Strona używa cookies (ciasteczek). Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień. Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.    X

QNX — system czasu rzeczywistego z elektrownii i smartfona

O QNX pisałem już wcześniej, teraz jednak chciałbym temat odrobinę rozwinąć. Przekonały mnie do tego ostatnie dyskusje do jednego z newsów dot. słabej sprzedaży Windows Phone, gdzie kilku użytkowników zaczęło zachwycać się rozwiązaniem BlackBerry, który w swoich urządzeniach stosuje właśnie ten system czasu rzeczywistego.

Czym jest ten cały QNX

Przede wszystkim jest systemem czasu rzeczywistego, o których pisałem już wcześniej. Charakteryzuje go przede wszystkim mikrojądro, które zapewnia bardzo wysoki poziom niezawodności. Dzięki jego zastosowaniu mamy pewność, że nasz system nie zawiesi się ponieważ każda aplikacja czy sterownik sprzętu jest umieszczony w odrębnej przestrzeni adresowej. Błędy występujące w aplikacji czy w sterowniku nie mają wpływu na resztę systemu i inne procesy działające w systemie. W chwili obecnej na rynku oprócz podstawowej wersji jądra QNX dostępne są również certyfikowane dla branży zbrojeniowej czy przeznaczone dla systemów bezpieczeństwa (jedyny system operacyjny certyfikowany w skali SIL).
Wewnątrz mikrojądra uruchomiony jest Manager Procesów, który zarządza procesami, grupując wewnątrz nich wątki, zajmuje się ochroną pamięci adresowej, uruchamia i kończy procesy.

Wewnątrz systemu znaleźć można technologie, których próżno szukać w innych systemach. Do takich należy między innymi technologia partycjonowania, zapewniająca pewną część czasu procesora dla każdego kontenera z procesami. Jak to działa? Zakładając że mamy trzy procesy, które w znacznym stopniu obciążają system. Chcemy jednak, by nie doszło do sytuacji, w której cały czas procesora będzie do dyspozycji tych procesów, ponieważ możemy wtedy utracić możliwość uruchamiania nowych aplikacji czy sterowania system operacyjnym. W tym celu tworzymy np. trzy partycje-„kontenery” na nasze aplikacje – każda po 30%. W każdym z nich uruchamiamy jeden z naszych procesów. Mamy w tym momencie pewność, że każdy z procesów będzie miał do dyspozycji minimum 30% czasu procesora oraz, że nie stracimy kontaktu z naszym systemem przez zbyt duże zużycie zasobów komputera. Co ciekawe rozwiązanie jest całkowicie adaptowalne, tzn. jeśli tylko jeden z procesów potrzebuje więcej czasu procesora, a ten jest dostępny (bo np. inny proces skończył już obliczenia i czeka na kolejną porcję informacji) to czas ten zostanie mu przydzielony. Z czymś podobnym mamy do czynienia w rozwiązaniach związanych z wirtualizacją, ale nie działa to tak jak w przypadku QNX.
System wyposażony jest również we własne środowisko graficzne. Do wersji 6.5 SP1 był to Photon microGUI, który doskonale nadaje się do tworzenia małych wbudowanych systemów HMI. Tworzenie interfejsów jest uproszczone do maksimum i sprowadza się do przeciągania odpowiednich kontrolek i widgetów w zadane miejsce okna. Sam system dostarcza wiele aplikacji, które można uruchomić w graficznym trybie użytkownika (który jest uruchamiany domyślnie wraz ze startem systemu).
Od wersji 6.6 w QNX Neutrino rolę środowiska graficznego pełni screen. Umożliwia on poza ekranowe renderowanie złożonych grafik z różnych technologii, w tym HTML5, Elektrobit GUIDE, Crank Storyboard, Qt oraz natywnej (np., OpenGL ES). To środowisko graficzne służy jedynie do uruchamiania aplikacji w wyżej wymienionych technologiach, brak jest interfejsu znanego z wcześniejszych wersji systemu. Domyślnie po uruchomieniu systemu widoczne jest jedynie środowisko tekstowe.

Sam system to nie wysztko. Na QNX’a oprócz systemu operacyjnego QNX Neutrino składa się również platforma programistyczna – QNX Momentics, oparta o popularne IDE – eclipse.

Dzięki środowisku programistycznemu możemy w prostu sposób zarządzać systemem oraz przygotowywać aplikacje i sterowniki dla QNX Neutrino.

Do czego wykorzystać możemy QNXa? Do czego tylko chcemy - obecnie jest wykorzystywany w systemach zabezpieczeń, systemach sterowania (najczęściej tych krytycznych), w systemach zbrojeniowych. QNX świetnie radzi sobie z wielowątkowością, a dzięki zastosowaniu mikrojądra oraz technologi partycjonowania zapewnia płynność działania. Ten sam system, który pracuje w elektrowniach atomowych czy na stacji kosmicznej może również pracować na komórce - w telefonach BlackBerry wykorzystywany jest QNX! 

oprogramowanie inne

Komentarze

0 nowych
mikolaj_s   14 #1 05.09.2014 17:26

Fajny wpis.
Tak się zastanawiam jak się ma QNX do twierdzenia Torvaldsa o tym, że mikrojądro to utopia. Co prawda Torvalds myślał raczej o Hurdzie, ale nie mówił o tym, że ma on słabych programistów tylko o smaej idei.
A po drugie czy z Hurda łatwo byłoby stworzyć system RT skoro jest oparty o mikrojądro?

wobes   4 #2 05.09.2014 23:12

@mikolaj_s: To czy system jest czasu rzeczywistego nie ma związku z tym czy ma mikrojądro, czy też nie. Za to zależy od tego jakiego używa schedulera, jak ma zrealizowaną obsługę przerwań, eventów systemowych itp.

