Евгений Кравцунов

Avatar1

Профессиональный путь:
2003-2005 — ЗАО МСЦТ, тестирование оптимизирующего компилятора.
2005-2006 — ЗАО Интел А/О. Раздел IPPDC (сжатие данных) библиотеки Intel Performance Primitives (IPP 5.0, IPP 5.1).
2006-2008 — ООО СВСофт МФТИ (Parallels), разработчик ядра Linux (OpenVZ ).
С 2009 года — разработчик ядра Linux в ЗАО «МЦСТ».
С 2013 года — генеральный директор ООО «МЦСТ-Волга» (резидент ОЭЗ «Дубна»), являющейся дочерней компанией ЗАО «МЦСТ».
ООО «МЦСТ-Волга» занимается разработкой и внедрением операционных систем реального времени в бортовые устройства, построенные на базе микропроцессоров Эльбрус.
Профессиональные интересы:
Управление энергопотреблением на платформах Эльбрус;
Виртуализация QEMU-KVM;
Ядро linux для архитектуры E2K.

Операционная система Эльбрус и микропроцессоры серии Эльбрус в бортовых системах реального времени

ОC РВ Эльбрус в бортовых системах реального времени


Операционная система Эльбрус и микропроцессоры серии Эльбрус в бортовых системах реального времени. Технические подробности, возможности и перспективы развития.

В докладе будет рассказано о перспективах внедрения решений на базе микропроцессоров отечественной разработки Эльбрус-2С+, Эльбрус-4С в определенных сегментах рынка. Под словом рынок будем понимать как специализированный рынок продуктов оборонного назначения, так и рынок технологий гражданского назначения. Успешное внедрение на гражданский рынок позволит обеспечить массовость, недостижимую на рынке специальных применений, но требования гражданского рынка жёстче с финансовой и сервисной сторон. Поэтому требуется выбрать определённые сегменты, в которых можно рассчитывать на успех.

Сегмент рынка, на котором применение решений на базе процессоров Эльбрус является экономически оправданным, определяется техническими преимуществами и уникальными особенностями архитектуры Эльбрус. Процессоры Эльбрус имеет сильные стороны: высокая производительность на вычислительно-интенсивных задачах, за счет использования внутреннего параллелизма и широкого командного слова, аппаратная поддержка защищенных вычислений при умеренном тепловыделении. Эти качества определяют 2 основных направления внедрения:

  1. бортовые системы (сложные встраиваемые системы, сочетающие в себе одновременно интенсивный обмен данными и вычисления);
  2. высокопроизводительные сервера, предназначенные для работы с большими данными в соответствий с вычислительной парадигмой MapReduce.

С точки зрения экономики, обе эти области интенсивно развиваются, и в ближайшие 10 лет прогнозируется рост спроса на такие технологии. Для того, чтобы эффективно внедрить решения в этих областях, необходимо ориентировать развитие операционных систем, работающих на Эльбрус, на решение следующих ключевых задач.

Бортовые системы

  1. Энергопотребление

Задача эффективного управления энергопотреблением из операционной системы является важнейшей для внедрения процессоров Эльбрус-2с+, Эльбрус-4с в бортовое оборудование. Бортовые системы должны функционировать при температуре окружающей среды до 85 оС, а также при кратковременном воздействии температуры 95 оС. При этом бортовые системы предполагают использование кондуктивного охлаждения в качестве первого контура охлаждения (вывод тепла на вторичный контур охлаждения исключительно с помощью радиатора). Такие требования можно выполнить, только если в операционной системе используются высокоскоростные и эффективные алгоритмы принятия решений об отключении частоты на процессорных ядрах (пассивное охлаждение) при изменении температуры окружающей среды. В этом направлении уже проведены исследования и сделаны определённые шаги. В процессорах Эльбрус-4С аппаратно поддержано отключение синхроимпульса и остановка конвейера команд в процессе ожидания появления значения из памяти при считывании. Реализовано управление энергопотреблением из операционной системы. Полученные наработки, совместно с новыми алгоритмами принятия решений на уровне операционной системы, позволят внедрить Эльбрус-4С в бортовые системы. В настоящее время имеется ТЗ на разработку в 2015 году прототипа встраиваемого устройства на базе Эльбрус-4С для использования в системе индикации. Устройство будет работать под управлением ОС «Эльбрус» использующей алгоритмы принятия решения по энергопотреблению.

