Optimisation des performances

• N'utilisez pas de caches partagés pour les cœurs de processeur de votre contrôleur.

• Si vous utilisez des bus de terrain basés sur Ethernet pour votre équipement cible, utilisez un adaptateur physique pour celui-ci. N'utilisez pas d'architecture de commutateur.

• Utilisez un noyau temps réel.

  Important

  Pour un fonctionnement en temps réel sous Linux, utilisez le correctif Realtime PREEMPT. L'utilisation d'un noyau à faible latence n'est pas suffisante car elle ne garantit pas de propriétés déterministes

  Pour plus d'informations, consultez les rubriques suivantes :

  • https://realtime-linux.org/getting-started-with-preempt_rt-guide/

  • https://wiki.linuxfoundation.org/realtime/documentation/technical_basics/start

  La plupart des paramètres système suivants peuvent également être configurés directement à l'aide du PLCshell via le système d'exécution ou directement via le fichier de configuration du système d'exécution. Certains paramètres système ne seront pas conservés lors du redémarrage du système. En saisissant les paramètres dans le fichier de configuration, ceux-ci seront automatiquement restaurés au démarrage du système d'exécution. L'exécution de la commande PLCShell correspondante ajoute également les entrées respectives au fichier de configuration

  Commande PLCShell	Entrée du fichier de configuration	Fonction
  rt-get scaling_governor/kernelinfo/hyperthreading/throttling/napi <device>		Renvoie des informations sur les paramètres du système Exemple 3. Exemple rt-get scaling_governor Affiche les régulateurs de mise à l'échelle disponibles et renvoie le régulateur de mise à l'échelle configuré pour le cœur
  rt-set scaling_governor <cpu_index> <value>	[CmpLinuxRTDiag] ScalingGovernor.CPU0=performance	Définit le régulateur de mise à l'échelle sur l'option spécifiée pour des cœurs spécifiques ou pour tous les cœurs Exemple 4. Exemple set scaling_governor all performance
  rt-set hyperthreading <state>	[CmpLinuxRTDiag] Hyperthreading=off	Activer/désactiver l'hyperthreading
  rt-set throttling <state>	[CmpLinuxRTDiag] Throttling=off	Active/désactive la régulation
  rt-set napi <device> <state>	[CmpLinuxRTDiag] Napi=eno1	Active ou désactive le NAPI fileté pour l'adaptateur réseau
  rt-clear-settings		Supprime tout rt-set paramètres à partir du fichier de configuration
  rt-marker-set <taskname> <threshold>	[CmpLinuxRTDiag] TraceMarker.TaskName=MainTask TraceMarker.ThresholdUs=100 [SysTask] Linux.MeasureInterval=1	Active l'écriture d'un marqueur de trace du noyau pour la tâche spécifiée lorsque la gigue dépasse la limite spécifiée. Disponible uniquement si le moteur d'exécution est exécuté en tant qu'utilisateur root
  rt-marker-disable		Désactive le marqueur de trace du noyau
  rt-marker-get		Spécifie le nom de la tâche configurée pour le marqueur de trace du noyau et la limite de gigue
  irq-list		Répertorie toutes les IRQ disponibles, leurs priorités et leur affinité sur le système
  irq-set-prio <no | device> <priority>	[CmpLinuxInterrupt] Interrupt.1.Priority=51 Interrupt.1.Device=eno1	Sets the priority of interrupts specified either by number <no> or device <device> to the desired value
  irq-set-affinity <no | device> <bitmask>	[CmpLinuxInterrupt] Interrupt.1.Affinity=128 Interrupt.1.Device=eno1	Sets the core affinity of the interrupt specified either by number <no> or device <device> to the desired bitmask
  irq-clear-settings		Supprime tout irq sets paramètres à partir du fichier de configuration

  Pour les demandes en temps réel, il est nécessaire d'utiliser le noyau préempt RT (https://wiki.linuxfoundation.org/realtime/documentation/start) pour votre système Linux. Dans le cas des distributions Debian et Ubuntu, vous trouverez un noyau RT sous forme de paquet que vous pouvez facilement installer à l'aide du apt commande. Pour plus de détails à ce sujet, consultez le manuel de votre distribution.