@McDracullo: "Do takich należy między innymi technologia partycjonowania, zapewniająca pewną część czasu procesora dla każdego kontenera z procesami."

Bo jest systemem czasu rzeczywistego...

"Mamy w tym momencie pewność, że każdy z procesów będzie miał do dyspozycji minimum 30% czasu procesora"

A nie maksymalnie 30%?

Nie zmienia to faktu, że wpis jest ciekawy, bo pokazuje, że jest mnóstwo miejsc i bardzo ważnych funkcji, gdzie systemy takie jak linuks czy windows nie mają czego szukać.

Autor edytował komentarz.
  #3 05.09.2014 23:30

@mikolaj_s: Mikrojądro ma sporo wad. Szczególnie takie zrealizowane wg akademickich wytycznych. Do niedawna przez to Mac OS X miał 4x wolniejszy dostęp do RAM niż Linux.

Wszystko za sprawą tego, że zamiast uruchomić procedurę (sprzętowo przez CPU), trzeba wysłać komunikat do jądra, który go przekaże innemu procesowi.
W GNU do dziś są naleciałości takiego myślenia. Choćby w X, albo IPC na Socket.

wobes   4 #4 05.09.2014 23:46

@sprae: Nawet więcej: ogólnie cała komunikacja międzyprocesowa jest słabą stroną systemów opartych o mikrojądro. Do tego dochodzi dużo większa liczba przełączeń kontekstu. Jego wydajność nigdy nie będzie lepsza niż systemów z jądrem monolitycznym czy hybrydowym.

Autor edytował komentarz.
  #5 06.09.2014 11:10

Cytat:
Jak to działa? Zakładając że mamy trzy procesy, które w znacznym stopniu obciążają system. Chcemy jednak, by nie doszło do sytuacji, w której cały czas procesora będzie do dyspozycji tych procesów, ponieważ możemy wtedy utracić możliwość uruchamiania nowych aplikacji czy sterowania system operacyjnym. W tym celu tworzymy np. trzy partycje-„kontenery” na nasze aplikacje – każda po 30%. W każdym z nich uruchamiamy jeden z naszych procesów. Mamy w tym momencie pewność, że każdy z procesów będzie miał do dyspozycji minimum 30% czasu procesora oraz, że nie stracimy kontaktu z naszym systemem przez zbyt duże zużycie zasobów komputera.

W Linuksie od tego jest cgroups.

revcorey   7 #6 06.09.2014 16:44

Czołem, miałem do czynienia z QNX na jednym z kotłów parowych, był on na stacjach operatorskich/inżynierskich(Core I7). Działał na nich Polski wynalazek SCADA(który potrafi wyczerpać z jakiegoś powodu zasoby i pomaga tylko restart). System jak system, fajnie jak kto zna trochę linuksa. Zdecydowanie trudniejszy w obsłudze dla załóg obiektów i to jego podstawowy minus. W tym miejscu w którym był stosowany nie był sensu go używać ale klient nasz pan.

  #7 07.09.2014 01:20

@wobes: Tylko, że tu (w QNXie) nigdy nie szło o wydajność (a przynajmniej nie przede wszystkim, bo w sumie zawsze lepiej mieć szybciej niż wolniej, ale to nie jest krytyczne), a o pewność działania i niezawodność - system czasu rzeczywistego jest dla programisty rzeczą całkowicie przewidywalną w reakcji (czasie, sposobie i sygnalizacji) w odróżnieniu od systemów zwykłych.

Cuba43   8 #8 07.09.2014 10:40

Revcorey@
A ja właśnie jestem zachwycony tym systemem. Wizualizacje oraz obsługę generatora prądu wraz z turbiną mamy pod QNXem i o wiele lepiej to wygląda i szybciej pracuje niż obsługa kotłów pod windowsem.Ba doszło nawet to niezadowolenia znacznej części załogi. Gdy po awari komputera odpowiedzialnego za zbiór danych z masstroli i shimadenów oraz wizualizacji procesów produkcyjnych, który pracował pod QNXem zastąpiono windowsem xp.

wobes   4 #9 07.09.2014 11:20

@Anonim (niezalogowany): Dobrze to wiem, to był bardziej komentarz dla @mikolaj_s.

mikolaj_s   14 #10 07.09.2014 20:23

@wobes: "To czy system jest czasu rzeczywistego nie ma związku z tym czy ma mikrojądro, czy też nie. Za to zależy od tego jakiego używa schedulera, jak ma zrealizowaną obsługę przerwań, eventów systemowych itp. "

Dzięki za informacje. Trochę źle zrozumiałem artykuł.
Ale mimo wszystko chyba jednak Torvalds nie ma co do zasady racji twierdząc, że Hurd jest utopią. Co innego kwestia praktycznych możliwości realizacji przez osoby go piszące, oraz sens ekonomiczny w świetle istnienia już jądra Linuksa. Ciekawi mnie dlaczego niektórzy tak bardzo trzymają się idei mikrojądra jako czegoś koniecznego dla projektu GNU.

mikolaj_s   14 #11 07.09.2014 20:29

@sprae (niezalogowany): Z tego co piszesz wynikałoby, że QNX nie nadaje się na desktop, a jako, że komórki obecnie to prawie przenośne desktopy to i na komórki. Chociaż porażka Blackberry na rynku telefonów raczej nie ma wiele wspólnego z wydajnością systemu.

TomaszK-Poz   8 #12 07.09.2014 21:28

@wobes: Koszt przełączenia kontekstu zależy od architektury procesora.