RedHawk Linux
RedHawk Linuxは、アメリカのConcurrent Computer社（現在はConcurrent Real Time Inc.）が開発した、リアルタイム処理に特化したRed Hat Enterprise Linux（RHEL）ベースのLinuxディストリビューションです。RHELのカーネルをリアルタイムカーネルに置き換えることで、高い応答性と安定性を実現しています。Red Hat MRGとは異なる製品ラインです。
RedHawk Linuxの最大の特徴は、リアルタイム性能を最大限に引き出すためのカーネルの変更と、独自のAPIやツール群です。具体的には、以下の点が挙げられます。
リアルタイムカーネル: RHELの標準カーネルを、リアルタイム処理に最適化されたカーネルに置き換えています。これにより、システム全体の応答遅延を最小限に抑えることができます。
カーネル選択起動: GRUBを用いて、上流の標準カーネルとRedHawkのリアルタイムカーネルを切り替えて起動できます。状況に応じて柔軟な運用が可能です。
リアルタイムパッチ: カーネルへのリアルタイムパッチは、ソースコード形式で提供され、ユーザーは必要に応じて適用できます。上流カーネルとのバージョン関係も明確に示されています。
プロセッサシールド: 任意のCPUコアに割り込みを禁止・許可する機能を持ち、リアルタイム処理を特定のコアに限定できます。これにより、割り込みによる影響を最小限に抑えることができます。
メモリシールド: NUMAシステムでは、特定のNUMAノード上で使用するメモリを固定することで、メモリ競合による性能低下を防ぎます。
リアルタイムコマンド: `run(1)`, `cpu(1)`, `shield(1)`などの専用コマンドを使用することで、リアルタイム化されていないアプリケーションも、容易にリアルタイム環境で実行できます。
API: POSIX 1003.1b（リアルタイム）およびPOSIX 1003.1c（POSIXスレッド）に準拠したAPIに加え、独自の拡張APIを `libccur_rt` として提供。 `mlockall_pid(2)` や `mpadvise(2)` といった高度な機能が利用可能です。
RedHawk Linuxは、RHELをベースにしながらも、独自のカーネルとパッチを適用しているため、バージョンごとに対応するカーネルやRHELのバージョンが異なります。以下に、主なバージョンと対応するカーネル、RHELバージョンの一覧を示します。
RedHawk 1.1 - 1.4: カーネル 2.4系 (RHV8 ユーザランド)
RedHawk 2.1 - 2.3: カーネル 2.6.3 - 2.6.9 (RHEL 3.0 ユーザランド)
RedHawk 4.1 - 4.2: カーネル 2.6.15 - 2.6.18 (RHEL 4.1/4.2 ユーザランド)
RedHawk 5.1 - 5.4: カーネル 2.6.23 - 2.6.31 (RHEL 5.1/5.2/5.4 ユーザランド)
RedHawk 6.0 - 6.5: カーネル 2.6.36 - 3.10.34 (RHEL 6.0/6.3/6.5, CentOS 6.3/6.5 ユーザランド)
RedHawk 7.0 - 7.5: カーネル 3.16.3 - 4.9 (RHEL/CentOS 7.0/7.2/7.3/7.5, Ubuntu 16.04 LTS/18.04 LTS ユーザランド)
RedHawk 8.0 - 8.4: カーネル 4.14 - 5.10 (RHEL/CentOS/Rocky 8.0/8.2/8.4, Ubuntu 20.04 LTS ユーザランド)
RedHawk Linuxは、組み込みシステム向けのRedHawk Embeddedと、サーバー向けのRedHawk Serverの2つのラインナップがあります。
RedHawk 5.4: KVMとNVIDIA CUDA環境をサポート
RedHawk 6.0: IPv6、LVM、USB起動をサポート。シールド時の応答性は15μ秒
RedHawk 6.3: SELinuxを有効化可能。CentOSベースを標準化し、PREEMPT_RTをサポート
RedHawk 7.2: ARM64をサポート。シールド時の応答性は5μ秒
RedHawk 7.3: Ubuntuをサポートし、TegraX1/X2もサポート
RedHawk 7.5: Jetson Nano、Jetson AGX Xavier、DRIVE PX 2 AutoChaufferをサポート
RedHawk Linuxには、GUIベースの開発環境「NightStarツール」が付属しています。以下の5つのツールで構成され、リアルタイムアプリケーションの開発を効率化します。
NightView: ソースコードデバッガ
NightTrace: イベントアナライザー（マルチコア環境でのカーネル動作をグラフィカルにトレース）
NightProbe: データモニター
NightTune: システムチューナー
* NightSim: リアルタイムスケジューラ（FBSスケジューラを使用）
また、RHEL/Fedora/CentOS/openSUSE/Ubuntu/Debian向けの非リアルタイム版NightStarLXも提供されており、非商用利用や教育・研究利用の場合は無償で利用可能です。
RedHawk Linux 5.4以降には、NVIDIAのCUDA Toolkitが標準でインストールされており、GPUを用いた並列処理が可能です。
RedHawk Linuxに関連する製品として、クローズドループシミュレータのSIMulation Workbenchと、データ収録用のLaboratory Workbenchがあります。Laboratory Workbenchは、MASSCOMP社の製品をRedHawk Linuxに移植したものです。
