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Qual o melhor sabor para o RT-Linux (Real Time Linux)? Ricardo Matias Nº27471 e Vitor Hugo Nº21906 Sistemas de Tempo Real 2006 DETI-UA
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Overview Sistemas operativos de tempo real Soluções para Linux Teste de varias soluções Análise de Resultados
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Sistemas Operativos de Tempo Real Resposta correcta no domínio Lógico e Temporal (Tem que garantir uma resposta correcta a eventos num período limitado de tempo) Vantagens de usar Linux: Grande flexibilidade no desenvolvimento e muitas ferramentas disponíveis. Problema dos sistemas Linux convencionais: O Kernel monolítico, em grande parte não preemptive. (Grandes variações nos atrasos de preempção, que podem chegar a centenas de ms)
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Abordagens para adequar o Linux para aplicações em Sistemas de Tempo Real: Executar o Linux como uma tarefa em tempo livre de um Micro Kernel de Tempo Real (que tem completo controlo das interrupções e do processador). São necessários novos drivers para aplicações nesse Kernel. Perdemos a protecção de memoria do Linux. Modificar o Kernel do Linux internamente, para inserir características de Tempo Real (ex: reserva de recursos). Low latency patches: Inserir pontos de rescheduling, diminuindo o tamanho dos bocados de Kernel não preemptive. Kernel preemtability patches: Executar o Kernel como multi-processo. É necessário ter em atenção situações de sincronização.
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Soluções a avaliar Linux 2.4 (tem vários problemas quando usado em tempo real, usado para comparação base) Linux 2.6 (melhor do que Linux 2.4, com introdução de mecanismos para tempo real. Algoritmo de scheduling mais eficiente em situações de sobrecarga, Kernel preemption patch). Linux 2.4 com RTAI (Real Time Aplication Interface). É um Micro Kernel que corre debaixo de Linux. O Linux executa como tarefa a tempo disponível. Linux 2.4 com LXRT. É uma extensão do RTAI, permite correr tarefas soft e hard real time em espaço de usuário, usando o RTAI API.
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Mesurement Setup PC, Target hardware e uma ligação de rede entre o PC e o target. Vamos ver os tempos de resposta a um evento gerado periodicamente com o sistema sobrecarregado e sem carga.
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Descrição dos processos Comms Server e Comms Client:Criar carga de comunicações e processamento no target. Data Acq: Colectar a informação dos atrasos através do timer. Espera pelo sinal que indica o inicio do intervalo de controlo, lê o contador do timer (preemption latency) e depois pede informação do time counter armazenada no driver do interrupt handler. Envia essa informação ao File I/O. File I/O: Recebe informação do Data Acq e organiza a informação em gamas de valores. Termina todo o processo quando atingindo um determinado nº de amostras.
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Medidas t1=interrupt latency t2=preemption latency Figura 1: latência de preempção Figura 2: componentes da latência
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Modelo de Processos para Linux 2.4 e 2.6 Figura 4: modelo de processos no Linux 2.4 e Linux 2.6
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Modelo de processos para Linux com RTAI Figura 5: Linux 2.4 com RTAI
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Modelo de Processos para Linux com LXRT Figura 6: Linux 2.4 com LXRT
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Latência de Interrupção Latência de Interrupção sem carga Figura 7: Curvas da Latência de Interrupção sem carga Latência de Interrupção com carga Figura 8: Curvas da Latência de Interrupção com carga
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Latência de Preempção Com cargaSem carga Figura 9: Curvas da Latência de Preempção sem carga Figura 10: Curvas da Latência de Preempção sem carga
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Interrupt Latency Summary Tabela 1: Interrupt Latency Summary
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Preemption Latency Summary Tabela 2: Preemption Latency Summary
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Overall RTAI - mais performance LXRT - ligeiramente menos performance, facilidades do Linux em espaço de usuário. Linux 2.6 é alternativa às duas primeiras. Linux 2.4 normal é desadequado para RT (tempos de resposta pouco determinísticos).
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Referências http://linuxdevices.com/articles/AT3479098230.html http://www.wikipedia.org Hard Real-Time Computing Systems (2nd edition) Springer, Buttazzo
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