  1. ОСРВ с микроядерной архитектурой, соответствие стандарту ARINC-653

Для создания высоконадёжных бортовых вычислительных систем реального времени был разработан стандарт ARINC 653, его первая ревизия была опубликована в 1996 году. Стандарт предписывает определённую структуру операционной системы, аппаратной платформы, API для исполнения приложений. Стандарту соответствует микроядерная архитектура ОС, которая позволяет выполнять в привилегированном режиме только минимальное по функциональности и размеру ядро ОС. При этом драйверы устройств и серверы интерфейсов POSIX и ARINC-653 не входят в ядро, а выполняются в режиме пользователя. Взаимодействие драйверов и серверов с ядром выполняется с помощью механизма сообщений, подразумевающего поддержку всего 4-х системных вызовов. Такая архитектура минимизирует вероятность сбоев оборудования из-за программных ошибок, упрощает процессы тестирования и сертификации. Стандарт ARINC 653 включает в себя применение специальных алгоритмов планирования задач по расписанию (изолированность задач по времени), а также изолированность задач по ресурсам памяти. Взаимодействие процессов, работающих в такой ОС, также реализуется путем использования механизмов сообщений и специализированных примитивов синхронизации. В настоящее время работа по созданию ОС, совместимой с ARINC 653 (ОС «Эльбрус-653»), ведется компаний ООО «МЦСТ-Волга» (дочерняя компания ЗАО «МЦСТ»). Эта работа является инициативной, начатой в понимании необходимости такой разработки, и рассчитанной, в частности, на получение денежной поддержки темы.

  1. Работа микроядерной ОС в защищенном режиме

Технология защищённых вычислений – уникальная особенность процессоров Эльбрус. Известно, что значительная часть ошибок в работе ПО связана с некорректной работой приложения с оперативной памятью. Примером таких ошибок служат использование неинициализированных данных, при работе с каким-либо объектом - чтение и запись вне его границ, обращение к уже освобождённым областям памяти. В аппаратуре процессора Эльбрус реализован специальный режим исполнения программ, в котором каждое обращение в память проверяется на корректность с точки зрения сохранения целостности логической структуры. Однако распространение использования «защищённого режима» сдерживается тем, что в существующем ПО массово применяются архитектурно-зависимые приёмы программирования, которые требуют корректировки при переходе в «защищённый режим». Другой проблемой является наличие множества скрытых ошибок в существующем ПО, которые будут выявляться при первом запуске ПО в защищённом режиме.

Микроядерная ОС «Эльбрус-653» не является универсальной, такой, как ОС «Эльбрус». Объем исходного текста ОС «Эльбрус-653» с учетом ядра, серверов устройств, серверов отладки и мониторинга и библиотек оценивается в 50 000 строк, что в 40 раз меньше исходного текста ОС «Эльбрус». Фактор «обозримости» исходного текста позволяет внедрить в ОС «Эльбрус-653» использование аппаратной поддержки защищенного режима. Такая ОС не будет иметь аналогов в мире, так как будет позволять отлаживать драйверы устройств и сервера в защищенном режиме.

  1. SDK для кросс-разработки, поддержка инструментов отладки типа target-host

Вопрос интеграции встраиваемых решений, основанных на ОС «Эльбрус» и ОС «Эльбрус-653» в существующие средства разработки программ ФПО, такие, как Eclipse, и наличие программного инструментария для кросс-разработки является одним из решающих факторов внедрения Эльбрус в бортовые системы. Сейчас ведется работа по поддержке системы таргет-хост, обеспечивающей такую интеграцию. В перспективе предполагается развертывание репозиториев Eclipse с интегрированными средствами кросс-разработки для платформы Эльбрус на территорий РФ с целью обеспечения постоянной доступности инструментов разработки ФПО. Экономическая целесообразность внедрения в бортовые системы обусловлена потенциальным доходом от продажи решения типа COTS (аналог Green Hills http://www.ghs.com) то есть коробочного варианта ОС «Эльбрус-653», ориентированного на встраиваемые системы, а также доход от поддержки репозиториев с инструментами разработки (получение ARPU (https://ru.wikipedia.org/wiki/ARPU)).

