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Ein Hypervisor-verwaltetes System bietet gegenüber der herkömmlichen AMP-Aufteilung der Arbeitslast wichtige Vorteile. Eine Virtualisierung bietet die Flexibilität, die Zuweisung der Betriebssysteme für die Steuerungs- und Datenebene auf die Cores zu ändern. Im Normalbetrieb möchte der Entwickler z.B. nur einen einzigen Core zur Steuerungsfunktion nutzen und alle anderen Cores für die Datenverarbeitung.

Das System lässt sich jedoch in einen Wartungsmodus versetzen, in dem Linux alle vier Cores (SMP) nutzen darf, während die Datenverarbeitung kurzzeitig gedrosselt wird. Die Virtualisierungsebene kann die Neuzuteilung der Cores im Hintergrund übernehmen, was ein statisches AMP-System nicht vermag.

Hypervisor bietet Integrierten IPC-Ablauf

Die prozessinterne Kommunikation (IPC – Interprocess Communication) ist ein weiterer Vorteil eines Hypervisors. Die Steuerungs- und Echtzeit-Subsysteme müssen miteinander kommunizieren. So müssen Routing-Änderungen auf Steuerungsebene an die entsprechenden Einheiten der Datenebene kommuniziert werden.

Bei einem AMP-System wird ein eigener IPC-Ablauf mit neuen Backplane-Gerätetreibern für die Betriebssysteme auf Steuerungs- und Datenebene implementiert. Im Gegensatz dazu bietet ein Hypervisor einen integrierten IPC-Ablauf, der es virtualisierten Gastsystemen erlaubt, die bestehenden Schnittstellen (z.B. einen Ethernet-Treiber) ohne Änderungen zu nutzen. Linux denkt dabei, es sendet Daten über eine Netzwerk-Interfacekarte (NIC); die NIC ist aber virtualisiert und deren Datentransfer wird im Hintergrund für den Hypervisor-integrierten Backplane-Datenaustausch umgewandelt.

Die richtige Architektur für Ihr Design

Wenn Sie nach einer Softwareplattform suchen mit nur einem Betriebssystem, ist ein Single-SMP-Betriebssystem (Optionen 1 oder 2) die richtige Wahl. Wenn Ihr System keine Echtzeit- oder hohen Sicherheitsanforderungen hat und zukünftige Produktgenerationen nicht mit diesen Anforderungen aufwarten, ist Linux SMP vollkommen ausreichend.

Wenn das System aber eines Tages diese Art von Performance oder Zuverlässigkeit benötigen sollte, ist ein RTOS eine sichere und zukunftssichere Investition. Erfordert das Design das Software-Ecosystem von Linux und die Funktionen eines RTOS (oder LWE), ist ein Hybrid-AMP-Modell (Optionen 3 oder 4) die geeignete Wahl. Sollten Sie diese Hybrid-Architektur bevorzugen und der Prozessor bietet einen Hypervisor-Modus, sollte man die Vorteile der Option 5 für mehr Zuverlässigkeit, Core-Management-Flexibilität und einfachere Anwendung nutzen.

Viele andere Faktoren können die Entscheidung für die richtige Architektur beeinflussen. Die Qualität der integrierten Softwareentwicklungstools, Betriebssysteme, Hypervisor und Mikroprozessoren wird oft übersehen. Die Multicore-Hardware-Debugging-Funktionen (wie die des P4080) müssen von den Systemanalyse-Tools voll genutzt werden, damit diese ihre Daten in nützliche Informationen zum Auffinden von Fehlern, Leistungsengpässen und zur Visualisierung des Systemverhaltens aufbereiten können. Genau diese Tools machen den Unterschied, wenn es darum geht, sein Produkt schnell im Markt einzuführen oder durch zu hohe Komplexität den Überblick zu verlieren.

Kommerziell-Strategische Aspekte

Eine stabile Unternehmensführung und Vertrauen in die Anbieter von Systemsoftware ist eine weitere wichtige Erwägung. Die Marktkonsolidierung und ein harter Wettbewerb erschweren heute langfristige Entscheidungen über Anbieter, denen man den Erfolg heutiger und zukünftiger Projekte anvertraut.

Neben finanziellen und unternehmerischen Gesichtspunkten müssen Entwickler auch die Verfügbarkeit integrierter und über Drittanbieter erhältlicher Middleware-Stacks und Treiber sowie die Zusammenarbeit zwischen dem Prozessor- und dem Software-Anbieter mit beachten. Hält sich ein Anbieter an offene API-Standards und bietet er langfristigen Support für alle führenden Multicore-Prozessorfamilien, kann sich der Entwickler auf lange Zeit seine Flexibilität wahren.

* * David Kleidermacher ...ist CTO bei Green Hills Software

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