Seminar StarlingX – Performance, Echtzeit und PTP

Das Seminar erschließt den Themenbereich Performance, Echtzeit und PTP innerhalb einer StarlingX-Plattform. Behandelt werden messbare Leistungsziele, CPU- und NUMA-Planung, Hugepages, Interrupts, beschleunigte Netzwerke, Echtzeitverhalten und hochgenaue Zeitsynchronisation mit PTP.

Die Bearbeitung folgt einer durchgängigen technischen Reihenfolge: Ausgangslage erfassen, Komponenten und Abhängigkeiten einordnen, Konfiguration kontrolliert umsetzen, Zustand prüfen und typische Abweichungen systematisch eingrenzen. Demonstrationen und Laborübungen orientieren sich an realistischen Betriebs- und Integrationsaufgaben.

Inhaltsübersicht

• Leistungsmodell und Messdesign
• CPU-, NUMA- und Speicherplanung
• Interrupts und Echtzeitverhalten
• Beschleunigte Netzwerke
• PTP-Architektur und Konfiguration
• Diagnose und Optimierung

Zielgruppe

Performance Engineering, Telco- und NFV-Teams, Plattformarchitektur, Netzwerkadministration und Betreiber zeitkritischer Anwendungen.

Voraussetzungen

Linux-Performance-Grundlagen, CPU- und NUMA-Konzepte, Ethernet, Kubernetes und grundlegende PTP-Kenntnisse.

Seminarziele

• Leistungs- und Zeitziele in prüfbare Konfigurationen übersetzen.
• CPU, Speicher, Geräte und Workloads topologiegerecht platzieren.
• PTP-Quellen, Profile und Status systematisch konfigurieren und prüfen.
• Messwerte reproduzierbar erheben und Engpässe sachlich isolieren.

Seminarinhalte

1. Leistungsmodell und Messdesign

1. Durchsatz, Latenz, Jitter, Paketverlust und Zeitfehler als getrennte Ziele definieren.
2. Baseline, Lastprofil, Messdauer und Störgrößen für reproduzierbare Tests festlegen.
3. Plattform-Overhead und Workloadleistung getrennt erfassen.

2. CPU-, NUMA- und Speicherplanung

1. Plattform-, Workload- und isolierte Kerne auf NUMA-Knoten abbilden.
2. CPU-Manager, Pinning, Affinität und Topology Manager passend konfigurieren.
3. Hugepages und Speicherreserven nach Workloadanforderung dimensionieren.

3. Interrupts und Echtzeitverhalten

1. IRQ-Verteilung, Kernelthreads und störende Hintergrundlast identifizieren.
2. CPU-Isolation und Prioritätskonzepte ohne Gefährdung der Plattform anwenden.
3. Latenzausreißer mit zeitlich korrelierten Systemmessungen untersuchen.

4. Beschleunigte Netzwerke

1. SR-IOV-, DPDK- und Kernel-Datenpfade hinsichtlich Latenz und Betriebsaufwand vergleichen.
2. VF-, Queue-, NUMA- und CPU-Zuordnung konsistent kombinieren.
3. Paketgenerator und Interface-Statistiken für eine belastbare Messung einsetzen.

5. PTP-Architektur und Konfiguration

1. Grandmaster, Boundary Clock, Ordinary Clock und Zeitdomänen einordnen.
2. PTP-Interfaces, Profile, Rollen und tolerierte Zeitfehler planen.
3. Zeitdienste aktivieren und Lock-, Offset- und Qualitätszustände prüfen.

6. Diagnose und Optimierung

1. Zeitquellen-, Link-, Profil- und Hardware-Timestamping-Fehler trennen.
2. Performanceänderungen einzeln durchführen und gegen die Baseline bewerten.
3. Optimierungen mit Nebenwirkungen, Rückfallwerten und Abnahmekriterien dokumentieren.

Praktische Übungen

• Erstellung eines CPU-, NUMA- und Hugepage-Profils für einen latenzkritischen Workload.
• Durchführung eines reproduzierbaren Netzwerk-Benchmarks mit Baseline.
• Konfiguration und Diagnose einer PTP-Kette mit absichtlich fehlerhaftem Profil.

Geeignete Einsatzszenarien

• 5G- und Telekommunikationsfunktionen mit strengen Latenzanforderungen.
• Industrie- und Messsysteme mit präziser Zeitsynchronisation.
• Hochperformante Paketverarbeitung auf Edge-Knoten.