LxWin V7.0: Neue Funktionen

acontis technologies hat kürzlich die Version 7.0 seiner führenden LxWin Windows Echtzeiterweiterung veröffentlicht. Mit LxWin können Kunden Hardware mithilfe einer Echtzeit-Hypervisor-Lösung konsolidieren, um Windows und Linux in Echtzeit gleichzeitig auf einem einzigen PC auszuführen. Darüber hinaus hat sich LxWin als eine fortschrittliche und auf Standards basierte Lösung für Kunden etabliert, die nach Windows-Echtzeiterweiterungen suchen.

Unterstützung der Intel® Resource Director-Technologie (Intel® RDT)

Mittels Intel® RDT können gemeinsam genutzte Plattformressourcen überwacht und konfiguriert werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass bestimmte QoS-Ziele (Application Quality of Service) erreicht werden können. Die RDT Technologie ermöglicht pro Anwendung, pro Container, pro virtueller Maschine (VM) oder bei Bedarf sogar pro Thread eine Überwachung und Zuweisung der Bandbreite bei Speicherzugriffen oder des Last Level Cache (LLC).

Cache Allocation Technology (CAT)

Mittels CAT (Cache Allocation Technology) als ein Teil von RDT wird die softwaregesteuerte Verteilung der Cache-Kapazität realisiert. Dies ermöglicht es dem Echtzeit-Teil, von einer verbesserten Cache-Kapazität und einer verringerten gleichzeitigen Nutzung des Cache durch Windows zu profitieren. CAT verbessert somit den Laufzeitdeterminismus und priorisiert Echtzeitanwendungen gegenüber Windows.

Memory Bandwith Allocation (MBA)

Ein weiterer Teil von RDT, die Speicherbandbreitenzuweisung (Memory Bandwidth Allocation, MBA) ermöglicht eine angleichende und indirekte Steuerung der für Software Workloads verfügbaren Speicherbandbreite und ermöglicht so ein neues Maß an Interferenzminderung und Bandbreitenkontrolle gegenüber auf dem System vorhandenen „störende Nachbarn“. Die Verwendung von MBA begrenzt optional die Speicherbandbreite für Windows und kann somit den Jitter des Echtzeitteils erheblich reduzieren.

Unterstützung der Intel Virtualization Technology (Intel VT)

Hardwarevirtualisierung ist eine Technologie, die speziell dazu eingeführt wurde, um mehrere Betriebssysteme auf einem Computer auszuführen. Diese Technologie wird normalerweise zur Virtualisierung von Servern sowie zur Desktop-Virtualisierung verwendet, um die Leistung zu verbessern. Für die Echtzeitvirtualisierung ist diese Technologie nicht zwingend erforderlich, da für die Echtzeit nicht virtualisierter Hardwarezugriff sowie deterministisches Verhalten erforderlich ist. Die Verwendung dieser Technologie in Echtzeit-Virtualisierungssoftware bietet den Kunden jedoch Vorteile (z.B. erhöhte Isolation der Systeme gegeneinander), ohne dass zusätzliche Echtzeit-Verzögerungen verursacht werden.

Betriebssystemisolation

Mithilfe der Hardwarevirtualisierungstechnologie können die Betriebssysteme besser voneinander isoliert werden. Obwohl es im Grunde unmöglich ist, den Linux-Kernel in der Echtzeitanwendung des Kunden durch dessen Applikation zum Absturz zu bringen, besteht immer noch ein minimales Risiko, dass fehlerhafte Gerätetreiber zu Systemabstürzen führen. Ein solcher Absturz kann in einigen Fällen zu einem Neustart des Computers führen, was eine Fehlerdiagnose sehr schwierig macht. In solchen Fällen würde die Verwendung von Intel VT zu einem sogenannten VM-Exit führen und die LxWin-Laufzeitumgebung gibt eine entsprechende Fehlermeldung aus, die Kunden dabei helfen kann, den Treiberfehler zu finden.

Speichernutzung

Der Echtzeitteil wird im 32-Bit-Modus ausgeführt und kann daher nicht auf physischen Speicher oberhalb 4 GByte zugreifen. Auf manchen Systemen kann dies zu einer ernsthaften Einschränkung werden. Intel VT bietet jedoch zusätzliche MMU-Funktionalitäten, mittels der das Linux-Betriebssystem dann Speicher über 4 GByte verwenden kann, ohne dass Anwendungen oder Gerätetreiber innerhalb des Echtzeitbereichs geändert werden müssen.

System Management Interrupts (SMIs) unterdrücken

SMIs sind die „Tod-Feinde“ von Echtzeit und Determinismus. In neuen Versionen von Windows 10 werden solche SMIs unter Umständen durch das Betriebssystem selbst generiert. Wenn das BIOS die Deaktivierung dieser SMIs nicht unterbindet, kann ein solches System nicht für Echtzeit-Anwendungen genutzt werden. Mittels Aktivierung von Intel VT Support kann LxWin eine solche SMI-Generierung durch das Windows 10-Betriebssystem überwachen und diese SMIs unterdrücken.

Leistungsoptimierungen

Aufgrund der verbesserten Interrupt-Behandlung in der neuen LxWin-Version sind die Echtzeit-Latenzen erheblich kürzer als in den älteren Versionen.

Single File Boot Image

LxWin unterstützt jetzt das Starten über eine einzelne Boot-Image Datei, lxwinboot.bin. In der Vergangenheit wurde die Datei für das initramfs (Initial RAM Filesystem), welches Treiber und Anwendungen enthält, von der Kernel-Image Datei separat zur Verfügung gestellt. Für die Ausführung von Linux waren daher zwei Images erforderlich. Diese Neuerung vereinfacht die tägliche Arbeit sowie das Produkt Deployment.

Kernel und C Library Update

LxWin unterstützt jetzt die glibc in der Version 2.28, der Linux-Kernel wurde auf die Version 4.9.201 einschließlich der entsprechenden Sicherheitsupdates aktualisiert.