Wie verbessere ich die Echtzeitleistung von Linux für die industrielle Automatisierung?

Linux Realtime Optimization

Januar 12, 2023

Industrielle Automatisierungssysteme sind in hohem Maße auf Echtzeitleistung angewiesen, um einen reibungslosen und genauen Betrieb von Anlagen und Maschinen zu gewährleisten. Eine zuverlässige Echtzeitleistung unter Linux zu erreichen, ist jedoch eine ziemliche Herausforderung. In diesem Blogbeitrag werden wir einige Strategien zur Verbesserung der Echtzeitleistung von Linux-Systemen für die Industrieautomatisierung vorstellen.

Nutzen Sie die Vorteile Ihres Echtzeit-Kernels

Der offensichtlichste und effektivste Weg zur Verbesserung der Echtzeitleistung unter Linux ist die Verwendung eines echtzeitfähigen Kernels. Einer der gängigsten ist der PREEMPT_RT-Patch, der einem Standard-Linux-Kernel Echtzeitfähigkeiten hinzufügt. Die Zuweisung einer Echtzeitpriorität für kritische Tasks mit Hilfe des Befehls “chrt” stellt sicher, dass diese vor anderen, unkritischen Tasks eingeplant werden und es weniger wahrscheinlich ist, dass sie vorzeitig beendet werden.

Verteilen Sie Ihre Arbeitslast

Aber nicht nur die Priorität einer Aufgabe, sondern auch ihre CPU-Affinität kann ihre Echtzeitleistung stark beeinflussen. Tools wie “taskset” ermöglichen es, die Arbeitslast einem bestimmten CPU-Kern zuzuweisen, während die Kernisolierung sicherstellt, dass keine anderen Aufgaben auf diesem speziellen Kern ausgeführt werden. Darüber hinaus können Optimierungen am Completely Fair Scheduler (CFS), dem Standard-Task-Scheduler von Linux, zu erheblichen Verbesserungen für Tasks führen, die auf CPU-Kernen mit gemischter Arbeitslast laufen.

Verwenden Sie Ihre Hardware Features

Hardware-Funktionen wie dynamische Übertaktung, erweiterte Leistungsstufen und Simultaneous Multithreading (SMT) sind großartige Möglichkeiten zur dynamischen Anpassung Ihrer Hardware an sich ändernde Arbeitslasten. Für Anwendungen mit deterministisch wiederkehrenden Arbeitslasten können sie jedoch ein großer Nachteil sein. Wenn die CPU unmittelbar vor dem nächsten Rechenzyklus in den Ruhezustand versetzt wird, kommt es zu Verzögerungen durch die Verlagerung der Arbeitslast zwischen den Kernen oder das Aufwachen der Hardware. In industriellen Szenarien ist es oft ratsam, diese Funktionen zu deaktivieren, um konsistentere Antwortzeiten zu erzielen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Erreichen einer zuverlässigen Echtzeitleistung in Linux-Systemen, die in der industriellen Automatisierung eingesetzt werden, eine Kombination von Strategien sowohl auf der Hardware- als auch auf der Softwareebene erfordert. Wenn Ihre Hardware für die Bewältigung von Echtzeit-Workloads gerüstet ist, haben Sie viele Möglichkeiten, die Software zu optimieren, damit Ihr Echtzeit-Workload optimal bewältigt wird.

Wie Sie Hilfe bekommen

Echtzeit auf Ihrem Linux-System ist ein Thema für Sie, aber Sie haben keine Erfahrung oder Ressourcen in Ihrem Team, um es zu implementieren?

Kein Problem, wir von FLECS beraten Sie gerne oder übernehmen die komplette Anpassung und Optimierung Ihres Linux-basierten Automatisierungssystems.
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