Linux-Kernel - Kernel-rt

Der Kernel-rt-Kernel ist ein spezieller Linux-Kernel, der für den Echtzeitbetrieb (RT) ausgelegt ist. Kernel-rt enthält strengere Regeln für die Zeitplanung und Ressourcenverwaltung, um Latenzzeiten und Jitter zu minimieren, was für Systeme wie automatische Steuerungssysteme, medizinische Geräte usw. oft entscheidend ist.

Kernel-rt enthält einen preempt_rt-Patch, der es dem Linux-Kernel ermöglicht, schnell zwischen Aufgaben zu wechseln und sie mit minimaler Latenz auszuführen. Der preempt_rt-Patch enthält eine Implementierung der Event-Waiting-Methode (Futexes), die eine prozessübergreifende Kommunikation mit wesentlich geringerer Latenz als in Standard-Linux-Kerneln ermöglicht.

Wozu ist der Kernel da?

Der Linux-Kernel (Kernel) ist die Software, die die Grundlage des Linux-Betriebssystems bildet. Er bildet die Schnittstelle zwischen Hardware und Anwendungen, verwaltet Speicher, Prozesse, das Dateisystem und andere Aspekte des Betriebssystems.

Kernel-rt (Real Time) ist eine spezielle Version des Linux-Kernels, die eine präzisere und vorhersehbarere Steuerung der Betriebssystemprozesse ermöglicht. Er wird für Aufgaben verwendet, die eine hohe Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit erfordern, wie z. B. industrielle Prozessautomatisierung, Telekommunikation, Robotersteuerungssysteme und viele andere.

Kernel-rt bietet auch eine verbesserte Kompatibilität mit Echtzeitanwendungen wie Echtzeit-Multitasking-Betriebssystemen (RTOS), die in Automatisierungssteuerungen und anderen Steuerungssystemen eingesetzt werden.

Vorteile des Kernel-rt-Kernels

1. Minimale Latenz und Jitter im Echtzeitsystembetrieb.
2. Ermöglicht eine präzisere Verwaltung und Nutzung der Systemressourcen.
3. Unterstützt die meisten modernen Hardware-Plattformen und -Geräte.
4. Verbessert die Gesamtleistung des Systems.

Es ist zu beachten, dass die Verwendung des Kernel-rt-Kernels zusätzliche Kenntnisse und Erfahrungen bei der Konfiguration von Betriebssystemen erfordert, so dass seine Verwendung in der Regel auf Experten und Entwickler beschränkt ist, die sich auf Echtzeitsysteme spezialisiert haben.

Nachteile des Kernel-rt-Kernels

Der Kernel-rt-Kernel hat auch seine eigenen Nachteile:

1. Notwendigkeit zusätzlicher Konfiguration und Fachkenntnisse - erfordert eine komplexere Einrichtung und Überprüfung, da seine Verwendung in Echtzeit extrem empfindlich auf Einstellungen und Konfiguration reagiert.
2. Hardware-Beschränkungen - wird möglicherweise von einiger Hardware nicht unterstützt, insbesondere von älterer oder seltener Hardware.
3. Nutzungseinschränkungen - ist für Echtzeit konfiguriert und eignet sich möglicherweise nicht für andere Aufgaben wie Programmentwicklung und Debugging.
4. Verschlechterung des Multitasking - aufgrund des verstärkten Echtzeitbetriebs kann der Kernel-rt-Kernel bei der gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Aufgaben weniger effizient sein.
5. Unvorhersehbarkeit - der Kernel kann zwar die Latenz und den Jitter im Systembetrieb reduzieren, aber er kann nicht garantieren, dass sie völlig fehlen. Dies kann in einigen Fällen kritisch sein, z. B. bei hochfrequenten Anwendungen.

Die Verwendung des Kernel-rt-Kernels erfordert eine sorgfältige Untersuchung seiner Merkmale, Vorteile und Grenzen, um bei der Entwicklung von Echtzeitsystemen die richtige Wahl zu treffen.