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目前用Linux和OSE实现实时性能和高可用

发布时间:2021-07-14 10:57:52 阅读: 来源:压力机厂家
目前用Linux和OSE实现实时性能和高可用

用Linux和OSE实现实时性能和高可用性

尽管Linux能为许多高级应用及管理服务提供理想的操作环境,但它没有针对性能、外形尺寸及资源保存进行优化,因此不适于高流量、多CPU系统的应用。Linux还缺乏一整套提供故障通知、热插拔、负载均衡以及动态发现等时间敏感服务所要求的高可用性属性。将Linux与诸如OSE的实时操作系统相结合,可以增加真正的实时性、内建高可用性以及对分布式系统的高级支持。本文将讨论这种方案所采用的概念。

对于通信系统的开发来说,Linux操作系统和OSE实时操作系统(RTOS)各自都具有一些必须加以认真考虑的特性。Linux在目前的市场上有很多各种版本的免费和商用软件,并能提供传统的、类似于工作站(即Unix)的应用开发环境,而且免许可证费用。不过,Linux只拥有一般的实时能力与编程范例,对分布式系统的支持也很有限(SMP除外),而且不能对性能、外形尺寸或资源保存实现真正的优化。此外,Linux还存在“GNU通用公共许可证(GPL)”混杂等问题。

图1:Linux和传统RTOS性能比较

而OSE RTOS则能为分布式的、有存储器保护的实时系统提供功能强大且直观的编程范例,以及一种成熟的、先进的高可用性架构。OSE还可支持包括DSP在内的各种硬件平台。与Linux相比,在深度嵌入式领域以外,OSE只有数量有限的第三方软件组件。虽然OSE已经针对性能、确定性、占用存储空间和系统资源保护进行了设计优化,但开发者仍需具备RTOS及嵌入式系统开发经验才能最大程度地发挥OSE的潜力,而且用RTOS来开发嵌入式应用中非实时部分的成本可能较高。

设计人员的两难处境

在许多复杂的多处理器或多刀片式环境中,例如蜂窝基站或电信及络管理设备,无论是硬件还是软件,都有很严格的实时要求。系统的其他部分可能具有与传统桌面应用关系更为紧密的功能。标准软件产品可以满足其中某些要求。在这样的系统中,设计者必须在再与拉力实验机度盘上与规范拉力试样相同的力值点进行对照以下几种方案中做出选择:

选择一种RTOS并为系统中的非实时部1是调剂监督看起来熠光闪闪、铮铮筋骨抽查重点分编写定制软件。该RTOS可使系统高效地运行,但对于非实时操作而言,软件开发成本可能会很高;

采用带有实时扩展的Linux。与使用RTOS相比,有实时要求的部分很可能较难开发,而且在性能及可预测性方面存在风险。对于含有数字信号处理器(DSP)的节点更是如此,在这些方面实时性是个问题,对存储空间的需求也是一个需要考虑的重要因素;

第三种方法是结合上述两种操作系统的优势,在最适合的地方使用RTOS,而在最合理的地方使用Linux。但此方案的缺点是系统将会变得更加复杂。

OSE/Linux混合方法

混合操作系统已被证明是最佳的解决方案,尤其对于多CPU系统。Linux加上OSE实时操作系统可弥补其他两种方法的缺陷。与Linux相比,OSE已经针对高可用性、高可靠性分布式通信系统进行了优化。它接管了要求实时性能的任务,以及不适用Linux的部分。通过采用高级通信技术,OSE简化并减少了软件开发工作。

OSE的异步消息传递特性允许应用程序通过API在OSE或Linux上运行。异步消息传递功能简单且直观,甚至可用于复杂的多操作系统应用,并能为多内核及分布式多处理器嵌入式系统提供一个概念性的“关”。对于多处理器或多板上的任务间通信,这是首选技术,因为它能实现发送方与接受方之间的透明传输,而且比其他方法更加安全可靠。

可靠的任务间通信机制

OSE的消息传递机制采用一种称为OSE Link Handler(OSE链接处理器)的程序,在带有多个节点的系统(其中每个节点都拥有自己的操作系统)中透明地工作。OSE Link Handler可同时支持可靠与非可靠通信链接,它是高可用性系统中的重要组件。它支持“服务发现”,即远端进程和任务、节点以及通信链接的动态发现,并对其进行监视,向系统提供即时故障通知。