Высокопроизводительные сервера, облачные вычисления

Сервера, построенные на микропроцессорах Эльбрус-4С, потенциально являются лучшими в области работы с большими данными (BigData). В этой области находятся пользователи, сталкивающиеся с необходимостью выполнения сложных расчетов, которые могут быть распараллелены, предназначенных для обработки огромного потока данных, при этом предполагается использование нереляционной базы данных (системы измерения скорости с помощью камер, научный расчет моделей физических явлений или обработка результатов экспериментальных измерений, например, на ускорителе частиц). Важно, что в таких системах скорость обмена не является решающим фактором, так как общая производительность системы определяется количеством машин, работающих параллельно и выполняющих один и тот же алгоритм. Для того, чтобы решения на базе микропроцессоров Эльбрус можно было внедрить в системы BigData, и для реализации облачных вычислений на уровне операционной системы ОС «Эльбрус» должны быть решены следующие задачи:

  1. Поддержка виртуализации

Облако может быть построено на одном многопроцессорном сервере, если на этом сервере работает ОС с поддержкой виртуализации. Виртуальные машины могут быть объединены в сеть за счет поддержки виртуальных сетевых устройств. Использование виртуальных машин позволяет более эффективно использовать аппаратные ресурсы большого сервера, отказ виртуальной машины не приводит с отказу сервера, виртуальные машины могут быть перемещены на другой физический сервер (миграция). Использование виртуальных машин также экономически целесообразно, то есть большая цена физического сервера является оправданной. В настоящее время в ОАО «ИНЭУМ» выполняется работа, в рамках которой реализуется поддержка паравиртуализации, основанная на технологии QEMU-KVM. Выбор технологии обусловлен ее быстрым развитием и популярностью среди интеграторов, занимающихся созданием и поддержкой систем облачных вычислений.

  1. Java, нереляционные базы данных

Для того, чтобы сервера, построенные на Эльбрус (при наличии на них поддержки паравиртуализации QEMU-KVM), можно было интегрировать в существующие облака, необходимо поддержать хотя бы одну (а лучше обе) из двух наиболее популярных технологий создания облаков, основанных на парадигме MapReduce:
MongoDB — нереляционная база данных и инструментарий на python, предназначенный для параллельной обработки запросов на нескольких серверах;
Apache Hadoop - открытая реализация MapReduce с открытым исходным кодом на языке Java. Поддержка Java для Эльбрус в настоящее время реализована, также запланировано её дальнейшее развитие, прежде всего - повышение быстродействия java-машины.

  1. Облачный сервис отладки приложений в защищенном режиме

Серверы, построенные на базе процессоров «Эльбрус», работающие под управлением ОС с поддержкой виртуализации и MapReduce, могут предоставлять пользователям уникальный сервис отладки приложений и проектов в защищенном режиме. В этом случае доход будет формироваться не от продажи сервера, а от предоставления сервиса с помощью облака, то есть получения ARPU.

