SUSE Linux Enterprise Real Time Extension 10

Systemanforderungen

SUSE Linux Enterprise Real Time kann zwar auch auf Systemen mit nur einem Prozessor eingesetzt werden, die beste Leistung wird jedoch auf Multiprozessorsystemen erzielt. Es gelten folgende Mindestsystemanforderungen:

Mindestsystemanforderungen

• 512 MB physischer RAM
• 5 GB verfügbarer Festplattenspeicher

Empfohlene Systemanforderungen

• Multicore-/Multiprozessorsystem
• 1 GB physischer RAM
• 10 GB verfügbarer Festplattenspeicher

Unterstützte Prozessoren

• x86
• AMD64
• Intel EM64T

SUSE Linux Enterprise Real Time Extension ist eine Erweiterung, d. h. vor der Installation dieses Produkts muss zunächst SUSE Linux Enterprise Server installiert werden.

Softwareanforderungen

• SUSE Linux Enterprise Server 10 SP2

Technische Merkmale

SUSE Linux Enterprise Real Time Extension basiert auf dem Linux-Kernel 2.6.22 und beinhaltet das neueste Real Time-Patchset der Open Source-Community (preempt_RT). Dieses Set unterstützt Preemption mit inaktiven Spinlocks sowie Thread-Run-Interrupts und die Übernahme von Prioritäten. Die Lösung umfasst zudem Unterstützung für CPU-Shielding, Ressourcenzuweisung und hochauflösende Zeitgeber. Service Pack 2 bietet darüber hinaus Unterstützung für adaptives Sperren und das Precision Time Protocol (PPT) und beinhaltet den neuesten Open Source-RDMA-Software-Stack der OpenFabrics Alliance: OpenFabrics Enterprise Distribution (OFED) 1.3. Novell ist dank Service Pack 2 der erste Linux-Anbieter, der Kunden mit OFED 1.3 unterstützt.

Inaktive Spinlocks: SUSE Linux Enterprise Real Time Extension wurde so modifiziert, dass bestimmte Bereiche des herkömmlichen Linux-Betriebssystem-Kernels nun unterbrochen werden können bzw. präemptiv sind, was bislang nicht der Fall war. Sie können Latenzzeiten minimieren und die Vorhersehbarkeit von Antwortzeiten verbessern, wenn Sie dafür sorgen, dass ein nicht-unterbrechbarer Betriebssystemprozess einen benutzerspezifischen hochprioritären Prozess nicht blockiert oder anderweitig verhindert, dass dieser ausgeführt wird. Zu den oben erwähnten Modifizierungen gehören beispielsweise inaktive Spinlocks. Spinlocks sind Mechanismen, mit denen der synchronisierte Zugriff auf Systemressourcen gewährleistet wird. Ausführungs-Threads nutzen CPU-Ressourcen und befinden sich dabei in einer Art Kreislauf („spin“). Sie überprüfen regelmäßig, ob eine Sperre freigegeben worden ist, denn nur dann können sie die Ausführung des angeforderten Prozesses abschließen. Die Spinlocks in SLERT sind so konzipiert, dass sie deaktiviert oder ausgesetzt werden können. Auf diese Weise werden die ihnen zugewiesenen Ressourcen für die Ausführung von Prozessen mit höherer Priorität freigegeben.

Thread-Run-Interrupts: Kernel-spezifische Interrupt-Threads gehören ebenfalls zu den Anpassungen, die den SUSE Linux Enterprise Real Time Extension-Kernel noch präemptiver machen. Interrupts sind Prozesse, die entweder von der Hardware (Hard-Interrupt) oder der Software (Soft-Interrupt) initiiert werden. Ihre Initiierung führt dazu, dass der Linux-Kernel vom Prozessmodus in den Interrupt-Modus geschaltet wird. Bei einem herkömmlichen Betriebssystem sind Prozesse im Interrupt-Modus nicht präemptiv. Bei SUSE Linux Enterprise Real Time Extension hingegen werden diese Interrupts von Kernel-Threads gleichsam eingeschlossen. Diese Kernel-Threads wiederum können unterbrochen werden, sodass es möglich wird, Hard- und Soft-Interrupts zwecks Ausführung von Prozessen mit höherer Priorität auszusetzen.

