Як змінити програмне забезпечення, щоб стати в режимі реального часу? [зачинено]

В першу чергу я хотів би зазначити, що я новачок в програмуванні систем у режимі реального часу, тому я не впевнений, чи мої запитання правильні. Вибачте за це, але мені потрібна допомога

Питання коротко: Як реалізувати жорстке програмне забезпечення в реальному часі, щоб бути впевненим, що воно відповідає жорстким строкам? Потрібно використовувати деякі функції QNX? Або достатньо лише написати його для Linux, порту на QNX, і це буде за умовчанням у режимі реального часу?

Повне питання: Ми реалізували складне багатопроцесорне багатопроцесорне програмне забезпечення з міжпроцесорним спілкуванням для Linux, Windows, Android та QNX. Мова програмування - це C ++, ми використовуємо Boost та planty інших libs. Наше програмне забезпечення робить свою роботу добре і швидко, але вона все ще є прототипом. Для виробничих цілей нам потрібно це робити в режимі реального часу. Деякі наші функції повинні бути в режимі реального часу та дуже надійними, оскільки вони дуже важливі, і безпека людей, які використовують наше програмне забезпечення, може залежати від них. Вони працюють досить швидко - до сотні мілісекунд. Але я не впевнений, що наша система насправді в реальному часі через цей факт (я правий?).

Отже, головне питання: як змінити наше програмне забезпечення в режимі реального часу? Я багато в гугле, але досі не маю уявлення, як це зробити.

Деякі додаткові відомості про наші платформи: Linux та Windows, які ми зараз використовуємо лише для тестування. Android - ми все ще не вирішили, чи потрібен він нам. QNX - це наша цільова ОС для виробництва. Я думаю, що відповідь на моє наступне питання - "НІ" :) Але чи взагалі можна реалізувати міжплатформенне програмне забезпечення в режимі реального часу (для ОС в режимі реального часу (RTOS), а також для ОС загального призначення (GPOS))?

Можливо, нам потрібно докласти зусиль для впровадження всіх функцій у режимі реального часу лише для QNX? Але я досі не розумію, як це зробити. Чи може хтось пролити світло на це питання?

c++ real-time

— користувач172825
джерело

Якщо ваш проект є критично важливим для безпеки, вам дійсно потрібен хтось, хто розуміє системи реального часу на вашій зарплаті.

— Blrfl

Система в режимі реального часу - наскільки точним є ваш код з точки зору часу виконання, а не швидко чи повільно.

— Паготті

Моє відчуття, що ви не змінюєте існуюче програмне забезпечення, щоб воно стало в режимі реального часу, ви розробляєте та пишете з нуля нове програмне забезпечення з урахуванням явних обмежень у реальному часі. І ваше запитання занадто широке: чим саме займаєтесь ваші програми? На яку точну систему в режимі реального часу, для якого конкретного типу вбудованої системи (яка мета: інформаційні розваги на польотах у комерційних літальних апаратах не є такими ж, як управління ядерним реактором)? Вам потрібно відредагувати своє питання, щоб бути набагато конкретнішим, точнішим та мотивувати його.

— Василь Старинкевич

Перечитайте коментар @ Blrfl А потім перечитайте його знову і знову, і знову, поки ви не наймете людину з належним досвідом. Або переконайтеся, що страхування відповідальності виплачено. Оскільки, якщо ви створюєте програмне забезпечення, що займається безпекою, з вимогами реального часу і не маєте цього досвіду, ви ставитесь до кримінальної недбалості.

— kdgregory

Ви запитували: " чи взагалі можливо реалізувати міжплатформенне програмне забезпечення в режимі реального часу (для ОС в режимі реального часу (RTOS), а також для ОС загального призначення (GPOS))? " Моя здогадка - ні, інакше RTOS не буде існують. "Cross Platform" досить схожий на "Holy Graal".

Відповіді:

Швидкий не означає реального часу, а реальний - не швидкий.

У режимі реального часу означає, що дата надання результату така ж важлива, як і його значення. Іншими словами, якщо результат має правильне значення, але його виставляють занадто рано чи занадто пізно, то загальний результат неправильний.

Наприклад, подумайте про відеоплеєр. Якщо відеокадри не відображаються з потрібною швидкістю, користувачі не будуть задоволені. Гірше, якщо зображення та звук не синхронізуються.

Цей приклад показує, що деякі програми в режимі реального часу можуть бути реалізовані на поточних ОС загального призначення.

Але існує різниця між жорстким режимом реального часу та м'яким у реальному часі щодо наслідків пропуску строку: у м'яких системах реального часу це лише роздратування чи деградація послуги (подумайте про заморожені зображення протягом декількох секунд у приклад відеоплеєра), тоді як це (потенційно катастрофічний) збій у системі жорсткого реального часу, наприклад, на атомній електростанції.

— мувівієль
джерело

Містер Мувічіель, Дякую за відповідь на моє запитання. Нам потрібні деякі функції, щоб бути важким у режимі реального часу, інший може бути м'яким у режимі реального часу, я не розумію, як написати програмне забезпечення, щоб гарантувати терміни? Не могли б Ви пролити світло на це питання?