Программа

  • 9.30 - 10.00. Регистрация
  • 10.00. - 11.45. Открытие конференции, анонсы проектов
    avatar
    Директор ИСП РАН
    Иванников В. П.
    avatar
    Министр связи и массовых коммуникаций РФ
    Никифоров Н. А.
    Краткие сообщения о текущих проектах
    avatar
    Линейка операционных систем ROSA
    Владимир Рубанов
    В докладе будут рассмотрены вопросы создания отечественных программных продуктов на основе компонентов с открытым кодом как эффективного механизма импортозамещения, позволяющего строить технологически независимые системы гораздо быстрее, чем при разработке "с нуля". Такой подход позволяет в "мирное время" пользоваться постоянно возникающими новыми достижениями мирового прогресса, одновременно сохраняя контроль над полным результатом. Будут рассмотрены необходимые условия, ресурсы и технологические процессы, которые должен обеспечивать локальный производитель/крупный пользователь для обеспечения достаточной независимости, позволяющей локально развивать, исправлять и поддерживать продукты даже в гипотетических условиях полной международной изоляции. Подробнее
    avatar
    Операционные системы, применяемые в изделиях ОАО “РПКБ”
    Илья Мезенцев
    Разработанная ОАО «РПКБ» ОС РВ RelMK 32 используется в настоящее время более чем в 10 модификациях БЦВМ и других бортовых систем в составе бортового радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов. Развитие средств вычислительной техники и увеличение номенклатуры применяемых микропроцессоров ставит перед ОАО «РПКБ» задачу стандартизации программного обеспечения, в том числе и ОС РВ. В докладе рассматриваются пути решения этой задачи и трудности, которые возникли перед ОАО «РПКБ».Подробнее
    avatar
    ОС Embox: решение для встроенных систем
    Антон Бондарев
    В докладе будет раскрыты аспекты разработки встроенного ПО на примере ОС реального времени Embox, разрабатываемого на математико-механическом факультете СПбГУ. Embox — открытая операционная система реального времени, поддерживает шесть процессорных архитектур (x86, ARM, MIPS, Microblaze, SPARC, PPC), сетевой стек, несколько файловых систем(FAT, ext2/3/4, jffs2, nfs), несколько языков программирования (java, python, lua, lisp, C/C++) и применяется в различного рода встроенных и телекоммуникационных устройствах, например, маршрутизаторах, потоковых шифраторах, контроллерах управления светодиодами. Доклад основан на проблемах, с которыми приходилось сталкиваться участникам проекта Embox, поскольку проект существует уже пять лет, и он использовался в различных областях, спектр вопросов довольно широкий.Подробнее
    avatar
    Свободная реализация ARINC-653-совместимой ОС реального времени
    Алексей Хорошилов
    avatar
    Проект ALT Linux
    Алексей Новодворский
    Проекту ALT Linux в начале будущего года исполняется 14 лет. В сообщении будет рассказано про инфраструктуру проекта, принципы организации и разработки, основные продукты,перспективы. Особо обсуждаются дистрибьюция решений, поддержка аппаратных платформ, задачи разработки клиентских ОС и решений масштаба предприятия.Подробнее
  • 11.45-12.15. Кофе-брейк
  • 12.15-14.15. Промышленные операционные системы
    avatar
    Операционная система реального времени Багет 3.0
    Александр Годунов
    Операционная система реального времени Багет 3.0 предназначена для разработки систем жесткого реального времени. ОС РВ Багет 3.0 является развитием ОС РВ Багет 2.0, которая используется с 2000 г. в более чем 100 организациях. Багет 3.0 также как ОС РВ Багет 2.0 предоставляет пользователю интерфейс, базирующийся на широко распространённом в настоящее время стандарте POSIX 1003.1. Кроме того Багет 3.0 поддерживает более современную спецификацию ARINC 653, разработанную специально для систем реального времени.Подробнее
    avatar
    Контейнеры для Windows: за 10 лет до Microsoft
    Михаил Филиппов
    В начале октября 2014 года Microsoft объявила о партнерстве с Docker, в рамках которого будет представлена реализация контейнеров для будущей версии ОС Windows Server, ожидаемая в 3 квартале 2015 года. Для поддержки контейнеров Microsoft воспользуется собственной технологией, разработанной в исследовательском проекте Drawbridge. Технология виртуализации Drawbridge похожа на технологию, применяемую в проекте Wine, позволяющем запускать приложения Windows на компьютерах с UNIX-подобными операционными системами. Ключевая особенность обеих технологий заключается в том, что виртуализация аппаратуры (процессора, памяти, устройств ввода-вывода) не требуется, а эмулируется исключительно исполняемая среда ОС Windows. Преимущество такого подхода - в относительно небольших затратах на виртуализацию и возможность реализовать контейнеры исключительно в пользовательском режиме исполнения ОС. К недостаткам можно отнести трудности в обеспечении совместимости приложений, ведь для этого необходимо эмулировать весь Windows API, который на данный момент насчитывает тысячи вызовов. Проблемы, решением которых могли бы стать контейнеры, появились не сегодня, да и собственно сами контейнеры в ОС на базе ядра Linux успешно используются уже многие годы. Пионером и лидером в продвижении контейнерных технологий является компания Parallels, которая, помимо продуктов для Linux, вот уже без малого 10 лет предлагает свою собственную реализацию контейнеров для Windows. Подход, реализованный в Parallels, основан на виртуализации ядра ОС, которое может запускать произвольное количество пользовательских сред Windows, доступных по сети и по протоколу RDP. Это и есть Parallels-контейнеры для Windows.Подробнее
    avatar avatar
    Операционная система Эльбрус и микропроцессоры серии Эльбрус в бортовых системах реального времени. Технические подробности, возможности и перспективы развития.
    Константин Трушкин и Евгений Кравцунов
    В докладе речь пойдет о возможности применения микропроцессоров Эльбрус в бортовых системах и исследованиях особенностей реализации ОС реального времени, проведенных в этом направлении в компании МЦСТ.
    Будет рассказано о линейке процессоров Эльбрус, их архитектуре и характеристиках.
    Приводятся результаты измерений производительности на универсальных бенчмарках, полученные для микропроцессоров "Эльбрус-2С+". Обсуждается поддержка управления энергопотреблением и проблемы реализации операционной системы реального времени на архитектуре с относительно большим характерным временем входа в прерывание.
    Также речь пойдёт о технологии защищённых вычислений, предоставляющей уникальные возможности по обеспечению информационной безопасности. Доклад также описывает варианты использования защищенного режима на уровне операционной системы.Подробнее

