Multicore Anwendungen über Middleware Architekturen - BICC-Net

43 Pages·2014·4.53 MB·German

by  Tobias Schneider

Multicore-Anwendungen über
Middleware-Architekturen
Robert Schachner RST Industrie Automation GmbH
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Die Ausgangsposition
Multicore-Hardware ist mittlerweile Standard.
Der Aufwand, verteilte Applikationen zu entwickeln, ist im
Rahmen eines Entwicklungsprojektes aber meist zu hoch.
Multicore-Architekturen werden deshalb meist nur
rudimentär auf die jeweilige Anwendung bezogen realisiert.
Dadurch sinkt auch die Wiederverwendbarkeit des Codes.
Spezifische Werkzeuge zur Erstellung von Multicore-
Anwendungen sind kaum verfügbar.
Die Erfordernisse des Marktes
Eine moderne Middlewareplattform muss:
 Multicoresysteme und Multiprozessorumgebungen unterstützen und hohe
Performance bei geringem Overhead bieten
 I/O-Funktionen einfach und flexibel integrieren
 Hardwarewechsel erleichtern, ohne dass Codeanpassungen nötig werden
 Möglichst viele Protokolle und Busse unterstützen und jederzeit durch neue
Protokolle erweiterbar sein
 Möglichst viele Funktionen direkt integrieren, um die Adaption neuer
Testumgebungen ebenso wie deren Entwicklung und Pflege zu erleichtern
 Daten und Datenströme intelligent lenken und strukturieren
 Eine Vielzahl von Entwicklungstools und Programmiersprachen unterstützen
Das Ergebnis:
 Flexibilität und leichtere Entwicklung
 Kompatibilität zwischen verschiedenen Hardwareherstellern
 Signifikante Zeit- und Kosteneinsparungen bei Entwicklung und Wartung
Middleware Gamma
4Diag
Hochsprache eMTraictleab CETES++ QT
radCASE
Scada XiBase9
Entwicklungsumgebungen
Programmiersprachen
Modellierungstools
Testtools Visualisierung
Gamma Application Interface (API)
Middleware
Abstraktionsschicht und intelligentes Datenmodell
Gamma Service & Plug-Ins
Betriebssystem (Windows / Linux)
Hardware I/O Netzwerke / Busse
 Middleware-Plattformen abstrahieren die Hardware-Plattformen und
stellen einheitliche Software-Schnittstellen bereit.
AORPMC-UA x86 PdroigfiiBtauPlsPC anCalAogN speTziCfisPc/IhP EtherCAT
 Austauschbarkeit von Hardware und Entwicklungswerkzeugen
Die intelligente Prozessvariable
Polling Signal On Change
Message
Atomare Locks
Kommunikation
Value Buffering Prozessvariable
Zugriffsrechte
(FIFO)
(inclusive Metadaten)
I/O-Mapping Simulation
Grenzwertprüfung Logging
Das intelligente Datenmodell
Hierarchisch strukturiert
Abbild der Realität
Überbrückt System- und Netzwerkgrenzen
Während der Laufzeit dynamisch erweiterbar
Unbegrenzte Größe und Anzahl an Variablen
Die Struktur des Datenmodells ist
vDeartgelnezicuhgbraiffr zmuirt Ldaeur fDzeaitteistruktur
eToinoel:s GFailemsmysat eEmxps.lorer
Applikationszugriff auf das
Datenmodell
Application Gamma V Data Model
PP(VVru AYn n??ing as User 1)
MMeemmoorryy 11 PPVV AA
Access (r/w) allowed for: n
• Root PV B o
• User 1 rit
PV C ea
Gamma Interface • User 2 sr
Uts
(GaAPI)
Sin
i
MMeemmoorryy 22 PV X Om
Access (r/w) allowed for: d
A
• Root PV Y
• User 2
GammHaandle A PV Z
Handle Y
Service Process
Data Model
Configuration
(XML)
Einfache I/O-Integration über
Plug-Ins
Datenmodell
Kontrolle lesen schreiben
XML Config
laden bestimmt
I/O-Plugin
File
kommuni-
zieren
Gamma-
Service
laden
Filter
Treiber
• Einheitliches Interface
• Kleine überschaubare Hardware
shared libraries
• Jeder kann Module
entwickeln
lokale I/O Netzwerk Feldbus
FPGA
Komplexe Interfaces über
Message Kommunikation
System
Datenmodell
Kontrolle lesen schreiben Application
(running as User 1)
Gamma-Service
Client RPC API Client RPC API
RPC Interface
Core Logik
Feldbus Stack
Funktionen der Gamma V
Middleware
Intelligente Prozessvariablen
 verringern den Programmieraufwand durch integrierte Funktionalität
Simulation
 dynamisch während der Laufzeit schaltbar
 für alle Variablen und Sensoren verfügbar
 Fault Injection zum Testen der verarbeitenden Software
Logging
 dynamisch während der Laufzeit schaltbar
 Logfiles können über das Netzwerk geschrieben werden
Asynchrone Kommunikation
 intelligentes Caching sorgt für stets aktuelle Daten
 erlaubt voll deterministische Zugriffe auf entfernte Systeme
Browsing
 vernetzte Systeme werden netzübergreifend erkannt
 Daten- und Variablenstruktur kann extern ausgelesen werden