— користувач172825

@ user172825 - Відповіді на це питання охоплюють полиці бібліотек. Початковими пунктами можуть бути гуглінг "програмування в режимі реального часу", пов’язана стаття з вікіпедії або підручники RTOS, такі як QNX або RTEMS.

— mouviciel

Це було для мене найскладніше питання. Я знайшов багато великих книг на цю тему. Але я сподівався, що це можливо пояснити в двох пропозиціях. :)

— користувач172825

" У комп'ютерній науці є лише дві важкі речі: недійсність кешу та іменування речей ", - Філ Карлтон. Там одне речення пояснює, чому його не можна пояснити двома реченнями. Тепер ми повернемо вас до вашого регулярно запланованого програмування.

Я вважаю, що виклик "важкого в реальному часі" "детермінованого часу" зазвичай допомагає зрозуміти людей.

— whatsisname

Як вже говорив @mouviciel , режим реального часу і швидкий - це справді два незалежні властивості, хоча багато термінів у реальному часі означають, що потрібна відносно швидка реакція.

Під час написання програмного забезпечення в режимі реального часу найважливішою властивістю поруч із правильною відповіддю є те, що ви можете точно передбачити, наскільки швидко буде надана відповідь. Для жорстких функцій у режимі реального часу ви навіть можете бути в змозі гарантувати, що термін буде дотриманий за будь-яких можливих умов, повних після повного відключення електроенергії.

Типові джерела непередбачуваності можна знайти в

Динамічне розподіл пам’яті та збирання сміття
(Вищий пріоритет) перериває
Планувальник в ОС
Динамічне створення та руйнування предметів
Велика кількість умовно-виконаного коду

Я не кажу, що ви повинні уникати цих областей (як ви, швидше за все, не можете), але ви повинні знати, як вони можуть впливати на простоту, з якою ви можете передбачити, що ви будете дотримуватися термінів реального часу для відповідних функцій.

— Барт ван Інген Шенау
джерело

У умовно виконаному коді будьте уважні до амортизованих алгоритмів, де більшість часу операція є дешевою, але іноді може перетворюватися на значно дорожчу операцію, наприклад, коли вектор додає, коли потрібно перерозподіляти.

— храповик виродка

У деяких випадках вам може знадобитися зробити WCET- аналіз, передбачивши час виконання до мілісекунди

— Базиль Старинкевич

@ user172825: Профілювання може допомогти, але багато чого зводиться до досвіду та знання мови та бібліотек дуже добре.

— Барт ван Інген Шенау

Профілювання може бути недостатньо хорошим, якщо у вас є жорсткі вимоги в режимі реального часу. Якщо час запуску не є повністю детермінованим, то його профілювання може створити враження, що він завжди завершиться до встановленого терміну, коли насправді він відповідає лише кінцевому терміну 99 разів із 100. Якщо у вас є жорсткі вимоги в реальному часі, це потрібно зустріти його 100 разів із 100.

— James_pic

@ user172825 У режимі реального часу - це програмне забезпечення, що стосується хірургії мозку для медицини - вам потрібно багато досвіду та навичок, щоб правильно їх зняти, і ви повинні бути справді, дуже впевнені в тому, що робите. Ці проекти краще здійснювати під наглядом кваліфікованого фахівця району. Вони не те, що можна кинути звичайному розробнику і сказати, "щоб ця річ працювала як система реального часу".

— Т. Сар

Я вважаю , що два-пропозиція пояснення реального часу є те , що система реального часу призначена для розуміння і управління в найгіршому випадку часу відгуку від входів до виходів змінюються змінюється.

Для цього потрібен аналіз, який охоплює всю систему. Скажімо, у вас є тривіальна система, яка складається з USB-клавіатури та гальмівного сервоприводу. Якої чуйності можна досягти за допомогою цієї системи? Можливо, вам доведеться врахувати:

вхідна частота опитування та скільки часу це займає
затримка переривання введення
Час перемикання контексту операційної системи після події введення
Пріоритетність завдань операційної системи
уникати використання динамічного розподілу або віртуальної пам'яті в програмі, щоб уникнути непередбачуваної затримки відповіді або подій OOM
уникати використання сміття
уникаючи використання O (n) або гірших алгоритмів з високим або непередбачуваним N (чи завантаження дуже великого списку відтворення в систему розваг вашого автомобіля сповільнює його гальмівну реакцію?)
врахуйте затримку диска або мережі (наприклад, використання шини CAN в автомобілях)
затримка керування на виході

У такому середовищі зазвичай також особлива увага приділяється надійності, наприклад, стандартам MISRA C.

— pjc50
джерело

Чи правда також, що реальний час включає розгляд того, чи є операція детермінованою, можливо, рекурсивною чи взагалі обчислюваною?

Так, все це було б "без обмежень". Рекурсивні алгоритми можуть бути дозволені за умови, що їх використання стека накладено на верхню межу.

— pjc50

avoiding use of garbage collection- Це має бути avoiding use of non-deterministic memory management. Збір сміття може здійснюватися в режимі реального часу, а керування пам'яттю вручну не обов'язково детерміновано (див. Типову mallocреалізацію для C).

— 8bittree