Formation « Temps Réel Linux et Xenomai »

Temps Reel Linux XenomaiEn fonction des contraintes temporelles qui lui sont imposées, le développeur dispose de plusieurs possibilités pour construire une application sur Linux. Depuis les processus ordonnancés en temps-réel souple par le noyau standard jusqu’aux extensions s’appuyant sur des micro-noyaux hard-realtime (comme Xenomai), ce cours vous propose un cheminement logique et illustré dans le panorama des solutions temps-réel disponibles avec Linux.

De nombreux TP permettent de valider et d’approfondir les concepts enseignés.

Points-clés

Durée : 3 jours (2 jours en formation individuelle)

Tarifs 2016 :

  • En nos locaux à Évry (91) : 1710 €HT (déjeuners et collations offerts).
    Tarif dégressif si plusieurs inscrits de la même société à la même session.
  • Prochaines sessions : du 26 au 28 avril 2017, du 28 au 30 juin 2017. Renseignements et inscriptions : formations@logilin.fr

Pré-requis : connaissance de Linux (utilisateur) et du langage C

Conseil cursus : pour prolonger cette formation, nous vous proposons les cours « Linux embarqué » ou « Écriture de drivers et programmation noyau Linux« .

Plan : Téléchargez le plan détaillé au format PDF.

Thèmes abordés

  • Ordonnancement sous Linux : introduction, multi-tâches, systèmes multi-processeurs, temps-partagé et priorité.
  • Temps-réel souple : ordonnancements Fifo et Round-Robin sur un noyau standard Vanilla, fluctuations des timers, latence d’interruption, problèmes temps-réel classiques.
  • Temps-réel amélioré avec Linux-rt : application du patch et compilation d’un noyau Linux-rt, mesure des améliorations de fluctuation ou de latence.
  • Extensions temps-réel strict : principes de RT-Linux, RTAI, Adeos et Xenomai, installation et validation de Xenomai, écriture d’applications avec l’API Xenomai, handlers d’interruption.

Plan détaillé

Ordonnancement sous Linux

  • Introduction : Noyau et espace utilisateur, organisation du système, répartition des ressources.
  • Multi-tâche sous Linux : Processus et threads Posix. Synchronisation et communication entre tâches.
  • Systèmes multi-processeurs symétriques (SMP) : Multi-processeur, multi-coeur, hyperthreading. Affinités et migrations des tâches.
  • Temps-partagé : Ordonnanceurs O(1) et CFS, groupement automatique des tâches. Priorités, nice.
  • Travaux pratiques : Comparaison des temps de création et commutation des processus et des threads. Vitesse de communication par file de messages. Utilisation de la mémoire partagée. Synchronisation par mutex et par variable condition. Influence de la priorité temps-partagé.

Temps-réel souple

  • Fifo et Round-robin : Passage en temps-réel. Priorités. Configuration des noyaux 2.6.21 et postérieurs.
  • Timers : Création de timers Unix et Posix. Mesures temporelles.
  • Interruptions : Principe. Organisation des handlers. Préemptibilité du noyau. Latences.
  • Problèmes temps-réel classiques : Lancement de tâches en parallèle. Inversion de priorité. Reprise de mutex.
  • Travaux pratiques : Création de processus et de threads temps-réel. Mesure de précision des timers. Effet de la préemptibilité du noyau sur la latence des interruptions. Examen d’inversion de priorité. Héritage de priorité. Test de reprise de mutex.

Temps-réel amélioré avec Linux-rt

  • Patch Linux-rt : Principe. Patch d’Ingo Molnar et Thomas Gleixner. Compilation du noyau.
  • Préemption totale : Effets de l’option de préemptibilité totale. Activation à la compilation.
  • Threadeds interrupts : Configuration de la priorité des handlers d’interruptions.
  • Instrumentation et mesures : Outils RT-test et cyclictest.
  • Travaux pratiques : Compilation d’un noyau après application du patch Linux-rt. Vérification de la préemptibilité. Utilisation de cyclictest et comparaison avec le noyau standard. Comparaison du comportement des exemples du chapitre précédent.

Extensions temps-réel strict pour Linux

  • Principes du temps-réel strict (Hard Realtime) : Noyau standard et extensions RT-Linux, RTAI, Xenomai.
  • Installation et validation de Xenomai : Patch et bibliothèque utilisateur. Compilation du noyau et des outils de test.
  • Applications sous Xenomai : Tâches Xenomai. Timers et tâches périodiques. Communication et synchronisation.
  • Gestion des interruptions : Handler d’interruption dans l’espace utilisateur. Real Time Driver Model.
  • Travaux pratiques : Compilation et installation de Xenomai. Création de tâches. Synchronisation. Vérification des priorités par rapport aux tâches du noyau standard. Priorités par rapport au kernel Linux. Test de précision des timers. Mesure des latences d’interruption.

Conclusion

  • Discussions libres sur l’ensemble des thèmes abordés.
  • Travaux pratiques : Expérimentations libres suivant les demandes des participants.