUSE Real Time 时间敏感

2、应用确保进程响应毫秒级下的延迟时间敏感进程能及时访问资源 低抖动 在同一时间内反复执行高精度时钟 隔离进程优先级分层规范CPU屏蔽任务优先级低延迟通讯10G ethernet / Infiniband (OFED)TCP offloadLTTng 2.0Develop critical applications6技术特点目前状态SUSE Real Time 基于SUSE Linux Enterprise Server相同的内核共享硬件支持专注于RT功能LTTng + eclipse插件精确时间协议（PTP）虚拟化支持ZOOMx 1800SLESPeak 4000 sSUSE Real Time

3、Peak 2.5 s低抖动SUSE Real Time实时操作系统Soft or Hard?时间限制是实时操作系统中的一项重要的衡量指标。如何理解不同的水平？ 基于结果的分类:Hard 错过最后期限意味着整个系统故障Soft 结果的有用性在截止日期后降低，从而降低了系统的服务质量 (Wikipedia)基于设计的分类:Hard - 绝对可以保证其执行操作的最长时间Soft - 通常可以在一定时间内执行操作 (A National Instrument white paper)实时操作系统Soft or Hard?混合分类:Hard - 专为特殊用途而设计，即使是最短的延迟也可以导致天渊之别So

4、ft - 处理器和其他调度算法进行优化，使其优先处理优先级更高的进程，而不能绝对保证性能 (Fedora Project documentation)实时操作系统是否 安全?返回到实时计算定义和基于结果的分类安全相关示例（伤害，死亡）经常说明在硬实时系统中缺少最后期限通过使用带这些形容词 (total, absolutely)来进一步强调这一点谁来决定错过最后期限的后果?实时操作系统快还是慢?如果我们谈论的是最后期限，那么系统一定必须很快才能满足！不，按时完成任务是为了保证准确性假设计算的时间预算是1秒计算需要0.95秒为了满足截止日期，处理必须按时开始，并且在两次之间不得中断。调度程序延迟演

5、示表明SLERT提供了更可预测的流程运行时特征SLES 12 SP1SLERT 12 SP1一些希腊语: 在SLE Real Time的背景下，我们谈论的是微秒ms微秒ms有多短?按键之间的平均延迟（键入） 300 000s汽油发动机全转速(一转) 10000s游戏监控器响应时间（GTG） 2000 s以太网帧传输 1 Gbps 12s光子从天花板到地面的传播距离为 0.01s服务器级CPU加两个整数 0.003s如何理解这一切?学术定义广泛地讨论现实世界中的部署通常将安全性，可靠性和实时性联系在一起“嵌入式embedded”一词通常跟“实时real time”混为一谈结果，可以用略有不同的方

6、式来理解实时。让我们谈谈实际功能和要求内核抢占Kernel PreemptionSUSE Real Time时间紧迫的任务可立即访问CPU实时内核改进优先级继承互斥锁替代非特权自旋锁（启用对关键内核节的抢占）自适应锁定读写锁转换线程上下文中的抢占式中断处理程序中断线程Interrupt ThreadsSUSE Real Time将中断转换为线程Prioritization possiblePreemption possibleLeverage CPUSetspreemptivenon preemptiveTop Half Bottom HalfNon Real TimeReal TimeWak

7、e up ThreadBottom HalfTop Half CPU-实时屏蔽CPU-ShieldingSUSE Real Time 高速公路专用道时间紧迫的任务使用屏蔽的CPU subsets灵活地将线程分配给CPUs专用通道可实现快速而受保护的处理优先级PrioritizationSUSE Real TimeTasks 和 interrupts 均可以按优先级处理优化级别调度器FIFO & ROUND_ROBIN用于实时任务OTHER 用于非实时任务命令： chrt(1)线程可以优先于中断之上忽略调度时钟Tick- - NOHZ_FULL即使卸载了硬件中断，仍然会有微小的中断在NOHZ_F

8、ULL模式下，即使那些被大大抑制也可以产生更可预测的运行时间将中断引起的噪声水平降低两个数量级当CPU上只有一个可运行的进程时Housekeeping offloaded用其他CPU和syscall处理21产品路线图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使用场景Use CasesSUSE Real Time仿真真实生活模拟训练系统制造业设备仿真数据采集过程控制通讯IP语音音频和视频流金融高速信息交换算法交易目标客户SUSE Real Time制造，电信，金融现场模拟应用定制取代专有和嵌入式实时测试延迟对工作负载的影响29成功案例成功案例SUSE Real TimeJlich Supercomputer CenterTh