RedHawk Linuxは、産業用制御、シミュレーション、データ収集など、幅広い分野でリアルタイム処理を必要とするアプリケーションに活用されています。
特徴
RedHawk Linuxの最大の特徴は、リアルタイム性能を最大限に引き出すためのカーネルの変更と、独自のAPIやツール群です。具体的には、以下の点が挙げられます。
リアルタイムカーネル: RHELの標準カーネルを、リアルタイム処理に最適化されたカーネルに置き換えています。これにより、システム全体の応答遅延を最小限に抑えることができます。
カーネル選択起動: GRUBを用いて、上流の標準カーネルとRedHawkのリアルタイムカーネルを切り替えて起動できます。状況に応じて柔軟な運用が可能です。
リアルタイムパッチ: カーネルへのリアルタイムパッチは、ソースコード形式で提供され、ユーザーは必要に応じて適用できます。上流カーネルとのバージョン関係も明確に示されています。
プロセッサシールド: 任意のCPUコアに割り込みを禁止・許可する機能を持ち、リアルタイム処理を特定のコアに限定できます。これにより、割り込みによる影響を最小限に抑えることができます。
メモリシールド: NUMAシステムでは、特定のNUMAノード上で使用するメモリを固定することで、メモリ競合による性能低下を防ぎます。
リアルタイムコマンド: `run(1)`, `cpu(1)`, `shield(1)`などの専用コマンドを使用することで、リアルタイム化されていないアプリケーションも、容易にリアルタイム環境で実行できます。
API: POSIX 1003.1b（リアルタイム）およびPOSIX 1003.1c（POSIXスレッド）に準拠したAPIに加え、独自の拡張APIを `libccur_rt` として提供。 `mlockall_pid(2)` や `mpadvise(2)` といった高度な機能が利用可能です。
バージョン情報
RedHawk Linuxは、RHELをベースにしながらも、独自のカーネルとパッチを適用しているため、バージョンごとに対応するカーネルやRHELのバージョンが異なります。以下に、主なバージョンと対応するカーネル、RHELバージョンの一覧を示します。
RedHawk 1.1 - 1.4: カーネル 2.4系 (RHV8 ユーザランド)
RedHawk 2.1 - 2.3: カーネル 2.6.3 - 2.6.9 (RHEL 3.0 ユーザランド)
RedHawk 4.1 - 4.2: カーネル 2.6.15 - 2.6.18 (RHEL 4.1/4.2 ユーザランド)
RedHawk 5.1 - 5.4: カーネル 2.6.23 - 2.6.31 (RHEL 5.1/5.2/5.4 ユーザランド)
RedHawk 6.0 - 6.5: カーネル 2.6.36 - 3.10.34 (RHEL 6.0/6.3/6.5, CentOS 6.3/6.5 ユーザランド)
RedHawk 7.0 - 7.5: カーネル 3.16.3 - 4.9 (RHEL/CentOS 7.0/7.2/7.3/7.5, Ubuntu 16.04 LTS/18.04 LTS ユーザランド)
RedHawk 8.0 - 8.4: カーネル 4.14 - 5.10 (RHEL/CentOS/Rocky 8.0/8.2/8.4, Ubuntu 20.04 LTS ユーザランド)
製品ラインナップと機能拡張
RedHawk Linuxは、組み込みシステム向けのRedHawk Embeddedと、サーバー向けのRedHawk Serverの2つのラインナップがあります。
RedHawk 5.4: KVMとNVIDIA CUDA環境をサポート
RedHawk 6.0: IPv6、LVM、USB起動をサポート。シールド時の応答性は15μ秒
RedHawk 6.3: SELinuxを有効化可能。CentOSベースを標準化し、PREEMPT_RTをサポート
RedHawk 7.2: ARM64をサポート。シールド時の応答性は5μ秒
RedHawk 7.3: Ubuntuをサポートし、TegraX1/X2もサポート
RedHawk 7.5: Jetson Nano、Jetson AGX Xavier、DRIVE PX 2 AutoChaufferをサポート
開発環境
RedHawk Linuxには、GUIベースの開発環境「NightStarツール」が付属しています。以下の5つのツールで構成され、リアルタイムアプリケーションの開発を効率化します。
NightView: ソースコードデバッガ
NightTrace: イベントアナライザー（マルチコア環境でのカーネル動作をグラフィカルにトレース）
NightProbe: データモニター
NightTune: システムチューナー
* NightSim: リアルタイムスケジューラ（FBSスケジューラを使用）
また、RHEL/Fedora/CentOS/openSUSE/Ubuntu/Debian向けの非リアルタイム版NightStarLXも提供されており、非商用利用や教育・研究利用の場合は無償で利用可能です。
CUDA Toolkit
RedHawk Linux 5.4以降には、NVIDIAのCUDA Toolkitが標準でインストールされており、GPUを用いた並列処理が可能です。
その他
RedHawk Linuxに関連する製品として、クローズドループシミュレータのSIMulation Workbenchと、データ収録用のLaboratory Workbenchがあります。Laboratory Workbenchは、MASSCOMP社の製品をRedHawk Linuxに移植したものです。
RedHawk Linuxは、産業用制御、シミュレーション、データ収集など、幅広い分野でリアルタイム処理を必要とするアプリケーションに活用されています。
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