Übernahme von Prioritäten: Hiermit ist gemeint, dass Prozesse mit niedriger Priorität in der Lage sind, eine höhere Priorität anzunehmen. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn ein hochprioritärer Prozess erst ausgeführt werden kann, nachdem ein Prozess mit niedriger Priorität abgeschlossen ist. Bei SUSE Linux Enterprise Real Time Extension warten Kernel-Services, die von einem Prozess mit hoher Priorität initiiert werden, nicht unendlich lange auf den Abschluss anderer Kernel-Services, die von Prozessen mit niedriger Priorität (die über ein erforderliches Semaphor verfügen) ausgelöst wurden. Stattdessen wird den Niedrigprioritätsprozessen eine höhere Priorität zugewiesen bzw. sie übernehmen die Priorität des hochprioritären Prozesses, bis das Semaphor freigegeben ist. Darüber hinaus umfasst SUSE Linux Enterprise Real Time Extension eine alternative glibc, mit deren Hilfe die Übernahme von Prioritäten auch auf den Benutzerbereich ausgedehnt wird. Anwendungen mit dieser alternativen glibc können eine Ausweitung der Übernahme von Prioritäten auf ihre POSIX-Mutexe anfordern.

CPU-Shielding und -Zuweisung: Dank SUSE Linux Enterprise Real Time Extension haben Benutzer die vollständige Kontrolle über die Zuweisung von Prozessen und Threads an CPUs. So kann beispielsweise festgelegt werden, dass Prozesse mit Echtzeitanforderungen ausschließlich auf dedizierten CPUs oder Prozessorkernen ausgeführt werden. CPUs, die für die Ausführung von Echtzeitaufgaben zuständig sind, können komplett von anderen Prozessen isoliert werden, die ihnen nicht ausdrücklich zugewiesen worden sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass für hochprioritäre Prozesse stets Ressourcen zur Verfügung stehen und dass sie selbst bei höheren Systemlasten nur minimal beeinträchtigt werden. Dies wiederum resultiert in insgesamt größerer Zuverlässigkeit und besserer Vorhersehbarkeit.

Hochauflösende Zeitgeber: Die POSIX-Zeitgeber-Kernel-Services mit niedriger Auflösung (40 Millisekunden) sind durch eine neue Implementierung mit einer Auflösung von etwa zwei Mikrosekunden ersetzt worden. Die Zeit, die das System auf die Verarbeitung von Interrupts, Systemaufrufen, Kernel-Daemons und Benutzeranwendungen verwendet, kann nun in Nanosekunden ausgewiesen werden.

Neue Funktionen in Service Pack 2:

Adaptives Sperren: Die Spinlocks in SUSE Linux Enterprise Real Time Extension 10 Service Pack 2 sind noch stärker modifiziert worden, um Betriebssystem-Kontextwechsel zu beschleunigen und somit die Leistung durchsatzkritischer Workloads maßgeblich zu verbessern. Dank eines neuen adaptiven Sperr-Algorithmus für Kernel-Sperren ist es möglich, Aufgaben präemptiv in einen Wartezustand zu versetzen, sodass die CPU nicht mehr sofort freigegeben wird, wenn eine bestimmte Ressource für mehrere Aufgaben angefordert wurde. Dadurch verringert sich die Anzahl der Betriebssystem-Kontextwechsel, während gleichzeitig der Durchsatz erhöht und die Latenzzeiten bestimmter Anwendungen verkürzt werden.

Precision Time Protocol: SUSE Linux Enterprise Real Time Extension 10 Service Pack 2 bietet Unterstützung für Version 1 des Precision Time Protocol (PTP). Hierbei handelt es sich um ein Standardprotokoll für die Zeitübertragung, das die präzise und sorgfältige Synchronisierung von Hochgeschwindigkeitsnetzwerken ermöglicht. PTP bietet nanosekundengenaue Präzision und erhöht im Vergleich zu herkömmlichen Betriebssystemprotokollen wie NTP und GPS die Genauigkeit von Synchronisierungen und Prozesszuweisungen.

OFED 1.3: SUSE Linux Enterprise Real Time Extension 10 Service Pack 2 beinhaltet auch OpenFabrics Enterprise Distribution (OFED) 1.3, das aktuellste Open Source-RDMA-Softwarepaket der OpenFabrics Alliance, das die Implementierung einheitlicher Hochgeschwindigkeitsverbindungen auf der Grundlage von InfiniBand und 10-Gigabit-Ethernet ermöglicht. Novell ist dank Service Pack 2 der erste Linux-Anbieter, der Kunden mit OFED 1.3 unterstützt.