Einführung zu NI Linux Real-Time

Überblick

National Instruments hat in jahrelanger Forschung und Entwicklung sowie in Zusammenarbeit mit der offenen Linux-Entwicklergemeinde und Partnern ein Linux-basiertes Echtzeitbetriebssystem erstellt. Das Echtzeitbetriebssystem ist auf ausgewählter NI-Hardware verfügbar, darunter der Controller NI cRIO-9068, NI myRIO und die leistungsstarken CompactRIO-Controller. Das neue Betriebssystem NI Linux Real-Time wird vollständig von der Entwicklungsumgebung NI LabVIEW unterstützt, sofern diese mit dem LabVIEW Real-Time Module eingesetzt wird.

Informieren Sie sich in diesem Artikel über das neue Linux-basierte Echtzeitbetriebssystem sowie dessen wesentliche Vorteile und Leistungsmerkmale. Hinweis: Auf den Zielsystemen, die das neue Linux-basierte Echtzeitbetriebssystem unterstützen, steht Anwendern unverändert die vertraute LabVIEW-Entwicklungsumgebung zur Verfügung. Erweiterte Low-Level-Details für das Betriebssystem NI Linux Real-Time finden Sie hier.

Inhaltsverzeichnis

  1. Werdegang von NI Linux Real-Time
  2. Vorteile von NI Linux Real-Time
  3. Leistungsvermögen
  4. Mehr erreichen mit NI Linux Real-Time

Werdegang von NI Linux Real-Time

Linux wird schon lange für den Entwurf von Embedded-Systemen eingesetzt, weil es kostenlos und quelloffen ist sowie von einer Entwicklergemeinde unterstützt und beständig weiterentwickelt wird. Entwickler von Embedded-Software mussten jedoch damit umgehen, dass Linux allein nicht echtzeittauglich war, und haben im Laufe der Zeit zahlreiche hybride Ansätze erarbeitet, bei denen sie Linux mit einem dedizierten Echtzeitbetriebssystem für den Einsatz in Embedded-Anwendungen kombinierten.

Als Linux für den Entwurf von Embedded-Systemen immer häufiger verwendet wurde, haben Entwickler nicht mehr nur hybride Lösungen erstellt, sondern Linux mit zusätzlichen Funktionen versehen, um den Determinismus des Linux-Kernel zu verbessern. In letzter Zeit gilt der Patch PREEMPT_RT, ein entscheidender Teil der Ausbauarbeiten am Linux-Kernel, zunehmend als anerkannter Ansatz für das Erzielen von Echtzeitleistung mit Linux. National Instruments hat mithilfe des PREEMPT_RT-Patches ein Linux-basiertes Echtzeitbetriebssystem entwickelt, das mit dem Controller NI cRIO-9068 erhältlich ist. Mehr über den Patch PREEMPT_RT erfahren Sie hier.

 

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Vorteile von NI Linux Real-Time

Traditionell geht Echtzeitleistung zulasten der Benutzerfreundlichkeit. Bei NI Linux Real-Time bleiben jedoch die Vorteile der Handhabung von Linux größtenteils erhalten, da diese auf den weitgehend intakten Linux-Kernel zurückgehen. NI Linux Real-Time ermöglicht daher überzeugende Echtzeitleistung, die mit der Leistung dedizierter Echtzeitbetriebssysteme vergleichbar ist, behält dabei jedoch ein hohes Maß von Benutzerfreundlichkeit bei. So bietet das Echtzeitbetriebssystem einen bewährten und stabilen Netzwerkstack, der vom allgemeinen Betriebssystem Linux übernommen ist. Mithilfe des verbesserten Netzwerkstacks kann Echtzeithardware, die zum neuen Linux-basierten Echtzeitbetriebssystem kompatibel ist, mit Dual-DHCP-Netzwerkkarten verwendet werden. Weiterhin erfordert die Hardware keinen Neustart zum Übernehmen von Änderungen an Netzwerk- oder Zeiteinstellungen und bietet umfangreichere Unterstützung für Kommunikationsprotokolle wie IPv6 oder SNMP. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist der Display-Support lokaler HMIs, der für die neuen leistungsstarken CompactRIO-Controller relevant ist.