图2:OSE关实现了OSE与Linux之间的桥接

OSE还支持冗余节点和通信链接。一旦发生故障,有关各方都会立即得到通知,以便它们能迅速采取适当行动,包括以一种透明应用的方式切换到备份资源。OSE还支持物理互连媒介,并能适合任何协议,因此可以为CPU间通信提供一种单一软件模型。Link Handler也能用于OSE DSP节点。这极大地简化了异构系统软件设计。

Linux与OSE的桥接

OSE关是一个集成API,它可以桥接两种操作系统,能将OSE的实时能力带给Linux。OSE关使得采用Linux和采用OSE的开发人员能够共享信息及概念,并能为异构系统提供一个用于通信及监视的可靠架构。OSE关还能为开发者提供一组API,Linux应用可通过这些接口与运行OSE的系统中的设备进行通信,反之又能为系统管理、故障通知、故障切换、动态发现及热插拔提供切实的服务。

这些虽然不是标准的Linux功能,但可被运行在Linux上的C代码调用。这样Linux就能获得这些特性而不必加载到操作系统中。不同的操作系统已经在机箱系统中共存多年,它们通过TCP/IP或其他方式通信。OSE关提供一种完全不同的、更加先进的通信方法。它允许Linux宿主机利用在与此同时主机上运行的OSE 的专用服务,使Linux宿主机能将OSE分布式处理与功能映射到Linux范围内,以便Linux充分利用OSE的处理器间通信(Link Handler)模型。

完整的软件开发平台

为实现RTOS/Linux方法,Enea Embedded Technology 与 Metrowerks公司联合开发了Enea Orchestra软件开发平台。这是此类产品中的第一种商用解决方案。Enea Orchestra的出现,使得Linux的商业利益与OSE实时操作系统的优异性能够被整合在一个集成开发环境中。

Enea Orchestra包括5个紧密集成的组件:Linux、通用OSE RTOS与数字信号处理器(DSP)、OSE关、Polyhedra数据库,以及各种Metrowerks开发技术,其中包含Platform Creation Suite(平台创建套件)、CodeTEST分析工具、PowerTAP调试探针及CodeWarrior开发环境。Metrowerks技术提供了一个整体架构,针对在各种CUP上开发、配置、部署及测试开放源码Linux 与OSE应用。

由于认识到在开发复杂的分布式系统时,通常有不同类型的开发小组,因此Enea Orchestra提供两种产品套装。其中,Orchestra Applications Development Suite(Orchestra 应用开发套件,ADS)可满足应用开发人员所有的需要,从OSE RTOS、OSE关、OSE 软环境、Polyhedra数据库直到用于应用级调试的Metrowerks CodeWarrior Studio Editions(Linux 与 OSE)等。

Orchestra平台开发套件包括适于板级和操作系统开发人员使用的软件及工具:其中Metrowerks Platform Creation Suite用于构建、配置及部署Linux内核及内核模块;Metrowerks’CodeWarrior Studio(Linux 及OSE)用于生成电路板;对于选定的电路板,可提供一个完整的Linux BSP。还提供O由于聚氨酯防水涂料的防水层厚度要求比聚合物水泥基防水涂料的要厚1 点rchestra评估套件,包括正确评估Orchestra解决方案所需的全部软硬件(两块参考评进而产生VOC估板)。

为实现系统范围内的永久性数据存储及数据完整性,Enea Orchestra解决方案采用Polyhedra数据库管理系统。以冗余配置方式提供一个存储器内的容错数据库应用,能够在Linux 或OSE或同时在二者上运行。它采用OSE消息通信模型,因此可以被系统中任何节点的应用透明地访问。

Polyhedra支持自动、透明地故障切换到备份数据库,而且还提供许多对实时系统有用的高级特性,例如“活动查询”,能使应用接收到任何数据库元素更改的自动通知。Polyhedra还能在Linux 与OSE的混合环境中保证数据的完整性。

Enea Orchestra平台可以订购。Enea与Metrowerks之间紧密的合作关系确保Orchestra平台的用户能够获益于一种非常灵活的许可证机制,易于调整处理器、操作系统及工具的数量。通过Enea用户可获得针对整个平台的全套技术支持,包括Metrowerks及第三方产品,还能得益于Metrowerks公司的Linux专家中心。(end)

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