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Jailhouse: Ein Hypervisor für Multi-Core, Embedded und Echtzeit

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Kommunikationseigenschaften unter Jailhouse

Ein sicheres System, das in einer virtuellen Umgebung Echtzeit erlaubt, ist ein riesiger Schritt für die Industrie. Aber die Kommunikation fehlt noch. Die Zellen müssen sich untereinander verständigen können, wenn die Konsolidierung erfolgreich sein soll.

Ein Blick auf die bisherige Landschaft in der Industrie zeigt, dass die unabhängigen Systeme sich meist über Ethernet basierte Mechanismen (TCP/IP) ausgetauscht haben. Daher liegt es nahe, dies auch als zuverlässige Kommunikation in Jailhouse zu integrieren. Dies erleichtert die Portierung existierender Lösungen um ein Vielfaches. Dafür müssen virtuelle IOs geschaffen werden, die ein virtuelles Netzwerk ermöglichen.

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Daneben benötigt solch ein System eine Interrupt-basierte Kommunikation über Shared-Memory-Bereiche, die mittels Semaphoren verwaltet wird. Auch muss die Systemzeit und Ähnliches unter allen Cells ausgetauscht werden können.

Portierbarkeit und Skalierbarkeit von Systemen

Industrielle Anwendungen werden oft über einen Zeitraum von vielen Jahren genutzt. Die zugrundeliegende Hardware steht jedoch nur für einen begrenzten Zeitraum zur Verfügung. Es ist daher wichtig, dass die Anwendung einfach portiert werden kann. Und falls die Anwendung wächst, dann muss auch eine einfache Skalierbarkeit gegeben sein.

Jailhouse kann diese Anforderungen spielend erfüllen. Mit Linux steht ein (Host-) System zur Verfügung, das auf jeder neuen SoC-Lösung zum Einsatz kommt. Damit ist die Skalierbarkeit und Portierbarkeit gegeben. Und die Einfachheit dieser Portierbarkeit ist durch die Nutzung der offenen Schnittstelle libvirt (populäre Bibliothek zur Verwaltung von Virtualisierungslösungen) zum Management des Hypervisors gegeben.

Schaut man etwas weiter in die Zukunft, dann sieht man bereits heterogene Multi-Core-Lösungen am Horizont. Diese eierlegenden Wollmilchsäue benötigen definitiv einen Hypervisor wie Jailhouse, damit all ihre Fähigkeiten sinnvoll genutzt werden können. Hier dient der Hypervisor auf der einen Seite zur Verwaltung der „großen“ CPUs, auf der anderen zur Kommunikation mit den anderen CPU-Architekturen oder FPGA-Einheiten. Auch das sichere Update erfolgt über den Hypervisor.

* Heinz Egger ist seit 2006 Geschäftsführer von Linutronix. Er hat mehr als 20 Jahre Erfahrung im Embedded- und Automatisierungsbereich.

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