Explore en tiempo real con nuestro último documento técnico: La guía del CTO para Linux en tiempo real
Bienvenido a esta serie de blogs de dos partes sobre Linux y RTOS (sistemas operativos en tiempo real). Esta serie explicará las diferencias entre implementar requisitos justo a tiempo utilizando el núcleo de Linux e implementar requisitos justo a tiempo utilizando un RTOS.
La primera parte explicará los conceptos básicos detrás del núcleo en tiempo real que ejecuta Linux y RTOS. En la segunda parte, profundizaremos en los pros y los contras de cada método y cómo hacer una comparación informada entre los dos. Empecemos.
¿Qué es el tiempo real?
En el entorno informático en evolución, la demanda de capacidades en tiempo real continúa creciendo y los pronósticos indican que para 2025, casi el 30% de los datos del mundo requerirán procesamiento en tiempo real. [1]. Para comprender cómo satisfacer los requisitos inmediatos, es útil tener una definición clara del concepto.
La «inmediatez» es la capacidad de un sistema operativo (SO) para proporcionar el nivel requerido de servicio dentro de un tiempo de respuesta limitado. [2].En un sistema en tiempo real, la exactitud de un cálculo depende no sólo de la corrección lógica del resultado, sino también del tiempo que lleva producir el resultado. [3].
En lo que respecta al software, se pueden utilizar métodos alternativos para satisfacer las necesidades inmediatas. ¿Cuál debería adoptar su empresa? En el debate entre Linux y RTOS, ¿dónde deberían situarse las empresas?
Linux en tiempo real
La computación en tiempo real a través del kernel de Linux está ganando terreno como una solución valiosa, especialmente en sistemas que ejecutan los últimos chips, con tiempos de respuesta precisos y deterministas.
El concepto de preferencia está en el corazón de Linux en tiempo real. Implica interrumpir el hilo de ejecución actual para procesar inmediatamente un evento de mayor prioridad. Sin la preferencia del núcleo, no se pueden lograr tiempos de respuesta deterministas en Linux. PREEMPT_RT está alojado en la Fundación Linux y es la implementación justo a tiempo de facto de Linux. Aunque su objetivo no es reducir la latencia tanto como sea posible, introduce mecanismos como la herencia de prioridad y reemplaza las primitivas de bloqueo para hacer que el núcleo de Linux sea preferible con tiempos de respuesta deterministas.
Instant Ubuntu con parches PREEMPT_RT fuera del árbol pone en primer plano la funcionalidad instantánea. Instant Ubuntu puede reducir la latencia del núcleo y proporcionar un entorno de ejecución de tareas predecible en el tiempo basado en los requisitos de cargas de trabajo exigentes. también, modelo El soporte para el kernel de Ubuntu Linux activo durante más de una década permite a los fabricantes de dispositivos centrarse en sus impulsores comerciales.
Utilice RTOS para cumplir con los requisitos en tiempo real
RTOS ofrece una alternativa a las soluciones Linux justo a tiempo. A diferencia de los sistemas operativos generales. RTOS se centra en tiempos de reacción deterministas y un control preciso sobre la programación de tareas. Las empresas suelen utilizar sistemas operativos justo a tiempo en escenarios de misión crítica que tienen casos de uso extremadamente dependientes de la latencia donde el incumplimiento de los plazos puede provocar fallas en el sistema. Los RTOS son buenos para gestionar las prioridades de las tareas, de modo que las tareas críticas tengan prioridad sobre los procesos menos urgentes. Esta priorización es crítica en situaciones donde el sistema debe garantizar que las operaciones ocurrirán dentro de un período de tiempo específico.
RTOS, por otro lado, es adecuado para aplicaciones en sistemas críticos que no pueden tolerar ningún tipo de falla del sistema, pero puede presentar algunas desventajas, que discutiremos en la segunda parte.
¿Se logra siempre un «rendimiento óptimo» utilizando un kernel de Linux o RTOS con capacidades en tiempo real? ¿Puede estar seguro el equipo de desarrollo de que se puede elegir claramente entre los dos enfoques en función de los requisitos del sistema? vamos a ver.
Reduzca la latencia usando Linux y RTOS
La capacidad en tiempo real del kernel de Linux no puede garantizar la máxima latencia, ya que el rendimiento depende estrictamente del sistema actual. Desde la red hasta la partición de caché, cada recurso compartido afecta el tiempo de ciclo y puede ser una fuente de inquietud. Todos los niveles, desde el hardware hasta el núcleo y las aplicaciones, pueden ser una fuente de latencia.
Del mismo modo, incluso el RTOS más eficiente puede resultar inútil en presencia de otros receptores retrasados. Se requiere un ajuste específico para cada caso de uso, y la mejor combinación de configuraciones de ajuste para hardware específico aún puede generar resultados deficientes en diferentes entornos. Esto significa que no podemos garantizar «abstractamente» la latencia máxima, ya que el rendimiento depende estrictamente del sistema específico.
Haga una elección informada entre Linux en tiempo real y RTOS
La elección entre RTOS y Linux en tiempo real depende de los requisitos de latencia específicos del sistema, equilibrando las necesidades de determinismo, gastos generales y eficiencia de recursos.
Si bien Ubuntu Linux instantáneo con el parche PREEMPT_RT proporciona una solución poderosa para una variedad de escenarios, en sistemas integrados críticos puede ser preferible un RTOS dedicado. El núcleo de Linux con sus capacidades inmediatas es ideal para casos de uso que dependen de la latencia, pero para requisitos de latencia extrema, un RTOS puede ser más adecuado. Comprender las complejidades de ambas opciones es clave para tomar decisiones informadas que se ajusten a las necesidades y limitaciones de su negocio.
Estén atentos a la segunda parte de esta miniserie, donde analizamos las consideraciones que se deben recordar al elegir un kernel de Linux o RTOS para un sistema en tiempo real.
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