  • Sur les systèmes Debian

    sudo apt-get install linux-image-rt-amd64

  • Utilisez le uname -a commande, par exemple, pour vérifier quel noyau vous utilisez.

• Évitez d'utiliser un gestionnaire Windows, un serveur GUI/X ou similaire sur votre système.

  L'utilisation de ces outils pourrait affecter les capacités en temps réel de votre système, ce qui entraînerait une gigue élevée dans l'application CEI).

Utilisation des "rt-tools" :

• Installation de "rt-tools": sudo apt install rt-tests

• Démarrage de "cyclictest" : sudo cyclictest -p 99 -t -m

• Le man cyclictest La commande vous montre davantage d'options de ligne de commande que vous pouvez utiliser pour mieux mesurer des aspects de performances plus spécifiques ou plus spécifiques de votre système.

• Créez une application de test qui décrit en gros l'application pour laquelle vous souhaitez optimiser votre système (en termes de ressources requises, de performances requises et de taille du projet).

• Vous pouvez le faire de manière itérative : créez d’abord une approximation très grossière, puis développez-la pour vous rapprocher de plus en plus de l’application réelle.

• Min. Gigue (µs) / Max. Gigue (µs)

  • Les valeurs doivent être aussi proches que possible des valeurs déterminées par le programme "cycletest". Les détails sont décrits dans la section Configuration de Linux.

  • Pour plus d’informations sur la gigue et la latence, consultez : Définitions de la gigue et de la latence

  • Pour plus d'informations sur l'onglet Surveillance, voir : Onglet : Surveillance

• Temps de cycle moyen (µs) / Max. Temps de cycle (µs) Temps de cycle (µs)

  • Le cycle maximum ne doit jamais s'approcher du temps de cycle configuré. Cela entraîne des problèmes dès que le système subit une charge élevée.

  • Gardez toujours le temps de cycle aussi court que possible.

• Divisez les tâches de longue durée en plusieurs tâches plus petites.

• Lors de l'exécution, le temps de cycle maximum de la tâche la plus prioritaire ne doit jamais atteindre le temps de cycle configuré. Si vous ne pouvez pas éviter cela, vous devez augmenter le temps de cycle configuré pour garantir des temps d'exécution cohérents.

• Lors du démarrage de systèmes de bus de terrain (par exemple EtherCAT ou PROFINET), les cycles de démarrage peuvent entraîner une charge CPU légèrement plus élevée. Dans ce cas, il est judicieux de surveiller la charge du processeur peu de temps après le démarrage de l'application.

Les options suivantes ne peuvent pas être modifiées dans CODESYS Virtual Control SL, mais doit être configuré sur l'hôte :

• Définissez la valeur pour DisableCpuDmaLatency à 1 :

  [SysCpuHandling]
  Linux.DisableCpuDmaLatency=1

  • Notez qu'il s'agit du paramètre par défaut à partir de la version d'exécution 4.11.0.0.

  • Pour vérifier votre version d'exécution, cliquez sur Suppléments → Mettre à jour Linux → Système → Information système.

• Vérifiez que le noyau en temps réel est réellement utilisé.

  • Depuis la version 4.11.0.0, vous pouvez utiliser la commande shell PLC rt-get kernelinfo pour vérifier cela.

  • Si vous possédez une version plus ancienne, vous pouvez la tester directement sur la ligne de commande à l'aide du uname -a commande.

  • Si le noyau en temps réel n'est pas utilisé, vous devez démarrer l'optimisation depuis le début.

• Vous pouvez utiliser les tests de l'étape précédente Configuration du CODESYS système d'exécution pour tester votre application IEC.

• Vous pouvez utiliser le Multicœur fonctionnalité dans CODESYS.

• Déterminez les bonnes priorités pour vos tâches. Les tâches importantes devraient avoir une priorité plus élevée.

