CPU-Kerne konfigurieren

Über den Echtzeit-Knoten TIRS lassen sich die CPU-Kerne eines Zielsystems auslesen und die Aufteilung zwischen Windows und TwinCAT-Echtzeit konfigurieren (Kern-Isolation). Werden Kerne neu isoliert, ist dafür ein Neustart des Zielsystems nötig. Dieser Neustart wird aber nur ausgelöst, wenn die gewünschte Aufteilung nicht bereits auf dem Zielsystem aktiv ist.

Empfohlener Ablauf

<MaxCPUs> und <Affinity> aus einem ProduceXml geben den Stand des Projekts wieder, nicht den des Zielsystems. Bei einem neuen Projekt steht dort nur ein Kern (<Affinity>#x0000000000000001</Affinity>, <MaxCPUs>1</MaxCPUs>). Diese Werte müssen daher aktiv auf die gewünschte Kernzahl gesetzt werden. Ein unverändertes Zurückschreiben des gelesenen XML ist wirkungslos. Für die Anzahl der tatsächlich verfügbaren Kerne dient allein <AvailabeCPUs>.

Was die einzelnen Elemente bewirken

Unbedingt beachten

• <Affinity> ist erforderlich, um Kerne zu aktivieren. Die <CPU id="…"/>-Einträge aktivieren keine Kerne, sondern konfigurieren nur bereits aktivierte. Ist ein Kern in <CPUs> aufgeführt, aber nicht über <Affinity> aktiviert, bricht der Import mit der Meldung "Cpu is not enabled!" ab.
• MaxCPUs, Affinity und die <CPU>-Einträge müssen zusammenpassen. MaxCPUs ist die Gesamtzahl der Kerne des Zielsystems. <Affinity> wählt daraus die Kerne aus, welche die Echtzeit belegt. Jeder <CPU id="i">-Eintrag muss sich auf einen dieser über <Affinity> aktivierten Kerne beziehen.
• SetOnTarget und RequestReboot wirken nur, wenn eine Umkonfiguration nötig ist. Übertragung und Neustart erfolgen nur, wenn das Zielsystem die angeforderte Kernaufteilung nicht bereits bereitstellt. Wird eine Aufteilung angefordert, die auf dem Zielsystem schon aktiv ist, erfolgt kein Neustart.
• SetOnTarget und RequestReboot müssen im <Methods>-Block stehen. Fehlt der <Methods>-Block, werden Übertragung und Neustart nicht angestoßen. Die Werte bleiben dann eine Projekteinstellung.
• Immer die vollständige Konfiguration angeben (MaxCPUs und Affinity), nicht nur MaxCPUs und nicht nur die <CPU>-Einträge. Nur so wird die gewünschte Änderung zuverlässig erkannt und angewendet.

ITcSysManager2 sysMan2 = (ITcSysManager2)sysManager;
sysMan2.SetTargetNetId("192.168.1.100.1.1");

ITcSmTreeItem realtimeSettings = sysMan2.LookupTreeItem("TIRS");

// Optional: read the number of available cores on the target system
string current = realtimeSettings.ProduceXml()

// When online, the result contains e.g. <AvailabeCPUs>4</AvailabeCPUs>
// (the MaxCPUs/Affinity values in it are the project state and must be set explicitly)

// Set the configuration and apply it to the target system:
// MaxCPUs = 4 cores in total on the target, 1 of them isolated (NonWindowsCPUs="1")
// Affinity = activates all 4 cores (bits 0..3 = #x...0f)
string xmlApply = @"<TreeItem>
<RTimeSetDef>
<MaxCPUs NonWindowsCPUs=""1"">4</MaxCPUs>
<Affinity>#x000000000000000f</Affinity>
<Methods>
<SetOnTarget>true</SetOnTarget>
<RequestReboot>true</RequestReboot>
</Methods>
</RTimeSetDef>
</TreeItem>";

realtimeSettings.ConsumeXml(xmlApply);

Nach dem Neustart muss die Anwendung an der entsprechenden Stelle wieder einsteigen.

Ob ein SetOnTarget überhaupt zu einer Umkonfiguration mit Neustart führt, lässt sich vorab über <CpuConfigValidOnTarget> im ProduceXml-Ergebnis prüfen. Der Wert sagt nicht aus, ob die Aufteilung genau übereinstimmt, sondern ob die im Projekt gesetzte Konfiguration durch die auf dem Zielsystem bereits aktive abgedeckt ist. Ist der Wert 1 (true), ist die Konfiguration bereits abgedeckt und es sind keine Änderung und kein Neustart nötig. Ist der Wert 0 (false), würde ein SetOnTarget das Zielsystem umkonfigurieren und neu starten. Maßgeblich sind dabei die über <Affinity> gesetzten RT-Cores, nicht die Zahlen in den Feldern für geteilte und isolierte Kerne. Der Mechanismus verhindert, dass ein ConsumeXml versehentlich einen unnötigen Neustart auslöst.

<TargetCPUInfo>
<RealTimeCPUs>2</RealTimeCPUs>
<CPUFamily>6</CPUFamily>
<CPUFrequency>1498</CPUFrequency>
<CPUType>86</CPUType>
<AvailabeCPUs>2</AvailabeCPUs>
<NumProcessors>1</NumProcessors>
<CpuConfigValidOnTarget>true</CpuConfigValidOnTarget>
<RTimeCapabilities>1</RTimeCapabilities>
</TargetCPUInfo>

Affinity-Bitmaske

<Affinity> ist eine hexadezimale Bitmaske. Bit i steht für den Kern mit id="i":

ITcSmTreeItem realtimeSettings = systemManager.LookupTreeItem("TIRS");

string xml = @"<TreeItem>
<RTimeSetDef>
<MaxCPUs>3</MaxCPUs>
<Affinity>#x0000000000000007</Affinity>
<CPUs>
<CPU id=""0"">
<LoadLimit>10</LoadLimit>
<BaseTime>10000</BaseTime>
<LatencyWarning>200</LatencyWarning>
</CPU>
<CPU id=""1"">
<LoadLimit>20</LoadLimit>
<BaseTime>5000</BaseTime>
<LatencyWarning>500</LatencyWarning>
</CPU>
<CPU id=""2"">
<LoadLimit>30</LoadLimit>
<BaseTime>3333</BaseTime>
<LatencyWarning>1000</LatencyWarning>
</CPU>
</CPUs>
</RTimeSetDef>
</TreeItem>";

realtimeSettings.ConsumeXml(xml);

<Affinity>#x0000000000000007</Affinity> aktiviert die Kerne 0 bis 2, passend zu den drei <CPU>-Einträgen. Ohne <Methods>-Block bleibt dies eine reine Projekteinstellung. Zum Übertragen auf das Zielsystem ist <SetOnTarget> und <RequestReboot> zu ergänzen.

ITcSmTreeItem tasks = systemManager.LookupTreeItem("TIRT");
ITcSmTreeItem task1 = tasks.CreateChild("TaskA", 1);

task1.ConsumeXml(@"<TreeItem>
<TaskDef>
<CpuAffinity>#x0000000000000001</CpuAffinity>
</TaskDef>
</TreeItem>");

Die Affinität ist eine hexadezimale Bitmaske. Kern 0 entspricht #x0000000000000001, Kern 1 entspricht #x0000000000000002, Kern 2 entspricht #x0000000000000004 und so weiter.