СТА 3/2010

ОБ ЗОР / Т Е Х НОЛОГ ИИ 22 конкретной виртуальной плате либо разделяться между несколькими вирту альными платами на основе выбранной дисциплины планирования. Память вы деляется так, чтобы каждая виртуальная плата располагала своим собственным уникальным адресным пространством и не могла влиять на другие виртуальные платы. Для высокоскоростного обмена данными между виртуальными платами могут быть использованы буферы разде ляемой памяти. Периферийные устрой ства типа последовательного интерфей са или Ethernet могут использоваться виртуальными платами либо монополь но, либо в разделяемом режиме. Механизм виртуальных плат обеспе чивает портирование приложений с су ществующих специализированных ОС, которые при использовании гипервизо ра могут выполняться параллельно с коммерческими ОС. Это открывает путь последовательной миграции на готовые коммерческие (COTS) решения, а также упрощает переход на новое оборудова ние, включая передовые многоядерные платформы Intel. Дополнительным пре имуществом является возможность ис пользовать существующие приложения, которые могут быть хорошо отлажены и не требовать изменений, и одновремен но реализовывать новую функциональ ность на более функционально богатых ОС типа Wind River Linux. Традиционно во многих промыш ленных приложениях для реализации цельной системы требовались две или более вычислительные платформы од новременно. Причиной этому часто была разная природа объединяемых приложений: для задач управления требовалось приложение жёсткого ре ального времени, в то время как для взаимодействия с оператором был ну жен продвинутый графический интер фейс. В ряде других случаев необходи мость использовать разные аппаратные платформы была вызвана требования ми производительности. Улучшенная производительность многоядерных процессоров в сочетании с разделени ем ресурсов и защитой, предоставляе мыми механизмом виртуальных плат, открывают новые возможности для ин теграции промышленных систем. Разделение ресурсов и защита вирту альных плат предотвращают влияние возможных сбоев в работе одной платы на работу других. Если возникает проб лема в менее критичной задаче графи ческого интерфейса, она не нарушит ра боту другой виртуальной платы, отвеча ющей за критичные системные задачи. В дополнение к этому диспетчерская функция гипервизора Wind River позво лит отследить критичный сбой вирту альной платы и перезагрузить её, в то время как остальные платы будут про должать работать в обычном режиме. Это помогает значительно увеличить на дёжность промышленных приложений. Гипервизор Wind River – только один из компонентов пакета поддержки многоядерных вычислений Wind River, в который входит множество техноло гий, необходимых производителям промышленных устройств, чтобы в полной мере воспользоваться возмож ностями многоядерных процессоров. Пакет поддержки многоядерных вы числений Wind River включает в себя: ● поддержку многоядерной конфигу рации ПО и виртуализации; ● передовые ОС: – VxWorks, лидер рынка ОС реально го времени, – VxWorks Cert (ОС реального време ни, сертифицируемая для прило жений повышенной безопасности по стандартам DO 178B и МЭК 61508 уровень 3), – Wind River Linux; ● среду разработки Wind River Work bench для проектирования, отладки и оптимизации многоядерных и вир туализированных систем. Гипервизор Wind River можно исполь зовать на одно и многоядерных про цессорах как высокопроизводительное средство интеграции оборудования при одновременном обеспечении необходи мого разделения программных модулей. I NTEL V IRTUALIZATION T ECHNOLOGY : НОВЫЙ УРОВЕНЬ ВИРТУАЛИЗАЦИИ Компания Intel расширила возмож ности виртуализации, разработав до полнительную технологию Intel Virtua lization Technology (Intel VT). Intel VT выполняет множество задач, связан ных с виртуализацией (таких, напри мер, как трансляция адресов), на аппа ратном уровне, что уменьшает размер программного кода гипервизора и уве личивает его производительность. Гипервизор Wind River использует тех нологию Intel VT, чтобы обеспечить мак симум производительности и надёжнос ти для виртуализированных приложе ний. Без этой технологии гипервизору пришлось бы делегировать бо@льшую часть управляющихфункций операцион ной системе, что потребовало бы слож ных и ресурсоёмких вычислений. Техно логия Intel VT позволяет выполнять кри тичные операции аппаратно, что снижа ет вычислительную нагрузку на гиперви зор и таким образом способствует увели чению производительности. К тому же без аппаратной поддержки гипервизор был бы единственным гарантом безопас ности ключевой информации о процес соре и состоянии системы, расположен ной в незащищённой области памяти. Intel VT предоставляет мощный уровень изоляции, предотвращающий доступ программных компонентов к ключевой системной информации, расположен ной в незащищённой памяти. Intel предоставляет три класса техно логий виртуализации: ● Intel VT x – Intel VT для архитектур IA 32 и Intel 64 обеспечивает базо вый каркас, реализующий эффек тивную работу мониторов виртуаль ных машин (VMM); ● Intel VT d – Intel VT для устройств вво да/вывода (directed I/O) обеспечивает виртуализацию ввода/вывода, напри мер отображение запросов DMA в сег менты памяти, фильтрацию и отобра жение (remapping) прерываний; ● Intel VT c – Intel VT для устройств се тевой совместимости (connectivity) работает в сочетании с Ethernet конт роллерами Intel, поддерживающими фильтрацию и распределение сетево го трафика по очередям, «принадле жащим» конкретным виртуальным машинам (VM). Устройства, использующие гиперви зор в сочетании с Intel VT, получают значительный выигрыш в надёжности и производительности своей виртуали зированной среды. СТА 3/2010 www.cta.ru VxWorks ОЗУ Ядро 0 Монопольное использование одной виртуальной платы Разделение между несколькими виртуальными платами) Гипервизор Wind River (сертифицируемый) Виртуальная плата 1 Физическая плата Ethernet Ethernet Таймер Таймер Последовательный интерфейс ОЗУ Ядро 0 Приложение реального времени Wind River Linux ОЗУ Ядро 1 Виртуальная плата 2 Ethernet Таймер Приложение ЧМИ Приложение без ОС (специализированный бинарный модуль) ОЗУ Ядро 1 Виртуальная плата 3 Таймер Последовательный интерфейс Рис. 3. Разбиение системы на несколько виртуальных плат © СТА-ПРЕСС