Da Linux auf dem Markt zudem weitaus stärker verbreitet ist als die am häufigsten genutzten dedizierten Echtzeitbetriebssysteme, bietet dieses neue Echtzeitbetriebssystem ein viel weitreichenderes Ökosystem von IP und Werkzeugen, das um einen bedeutenden Bestand erfahrener Nutzer ergänzt wird, die das Potenzial des Betriebssystems voll ausnutzen können. Beim Einsatz von Echtzeithardware, die das Betriebssystem NI Linux Real-Time unterstützt, haben Anwender mehr Möglichkeiten beim Erweitern der Funktionalität aufgrund des von Linux gebotenen Ökosystems und können zudem auf das umfangreiche Wissen erfahrener Linux-Nutzer zurückgreifen, falls eine Aufgabe nicht hausintern zu lösen ist. Mithilfe von NI Linux Real-Time können Anwender beispielsweise Drittanbieterhardware wie spezialisierte Sensoren oder auch C/C++-Programmcode deutlich leichter integrieren.

NI Linux Real-Time bietet nicht nur Benutzerfreundlichkeit und ein weitreichendes Ökosystem, sondern ist im Unterschied zu vielen dedizierten Echtzeitbetriebssystemen ein echtes Dual-Mode-Betriebssystem. Das macht sich daran bemerkbar, dass NI Linux Real-Time deutlich stabiler arbeitet; sollte eine Anwendung abstürzen, wird das System nach dem Fehler ohne nennenswerte Unterbrechung weiter ausgeführt. Das neue Linux-basierte Echtzeitbetriebssystem unterstützt zudem Multitasking, sodass mehrere Programme parallel ausgeführt werden können. So kann z. B. direkt auf der Echtzeithardware eine Datenbank parallel zur LabVIEW-Real-Time-Anwendung ausgeführt werden.

Schließlich ermöglicht das neue Echtzeitbetriebssystem genau wie das klassische Linux eine bessere Verwaltung der Einstellungen zum Benutzerkontenschutz sowie der Systemrechte für Benutzerdateien. Nutzeraktivitäten können leichter auf Embedded-Geräte geloggt werden, die NI Linux Real-Time unterstützen. Zusätzlich verfügt das neue Linux-basierte Echtzeitbetriebssystem über Sicherheitsmerkmale wie VPN und eine Firewall, sodass für höhere Netzwerksicherheit nicht eigens zusätzliche Hardware erforderlich ist.

 

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Leistungsvermögen

Die Systemleistung von NI Linux Real-Time entspricht voll und ganz der Leistung dedizierter Echtzeitbetriebssysteme, die auf aktueller CompactRIO-Hardware genutzt werden. Der Jitter von Systemen mit NI Linux Real-Time bewegt sich in der gleichen Größenordnung wie der Jitter auf aktuellen Echtzeitsystemen, die von National Instruments bereitgestellt werden. Unter Berücksichtigung von Steuer-, Regel- und Streaming-Anwendungen aus der Praxis ermöglicht der Controller NI cRIO-9068 eine deutliche Leistungssteigerung, da Regel- und Streaming-Schleifen bei höheren Geschwindigkeiten und geringerer Prozessorauslastung ausgeführt werden. Weitere Informationen zu den Leistungsmerkmalen des Linux-basierten Echtzeitbetriebssystems erhalten Sie hier und hier.

 

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Mehr erreichen mit NI Linux Real-Time

NI Linux Real-Time bietet bedeutende Verbesserungen und liefert dabei die Leistungsfähigkeit, die für kritische Echtzeitanwendungen erforderlich ist. Wie die Leistungsvergleiche zeigen, ist der Jitter von NI Linux Real-Time auf einer Stufe mit dem Jitter moderner Echtzeitsysteme, während die Leistung auf Systemebene deutlich über der Leistung dedizierter Echtzeitbetriebssysteme liegt.

Außerdem ist zu erwähnen, dass sich die Abstrahier- und Portierbarkeit sowie Produktivität der LabVIEW RIO Architecture (rekonfigurierbare I/O) auf Hardware erstrecken, die NI Linux Real-Time unterstützt. Auch beim neuen Echtzeitbetriebssystem bleibt die Entwicklungsumgebung von LabVIEW für alle Embedded-Hardware von NI konsistent, und Programmcode kann nahtlos zwischen Hardware, die auf NI Linux Real-Time basiert, sowie anderer Embedded-Hardware von NI hin und her bewegt werden. Nutzen Sie die Vorteile dieser neuen Technologie und führen Sie gleich ein Upgrade auf Hardware durch, die NI Linux Real-Time unterstützt.

Weitere Informationen zu NI Linux Real-Time

NI Linux Real-Time Community

Linux is the registered trademark of Linus Torvalds in the U.S. and other countries.

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