QNX Software Systems

All content copyright QNX Software Systems
QNX — выбор лидеров рынка телекоммуникационных систем

All content copyright QNX Software Systems
Наши рынки
Инф.-развл. системы, которые пригодны
и для потребительского рынка.
QNX — отличный партнер для компаний в индустрии телекоммуникаций

All content copyright QNX Software Systems
Принятие решений
Как сетевая компания определяет свою стратегию в отношении операционной системы?
Многие руководители не знают о возможности повышения производительности за счет применения коммерческой операционной системы и инструментов разработки.
Те инженеры, которые знают об этих возможностях, зачастую не могут влиять на принятие решений.
Период времени для качественного перехода с одной операционной системы на другую весьма ограничен.
Для осуществления перехода требуется
решительность, а также грамотное и
эффективное руководство.

All content copyright QNX Software Systems
Почему выбирают QNX
Целостный
инженерный
подход
Гибкая
модель
операций
Гибкие условия
делового
сотрудничества
Передовые
технологии
Конкурентная
стратегия
развития
Консалтинг по
инструментам
и разработке

All content copyright QNX Software Systems
Развитие разработки
Cisco выбирает QNX в качестве стратегического партнера в период 1996/1997 гг.
Интересно отметить, что в тот момент QNX-технологии были основаны преимущественно на процессорах Intel,
а системы Cisco – на процессорах MIPS.
Квалификация и опыт команды QNX в сочетании с эффективными инженерными решениями и согласованными рабочими подходами и планированием привели к новаторскому сотрудничеству.
Применение технологий QNX привело к созданию более 10 различных рабочих групп в компании Cisco.

All content copyright QNX Software Systems
Официальное начало сотрудничества

All content copyright QNX Software Systems
Many other hardware platforms
Экосистема QNX
Базовая
технология QNX
и
набор инструментов
CRS-12000
Коммутатор Catalyst 6k Ethernet
Семейство адаптеров сетевых портов Cisco
Many other hardware platforms
CRS-1
Многие другие аппаратные платформы

All content copyright QNX Software Systems
Важные технологические аспекты
Высокопроизводительная архитектура высокой готовности.
Гибкая, масштабируемая архитектура, полностью распределенная или монолитная.
Безопасность.
Применение следующих стандартов по технологиям и разработке:
IEEE
POSIX, Unix
Java, C++, C, gcc
Гибкость
Независимость от порядка следования разрядов двоичного слова (Endian abstraction)
Поддержка различных семейств процессоров: MIPS, PPC, Intel
Инструменты повышения производительности.

QNX Confidential. All content copyright QNX Software Systems.
Масштабируемые решения для Cisco
QNX Neutrino для широкого круга приложений: от интерфейсов фреймеров до системы маршрутизации CRS-1
Поддержка от одного процессора до тысячи сетевых процессоров, функционирующих как единый вычислительный ресурс

QNX Confidential. All content copyright QNX Software Systems.
Многоядерные технологии
Асимметричная многопроцессорность
поддержка существующей программной базы; неоптимизированные однопроцессорные приложения;
гетерогенная прикладная база требует AMP
нетривиальное разделяемое использование ресурсов; масштабирование свыше двух ядер достаточно сложно.
Исключительная многопроцессорность
возможность переноса существующей программной базы;
совместное использование существующих приложений с оптимизированными многоядерными приложениями;
прозрачное масштабирование свыше двух ядер;
передовая разработка компании QNX.
Симметричная многопроцессорность
оптимизированные многоядерные приложения;
разделяемое использование ресурсов на уровне ОС;
прозрачное масштабирование свыше двух ядер.
Многопроцес-сорность
надежная поддержка любых многоядерных архитектур;
полный набор инструментов разработчика для профилирования и оптимизации многоядерных приложений;
профессиональный консалтинг и обучение;
широкий набор BSP-пакетов для многоядерных плат.
Решение QNX обеспечивает программный переход на многоядерные процессоры:

All content copyright QNX Software Systems
Высокая готовность
Ingress
Egress
Файловая
система
Администратор
процессов
BGP
ISIS
Перенаправление
Обмен сообщениями:
прозрачное взаимодействие автономных процессов;
POSIX-вызовы основаны на сообщениях.
Защита памяти:
самая важная технология, которая обязательна для настоящей системы высокой готовности;
90% всех системных сбоев происходят из-за конфликтов обращения к памяти.
Самая эффективная в мире архитектура высокой готовности.
Процессы взаимодействуют посредством обмена сообщениями.
µK
Шина
обмена
сообщениями
Микроядро

All content copyright QNX Software Systems
Мост обмена
сообщениями
Гибкая архитектура – полностью распределенная или монолитная
Файловая
система
Администратор
процессов
OSPF
Мост между ядрами обеспечивает прозрачный обмен сообщениями между шинами с помощью различных средств
(Ethernet, MOST, Internet и др. виды сетей)
Приложения и Серверы работают в распределенном режиме без помощи специального кода.
Унифицированный доступ ко всем удаленным аппаратным и программным ресурсам без проверки прав доступа.
µK
Интернет
Сетевое
взаимодействие
Управление
сетевым
трафиком
Шина обмена
сообщениями
Микроядро
Новые службы, добавленные на одном из процессоров, прозрачным образом доступны всем другим процессорами.
Система функционирует как единый
маршуртизатор
на основе прозрачного взаимодействия
между множеством
слабо- или сильносвязанных процессоров.

All content copyright QNX Software Systems
SMP
BMP
AMP
DMP
Процессор
маршрутизации
Контроллер
маршрутизации
Распределенный
маршрутизатор
Распределенная вычислительная архитектура
Протокол прозрачного безопасного распределения
OSPF
BGP
BGP
Приложения могут прозрачным образом взаимодействовать со всеми интерфейсами (line card/forwarded plane).

QNX Confidential. All content copyright QNX Software Systems.
Автообнаружение и выравнивание нагрузки
Прозрачные распределенные вычисления:
распределенная POSIX-модель;
платформа для динамического взаимодействия между оборудованием и программным обеспечением на удаленных узлах;
служба глобальных имен для обнаружения нового оборудования и приложений;
Остановка приложений на одном узле и перезапуск на другом:
без необходимости перезагрузки;
прозрачное управление всем соединениями;
широкое применение в CRS-1

All content copyright QNX Software Systems
Принципы безопасности
Разделение привилегий:
разные уровни привилегий для разных приложений;
приложению присваивается низший необходимый уровень привилегий.
Полный контроль безопасности:
тотальная проверка на доступ.
Установки по умолчанию для отказоустойчивости:
низший необходимый уровень привилегий/доступа по умолчанию.
Разработка:
принципы “объектно-ориентированной” разработки;
абстрагирование, модульность, инкапсуляция, изоляция.
важно, если эти принципы поддерживаются на уровне ОС
Защита ресурсов на прикладном уровне:
память, процессорные циклы, регистры, периферия и т.д.
Архитектура ОС может значительно влиять на работу этих принципов и даже возможность их применения.

All content copyright QNX Software Systems
Высокая готовность:
защита от сбоев и восстановление
Готовность=
MTBF
MTBF + MTTR
Способность восстановления характеризуется уровнем “готовности”:
Вероятность того, что система или подсистема выполнит предназначенную функцию в заданный период времени.
MTBF – среднее время наработки на отказ
MTTR – среднее время до восстановления
Готовность на уровне 99,999% (“пять девяток”) = меньше 5,25 минут простоя (запланированного и незапланированного) в год.
Сетевые компании и аналитики ИТ-индустрии обращают особое внимание на эти показатели.

All content copyright QNX Software Systems
Системные гарантии для повышения уровня готовности
Повышение MTBF:
многократное (!) тестирование и отладка;
большинство ОС имеют множество инструментов для повышения MTBF.
Также сокращение MTTR:
выявление, ограничение и исправление ошибок;
готовность приближается к 100% при MTTR, стремящемся к 0.
Сценарии восстановления:
системная перезагрузка (исполняемый модуль реального времени, монолитное ядро);
восстановление за период от неск. секунд до неск. минут;
службы перезапуска (микроядро, монолитное приложение);
восстановление за миллисекунды (<< 1 сек.).
Сочетание микроядра с системой восстановления:
упрощает достижение высокой готовности на уровне “пяти девяток”.

