eXtremeDB/rt 2.0, il primo sistema di database hard real-time sul mercato per sistemi mission-critical, supporta sia i microcontrollori sia i microprocessori STM32 con un’elaborazione eterogenea che sfrutta tutti i core disponibili. McObject sfrutta inoltre i cryptocore STM32 per accelerare la crittografia AES e supporta librerie di sicurezza standard come WolfSSL.
La versione eXtremeDB/rt 2.0 di McObject — il primo sistema di database hard real-time sul mercato per sistemi mission-critical in tempo reale — introduce il supporto per database persistenti grazie a due nuovi middleware: xFile e xFlash.
- xFile interagisce con il file system o con l’interfaccia di I/O a blocchi esposta dal flash translation layer (FTL) per leggere e scrivere su un database persistente transazionale.
- xFlash utilizza la memoria NAND non gestita per garantire prestazioni deterministiche, senza richiedere il supporto dell’applicazione bare-metal o di un sistema operativo real-time (RTOS). xFlash implementa anche il wear leveling e la garbage collection, riducendo al minimo l’amplificazione in scrittura e estendendo la durata della memoria flash. Questo è particolarmente importante quando sono richiesti runtime deterministici, poiché offre maggiori garanzie di esecuzione in tempo reale agli sviluppatori.
La nuova versione di eXtremeDB/rt include anche notevoli miglioramenti, come un sistema di gestione delle scadenze migliorato che offre maggiore granularità agli sviluppatori che impongono scadenze più stringenti e si adattano dinamicamente alle condizioni di runtime.
McObject sta inoltre aggiungendo un server RESTful leggero per un accesso remoto più semplice e per supportare Zephyr. L’azienda punta a rendere eXtremeDB più accessibile, sia tramite un’API sia aderendo a progetti popolari che facilitano l’uso di un sistema operativo in tempo reale. Ciò aiuta inoltre McObject a raggiungere nuovi progetti commerciali che si affidano sempre più a Zephyr.
Le carenze dei sistemi di archiviazione dati attuali nell’IoT
I dati condivisi nelle configurazioni AMP (Asymmetric Multi-Processing) sono una funzionalità esclusiva di eXtremeDB che consente la gestione dei dati nei sistemi a criticità mista.
Poiché il mondo fa sempre più affidamento sui dati dei sensori per applicazioni mission-critical, è facile comprendere che, al di là dei costi monetari, la corruzione dei log dei sensori potrebbe causare anche danni fisici. Questo solleva la questione se un semplice file di testo sia il posto migliore per archiviare i dati dei sensori.
La stragrande maggioranza delle applicazioni IoT memorizza i dati dei sensori in un file CSV, TSV o JSON. Tuttavia, se il sistema IoT subisce un crash critico durante un’operazione di scrittura, è impossibile garantirne la coerenza. Ad esempio, la mancata scrittura del piè di pagina di un file JSON rende l’intero log inutilizzabile. Allo stesso modo, se due processi tentano di scrivere contemporaneamente sullo stesso log, il rischio di corruzione aumenta significativamente. Anche la mancanza di replica può gravare sui sistemi, ad esempio, la sincronizzazione con un gateway che è stato offline per un po’ di tempo può richiedere un’ampia larghezza di banda, che la maggior parte dei sistemi IoT non ha.
eXtremeDB: la soluzione ACID per proteggere i dati embedded
È interessante notare che questi problemi sono tutt’altro che nuovi e spiegano perché gli informatici abbiano inventato i database. Alcuni potrebbero avere familiarità con l’acronimo ACID, che sta per Atomicità, Coerenza, Isolamento e Durabilità. È un modo conciso per spiegare i vantaggi dell’utilizzo di un database. In poche parole, i database aggirano le insidie dell’utilizzo di un semplice file di testo definendo un’unità di lavoro e implementando meccanismi per rendere l’intero processo notevolmente più efficiente e resiliente a errori e crash.
McObject ha spiegato che alcuni dispositivi IoT con esigenze molto basilari potrebbero comunque preferire l’utilizzo di un file di testo normale. Tuttavia, molti che sottovalutano le insidie di un documento JSON o CSV potrebbero trarre grande vantaggio da un database.
eXtremeDB e l’ecosistema STM32: soluzione per sistemi embedded e ADAS
McObject ha sviluppato eXtremeDB specificamente per sistemi embedded, il che significa che gli sviluppatori non dovrebbero considerarlo un database relazionale tradizionale, come MySQL. Di conseguenza, sebbene eXtremeDB SQL possa coesistere con eXtremeDB, non ne costituisce la configurazione principale.
La maggior parte delle installazioni utilizzerà eXtremeDB da solo, il quale può impiegare una combinazione di database in memoria e su disco, ciascuno ottimizzato per ridurre al minimo le operazioni di I/O e i colli di bottiglia della CPU. Questo avviene utilizzando solo poche istruzioni di quella che viene chiamata API di navigazione, attraverso la quale un’applicazione gestisce direttamente il database al posto di SQL.
eXtremeDB si distingue come l’unico database hard real-time del settore, il che significa che offre transazioni deterministiche compatibili con un RTOS. Le soluzioni concorrenti possono concentrarsi sulla cosiddetta analisi in tempo reale, ma non forniscono prestazioni deterministiche. Di conseguenza, gli sviluppatori possono utilizzare eXtremeDB per applicazioni mission-critical, come i sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS).
Per rendere eXtremeDB più accessibile, McObject fornisce API in un’ampia gamma di linguaggi di programmazione, tra cui C, C++, C#, Rust, Lua e Python. Inoltre, l’azienda ha collaborato con STMicroelectronics per integrare la propria soluzione nell’ecosistema STM32Cube.
Concretamente, ciò significa che eXtremeDB non solo supporta sia i microcontrollori sia i microprocessori STM32, ma che McObject ha integrato un’elaborazione eterogenea per sfruttare tutti i core disponibili. L’azienda software sfrutta inoltre i cryptocore STM32 per accelerare la crittografia AES e supporta persino librerie di sicurezza standard, come WolfSSL.
Ulteriori informazioni su eXtremeDB sono disponibili al seguente link.