    Операционная система Эльбрус и микропроцессоры серии Эльбрус в бортовых системах реального времени

    ОC РВ Эльбрус в бортовых системах реального времени

  • 14.15 - 15.15. Перерыв на обед
  • 15.15-16.45. Инструментарий и экспериментальные операционные системы
    avatar
    Верификация операционных систем в ИСП РАН
    Алексей Хорошилов
    В докладе будет представлен опыт ИСП РАН по разработке и применению различных методов верификации операционных систем. В число рассматриваемых входят следующие направления: - статическая верификация модулей ядра ОС Linux - дедуктивная верификация компонентов ядра ОС Linux: - систематическое тестирование устойчивости к сбоям ядра ОС; - функциональное тестирование на основе моделей; - статические и динамические методы поиска гонок в ядре; - статические и динамические методы верификации стабильности; программного интерфейса ОС; - оценка накладных расходов ОС.Подробнее
    avatar
    Операционная система Phantom OS
    Дмитрий Завалишин
    ОС Фантом — операционная система с открытым исходным кодом, разрабатываемя компанией Digital Zone. Система базируется на концепции неизбывной (persistent) виртуальной памяти, ориентирована на управляемый (managed) код и нацелена на применение в носимых и встроенных компьютерах. ОС Фантом не опирается на классические концепции Unix-подобных систем. В отличие от их концепции «всё есть файл», Фантом базируется на принципе «всё есть объект». Основные отличительные черты операционной системы Фантом. Управляемый код, защита памяти на уровне объекта (а не процесса). Отсутствие арифметики указателей в управляемом коде. Глобальное адресное пространство, весьма эффективные и дешёвые IPC. Персистентность - прикладной код «не видит» перезагрузок ОС и может жить вечно, отсюда отсутствие потребности в понятии «файл» - любая переменная или структура данных может храниться вечно и при этом быть доступна напрямую по указателю. В настоящий момент система существует в виде альфа-версии для процессора ia32. В работе — перенос на процессор ARM и начат перенос на MIPS и amd64.Подробнее
  • 16.45-17.15. Кофе-брейк
  • 17.15-19.00. Общая дискуссия, закрытие конференции

Организаторы

Партнёры

Информационные партнеры

Информация

Уважаемые коллеги! Для прохода в здание ИСП РАН просим принести документ, удостоверяющий личность.