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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. Overview. Sistemas operativos de tempo real Soluções para Linux Teste de varias soluções Análise de Resultados. Sistemas Operativos de Tempo Real.

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Qual o melhor sabor para o rt linux real time linux

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


Overview
Overview

  • Sistemas operativos de tempo real

  • Soluções para Linux

  • Teste de varias soluções

  • Análise de Resultados


Sistemas operativos de tempo real
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)


Abordagens para adequar o linux para aplica es em sistemas de tempo real
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.


Solu es a avaliar
Soluções a avaliar Sistemas de Tempo Real:

  • 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 hardreal time em espaço de usuário, usando o RTAI API.


Mesurement setup
Mesurement Setup Sistemas de Tempo Real:

  • 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.


Descri o dos processos
Descrição dos processos Sistemas de Tempo Real:

  • 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.


Medidas
Medidas Sistemas de Tempo Real:

t1=interrupt latency

t2=preemption latency

Figura 1: latência de preempção

Figura 2: componentes da latência


Modelo de processos para linux 2 4 e 2 6
Modelo de Processos para Linux 2.4 e 2.6 Sistemas de Tempo Real:

Figura 4: modelo de processos no Linux 2.4 e Linux 2.6


Modelo de processos para Linux com RTAI Sistemas de Tempo Real:

Figura 5: Linux 2.4 com RTAI


Modelo de processos para linux com lxrt
Modelo de Processos para Linux com LXRT Sistemas de Tempo Real:

Figura 6: Linux 2.4 com LXRT


Lat ncia de interrup o
Latência de Interrupção Sistemas de Tempo Real:

Latência de Interrupção sem carga

Latência de Interrupção com carga

Figura 7: Curvas da Latência de Interrupção sem carga

Figura 8: Curvas da Latência de Interrupção com carga


Lat ncia de preemp o
Latência de Preempção Sistemas de Tempo Real:

Sem carga

Com carga

Figura 9: Curvas da Latência de Preempção sem carga

Figura 10: Curvas da Latência de Preempção sem carga


Interrupt latency summary
Interrupt Latency Summary Sistemas de Tempo Real:

Tabela 1: Interrupt Latency Summary


Preemption latency summary
Preemption Latency Summary Sistemas de Tempo Real:

Tabela 2: Preemption Latency Summary


Overall
Overall Sistemas de Tempo Real:

  • 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).


Refer ncias
Referências Sistemas de Tempo Real:

http://linuxdevices.com/articles/AT3479098230.html

http://www.wikipedia.org

Hard Real-Time Computing Systems (2nd edition)

Springer, Buttazzo


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