QNX Confidential. All content copyright QNX Software Systems.
Система высокой готовности – Монитор ключевых процессов
Разработана в сотрудничестве с Cisco (ключевым клиентом компании QNX).
Система высокой готовности:
пользовательские сценарии восстановления;
автоматическое прозрачное восстановление системы за короткое время – обеспечение минимального периода простоя.

All content copyright QNX Software Systems
Система высокой готовности – Монитор ключевых процессов (МКП)
Система высокой готовности и восстановления (монитор ключевых процессов) отслеживает состояние компонентов и производит восстановление при их сбоях.
Дублирующий процесс обеспечивает замену процесса высокой готовности при его сбое и защищает от возникновения единой точки сбоя (SPoF).
Клиентская библиотека позволяет быстро и прозрачно переподключать компоненты:
пользователь может ввести информацию о состоянии и настроить процедуру восстановления.
Службы генерации квитанций работоспособности выявляют зависание компонентов, что обеспечивает самомониторинг системы.

All content copyright QNX Software Systems
Монитор ключевых процессов
Микроядро
1. Сбой драйвера из-за недопустимого обращения к памяти вне защищенной области.
2. Ядро извещает монитор ключевых процессов о сбое.
3. Сбор отладочной информации о неисправном процессе.
4. Завершение драйвера и возвращение всех ресурсов системе.
Удаление канала обмена сообщениями.
5. Монитор ключевых процессов перезапускает новый драйвер.
6. Повторное создание каналов обмена сообщениями посредством клиентской библиотеки монитора ключевых процессов.
7. Драйвер запрашивает у монитора информацию о последнем
сохраненном состоянии. Работа восстановлена.
Информация о состоянии
разделяемой памяти

QNX Confidential. All content copyright QNX Software Systems.
Динамическая модернизация
Файловая
система
Администратор
процессов
Стек
протоколов
Микроядро
Приложение
Микроядро – единственный доверяемый компонент
Аудиодрайвер
Графический
драйвер
Шина обмена сообщениями
…
Приложения, файловые системы и драйверы:
существуют как процессы на шине обмена сообщениями;
находятся в защищаемом адресном пространстве;
запуск, остановка, добавление, удаление, перемещение и обновление компонентов без перезагрузки;
невозможность нарушить работу других компонентов.

QNX Confidential. All content copyright QNX Software Systems.
Momentics: лидер и основатель Eclipse
Масштабируемость, надежность и высокая производительность
Интегрированная поддержка:
различных типов инструментальных, целевых систем, языков программирования и BSP-комплектов;
оптимизирующих компиляторов;
совместимость со всеми плагинами третьих сторон для Eclipse.

All content copyright QNX Software Systems
QNX: новейшая технология адаптивной декомпозиции.
Инновационное решение для телекоммуникационных приложений

All content copyright QNX Software Systems
Адаптивная декомпозиция
Что такое адаптивная декомпозиция?
Новая технология QNX – расширение ОСРВ Neutrino.
Позволяет создавать безопасные группы (объединения) из нескольких приложений или потоков.
Гарантированное выделение процессорного времени приложениям, входящим в группу. Управление гарантиями происходит на основе бюджетов.
Почему адаптивная?
Запатентованная технология обеспечивает эффективное (без потерь) выделение всех имеющихся процессорных циклов именно тем группам, которым они требуются.
Повышение производительности за счет оптимального использования процессорных ресурсов и перераспределения нагрузки.
Легкий старт:
разработчикам не нужно переучиваться:
программная модель POSIX сохраняется для знакомых методов разработки, программирования и отладки.
для реализации группы не требуется вносить изменения в код.