  Tableau 6. Cartographie des priorités des tâches IEC et des priorités des threads Linux :

  Priorité des tâches CEI	Priorité d'exécution	Priorité Linux
  --	0	88 (SCHED_FIFO)
  --	31	57 (SCHED_FIFO)
  0 (priorité en temps réel la plus élevée)	32	56 (SCHED_FIFO)
  15 (priorité en temps réel la plus faible)	47	41 (SCHED_FIFO)
  16 (pas de priorité en temps réel)	48	0 (SCHED_OTHER)
  31 (pas de priorité en temps réel)	63	0 (SCHED_OTHER)
  --	64	0 (SCHED_OTHER)
  --	255	(SCHED_IDLE)
  Avis Sur un système Linux classique, la plupart des interruptions (IRQ) et des opérateurs du noyau ont la priorité Linux 50. L'utilisation des priorités (en cas de charge élevée) ci-dessus peut empêcher les fonctions du système (réseau/stockage) de fonctionner comme prévu

  
  
  

• Vous pouvez configurer la priorité d'une tâche dans la configuration de la tâche correspondante.

  

Si vous n'obtenez pas les performances souhaitées après toutes les étapes mentionnées ici, vous pouvez consulter les sections suivantes :

• Informations spécifiques au bus de terrain

• [Pour les experts] – Outils et sujets supplémentaires

• Vérifier la Send Time / Recv Time valeurs sur la page d’état EtherCAT.

  • Un processeur x64 avec un processeur Intel Core i7 et un bon adaptateur devrait avoir moins de 10 µs.

  • Les processeurs ARM avec puce intégrée auront environ 50 µs ou plus.

  

• Vérifier la Send Time / Recv Time valeurs sur la page d’état PROFINET.

  • Un processeur x64 avec un processeur Intel Core i7 et un bon adaptateur devrait avoir moins de 10µs.

  • Les processeurs ARM avec puce intégrée auront environ 50 µs ou plus.

  

• Pour trier vos priorités et les IRQ requises, vous pouvez utiliser les commandes du shell PLC irq-list et irq-set-prio.

  • Ces commandes utilisent les priorités Linux normales et non les priorités CEI.

  • Cette optimisation n'est pas possible dans CODESYS Virtual Control SL, mais plutôt sur le système hôte.

• Utilisez une carte réseau distincte pour les appareils.

• Pour plus d'informations, voir :

  • EtherCAT

  • PROFINET

  • Ethernet/IP

  • CANbus, CANopen

• KernelShark / trace du noyau

  • Si vous découvrez que la cause de vos problèmes de performances est liée à la planification, c'est le programme qu'il vous faut. À l'aide de la « trace du noyau », vous pouvez vérifier si votre tâche est interrompue par une autre tâche, un autre service ou une interruption.

    • trace-cmd record -p function

    • Vous pouvez utiliser KernelShark pour examiner le généré trace.dat déposer.

  • En général, les problèmes de planification peuvent être divisés en deux catégories :

    • Remplacement/préemption

      • Si l'interruption ou la tâche empêchant l'exécution est inutile, désactivez-la.

      • Augmentez la priorité de votre tâche ou réduisez la priorité des autres.

      • Passez à un autre cœur de processeur.

      Important

      Vérifiez l'efficacité des modifications à l'aide des programmes décrits dans le chapitre précédent.

    • Délai d'exécution

      Voir ci-dessous « Trace des fonctions du noyau »

• Trace des fonctions du noyau

  • Si le temps de traitement du code est trop long, vous pouvez utiliser cet outil pour trouver le problème.

  • Si la fonction avec un temps d'exécution trop élevé se trouve dans votre propre code, vous devez alors l'optimiser.

  • Si la fonction dont le temps d'exécution est trop élevé se trouve dans le noyau, vous pouvez essayer d'obtenir la fonctionnalité souhaitée avec une autre fonction du noyau. Vous pouvez également transmettre des paramètres de configuration au pilote du noyau afin de réduire le temps d'exécution.

  • Si aucune de ces options ne résout le problème, vous devrez probablement utiliser un matériel plus puissant.

Utilisez les points suivants pour vérifier si l'instrument approprié pour atteindre vos objectifs de performance est répertorié avec eux :

• PREEMPT_FULL

• isolcpu

• rcu_nocbs

• rcu_nocb_poll

• pas de verrouillage logiciel

• irqbalance désactiver

• kernel.sched_rt_runtime_us