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7/23/2019 apresentacaoQNX.pdf

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Seminário MAC422

QNXAntonio Carlos dos SantTiago Motta Jorge



O que é QNX ?

Sistema operacional de tempo real,multiusuário e multitarefa muitoutilizado nos últimos anos

Reconhecido por ser confiável,tolerante a falhas e escalável



Usos

Sistemas de controle aéreo

Instrumento médicos

Sistemas de produção

Usinas nucleares

Lugares onde uma tela azul não podeaparecer



Empresas que usam QNX

Motorola

Correio Americano

Audi

Chrysler



A história

Desenvolvido por Dan Dogde e GordonBell em 1980 na Universidade deWaterloo

Inicialmente, chama-se Qunix,derivado de “QuickUnix”

Dogde e Gordon fundaram a QSSL, queproduz e comercializa o QNX



Filosofia do QNX

Microkernel

Processos (serviços ou de usuário) sãoexecutados no espaço do usuário com

memória protegidaComunicação entre processos pormensagens

Uso do POSIX



Outros SO's



Sistemas monolíticos



O microkernel

Extremamente pequeno (~10 KB)

Escrito em C

Os algoritmos e as estruturas de

dados garantem a performance

Apenas serviços essenciais estãopresentes



Serviços do microkernel

Threads

Sinais

Passagem de mensagens

Sincronização

Escalonamento

Timer

Gerenciamento de processos





Preempção e interrupção

O sistema procura ser totalmentepreemptível

Apenas durante poucos momentos a

preempção é desabilitadaDevido à estrutura de microkernel,apenas durante alguns nanosegundos asinterrupções são desabilitadas. Isto

ocorre apenas no início e no final doprocedimento



Totalmente preemptível



Passagem de mensagens



Threads

Unidade de escalonamento e execução domicrokernelDados privados das threads:

tid

register setstack (no espaço de end do processo)...

Estados possíveis: ready ou blocked





Processos

“Container” de threadsPossui pelo menos uma threadCom proteção de memória:

Cada processo não interfere no outro



IPC

Sempre entre threads:De um mesmo processoDe processos diferentes



Suspensão de threads

Quando ocorre uma suspensão?Kernel callExceçãoInterrupção de hardware



Escalonamento de threads

Quando ocorre o escalonamento?Sempre que o estado de execução deuma thread muda!Threads são escalonadas globalmente!

O escalonador entra em ação sempre que:a thread atual bloqueiaa thread atual sofre preempçãoa thread atual libera a CPU porvontade própria (yields)



Uma thread bloqueia...

Quando está esperando algum evento:Resposta de uma requisição de IPCEsperando em um mutex...



Uma thread bloqueia...

Quando está esperando algum evento:Resposta de uma requisição de IPCEsperando em um mutex...

O que acontece:É removida da sua fila de threadsprontas



Uma thread sofre preempção

Quando uma thread de prioridade maisalta é colocada na fila de threadsprontasPorém, ela continua na frente das

outras threads daquela mesma prioridade



Uma thread feliz e bondosa

Libera o processador por livre eespontânea vontade: “yields”É colocada no final da sua filaA thread com maior prioridade executará



Prioridades

Toda thread possui uma prioridadeA thread com maior prioridade executaráHerança de prioridade:

Threads herdam a prioridade de sua

thread pai





Algoritmos de escalonamento

FIFORound-robinSporadicCada THREAD seleciona qual algoritmo

deseja utilizar!Em todos os casos, uma thread de maiorprioridade sempre faz as outrassofrerem preempção

Herda o algoritmo da thread pai



FIFO

Uma thread continua a executar até:BloquearVoluntariamente liberar a CPUSofrer preempção por uma thread de

prioridade mais alta



Round-robin

Uma thread continua a executar até:BloquearVoluntariamente liberar a CPUSofrer preempção por uma thread de

prioridade mais altaConsumir sua fatia de tempo



Sporadic

Permite que threads respondam a eventos

não periódicos sem por em risco as“deadlines” de outras threadsUma thread continua a executar até:

Bloquear

Sofrer preempção por uma thread deprioridade mais alta

Definie duas prioridades:Low priority

Normal priority



Sporadic – continuação (1)

Parâmetros que controlam a mudança:“budget” inicial (C)Low priority (L)Normal priority (N)

Tempo de recarga (T)Número máximo de recargas em débito

di i ã (2)










Uma vez que o tempo de recarga foicumprido, a thread volta para suaprioridade altaIsso garante que a thread terá

oportunidade de rodar todo período detempo T por um tempo total CA thread pode servir a eventosperiódicos de uma maneira controlada e

previsível



Curiosidade!

O tempo de mudança de contexto entre processos do QNX é menor que o tempo demudança de threads do UNIX!Por quê?

Alta disponibilidade



Alta disponibilidade

O que é isso?

Habilidade de rodar por longosperíodos de tempo sem interrupções

Assumindo hardware altamente confiávele com redundância suficiente:

Como um SO pode ficar estável esempre pronto para responder quandoalgum componente ou aplicação falha?Nos casos onde não há hardware

redundante, o que o SO pode fazer?

í



Sistemas monolíticos

Se apenas as aplicações estiverem noespaço de usuário:

Podemos reiniciar aplicações sem“downtime” do sistema

Não podemos reiniciar algo essencialdo sistema sem derrubá-lo



Sistemas microkernel

Inerentemente a arquitetura de SO maisestável possível!Apenas mudanças no microkernel exigem“downtime”

Todos os processos são candidatos aserem parte do sistema:

File systemDevice drivers

...

(2)



Sistemas microkernel - (2)

Todos os processos podem serreiniciados dinamicamente:

Processos de usuárioServiços do sistema (processos!)

ód l ífi



Módulos específicos

Biblioteca para aplicações clientes:Funções que permitem recuperaçõesdinâmicas e automáticas

Gerente da alta disponibilidade:

“Cão de guarda” que faz recuperaçõessempre que um processo ou serviçofalha

Biblioteca para aplicações



Biblioteca para aplicações

As operações de I/O do C padrão foramimplementadas de modo a oferecem

suporte a resolução dinâmica deproblemas automaticamente!Em um cenário de alta disponibilidade,todas as falhas transitórias são

recuperadas instantaneamente!Muitas outras funções ajudam aplicaçõesclientes a serem escritas para umcenário de alta disponibilidade

Gerente da Hi A ailabilit



Gerente da Hi. Availability

Provê um mecanismo de monitoramento de

processos e serviços do sistema:Detecta processos que falharamDetecta processos que não respondemDetecta uma degradação na qualidade

do serviço oferecido por algumprocesso

Utiliza um esquema publisher/subscriberpara comunicar eventos interessantes do

sistema para quem interessa

O diã



O guardião

SPOF = Single Point of FailureCada SPOF deve ser identificadoO Gerente da alta disponibilidade nãopode nunca se tornar um SPOF

Um processo espelho, o guardião, estásempre pronto para tomar o lugar do HAM(High Availability Manager)

O diã



O guardião

E se o guardião também tiver problemas?Ele cria um outro guardião para elemesmo ANTES de tomar o lugar do HAM!

É isso!

QNX The Quick UNIX



QNX – The Quick UNIX

Referências:www.qnx.com

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