All content copyright QNX Software Systems
Микроядерная архитектура для обеспечения безопасности
Микроядро QNX
Neutrino
ARM,
MIPS, SH4, PowerPC, Xscale, x86

All content copyright QNX Software Systems
Адаптивная декомпозиция
ОСРВ QNX® Neutrino ® обеспечивает базовую структуру:
инкапсуляция приложений и служб ОС на основе обмена сообщениями;
надежность и безопасность благодаря аппаратной защите памяти.
Адаптивная декомпозиция служит расширением микроядро Neutrino для создания безопасных групп и обеспечения гарантий выделения процессорного времени:
группа состоит из набора процессов и потоков;
группе назначается изменяемый процент процессорного времени в зависимости от средней нагрузки на процессор в течение некоторого временного периода;
действует в дополнение к существующей схеме планирования потоков.
Файловая система
Device Driver
Приложение
Микроядро
Приложение
Приложение

All content copyright QNX Software Systems
Файловая система
Сеть
Максимальная производительность
Приложение
Приложение
Микроядро
QNX Neutrino
Доп. модуль
20%
Некритичная
группа
Доп. модуль
Драйверы устройств
Приложение
Использование ЦП
Гарантии процессорного времени для группы при полной системной нагрузке
Динамическое распределение процессорного времени при неполной нагрузке
10%
20%
70%
55%
5%
30%
10%
Простаивание

All content copyright QNX Software Systems
Маршрутизация
и перенаправление
Интерфейсы
управления
(CLI, SNMP)
5%
10%
70%
20%
5%
10%
95%
80%
90%
Сценарии
обработки
нагрузки
Что значит “адаптивность”?
Служебные
утилиты
Простаивание
10%
5%

All content copyright QNX Software Systems
Группирование позволяют изолировать угрозы
Файловая система
Control Plane
Protocols
Приложение
Приложение
Микроядро
QNX Neutrino
Add-On
Add-On
Драйверы устройств
Сетевое управление
Атака управляю-щего сегмента
Локализация атаки DoS
Аварийный доп. модуль изолирован
Без группирования:
аварийные приложения могут лишить базовые приложения процессорных ресурсов;
распределенные DOS-атаки могут нагрузить систему задачами сетевой обработки.
При возможности группирования:
создание групп с фиксированным бюджетом для надежной защиты важнейших системных ресурсов;
ограничение угроз и защита базовых приложений и служб.

All content copyright QNX Software Systems
Гарантии выделения процессорного времени: повышение уровня готовности
Гарантированный процессорный ресурс для операций восстановления:
аварийные компоненты изолируются и не могут влиять на процессы восстановления.
Гарантированный процессорный ресурс для отправки извещений и выполнения действий пользователя:
удаленные пользовательские интерфейсы сохраняют работоспособность при любых обстоятельствах.
Networking
Приложение
Микроядро
QNX Neutrino
Аварийное восстановление
Файловая система
Remote
Interface
Пользователь-ский интерфейс
Драйверы устройств
Приложение
Извещение об авариях
Сеть – Локализация DOS-атаки

All content copyright QNX Software Systems
Сложность программного обеспечения
Взгляд со стороны разработчиков
Большие команды, географически распределенная разработка
возможность совмещения различных географических и временных зон.
Распределение обязанностей, функций и областей компетенции:
сочетание различных наборов навыков разработки
Лицензирование и интеграция технологий третьих сторон для сокращения затрат на разработку:
невозможность контролировать разработку технологий третьих сторон.
Параллельная разработка с последующей системной интеграцией и испытаниями
Маршрутизация и
перенаправление
Управляющие
интерфейсы
Обслуживание

All content copyright QNX Software Systems
Построение сложных систем
Системная интеграция
Системная интеграция – важный этап в проекте по разработке:
всегда является критической фазой.
Проблемы, обнаруженные на поздних этапах в цикле разработки, порождают самые большие затраты:
затраты на первичное тестирование для выявления ошибок;
как правило, приводит к задержкам всего проекта;
требуются системные инженеры для выявления и устранения неисправностей;
затраты на повторную реализацию и тестирование.
Изменения проекта на поздних этапах приводят к повышению рисков:
как правило, "простые" решения применяются для снижения трудоемкости и соблюдения сроков сдачи проекта;
в итоге снижается качество и производительность продукта.
На этапе интеграции типичные проблемы связаны с производительностью, ошибками памяти и зависаниям процессов.